打造中国版“亥姆霍兹”

 
打造中国版“亥姆霍兹”  
 

上海光源全景 胡蔚成摄

■特约撰稿 花梨舒

今年5月6日，我国大陆首台第三代同步辐射光源——上海光源，迎来了向用户开放十周年的“生日”。

这个从农田中破土而出的“鹦鹉螺”，是由中国科学院与上海市共建的首个大科学装置。过去十年间，以上海光源为中心，院市合作、建设大科学装置的“东风”，正在浦东张江涌流：国家蛋白质设施已投入使用；上海光源线站二期工程16条线站顺利推进；软X射线自由电子激光装置与活细胞成像装置不断优化；硬X射线自由电子激光装置土建工程已全面展开；百拍瓦超强超短激光装置也在加紧攻关……到2025年，这些装置全面建成时，张江综合性国家科学中心将成为世界上大科学装置最密集的地方。

如何将这些大科学装置联接成一个相互协同、紧密配合的“朋友圈”？一条可行之路是建立大科学研究中心，仿效德国的亥姆霍兹联合会，打破大科学装置间的“围墙”，使它们能并指成拳，为中国乃至世界科技创新，释放出更强大的力量。

以中科院研究所分类改革为契机，2014年11月，中科院院长办公会议批准筹建中科院上海大科学中心——打造中国版“亥姆霍兹”，迈出了新征程的第一步。

崛起张江：科研重器构筑科技创新地标

2018年2月，张江实验室管理委员会第一次会议现场。图片来源：中科院上海分院官网

今年5月，美国加州大学圣克鲁兹分校教授戴维德·贝朗格不远万里，慕名来到上海光源做实验，缘于同行对上海光源优异性能的共同赞誉。

曾几何时，中国科学家只能站在“世界同步辐射俱乐部”的门外，靠申请国外大科学装置的机时艰难开展实验研究。

1993年12月，丁大钊、方守贤、冼鼎昌3位中科院院士前瞻性地向国家提议：“在我国建设一台第三代同步辐射光源”。1995年3月，中科院与上海市政府商定，将这台大科学装置落地张江。

在十几年漫长的立项、预研与建设过程中，中科院调集了大量精兵强将来到中科院上海应用物理研究所，参与光源建设。2009年5月，上海光源建成。如今，经过十年运行，上海光源在国际同类中能第三代光源中的产出成果数量与质量均位居前列。从去年起，上海光源开始接受全球科学家的申请，迄今已服务了16个国家的177名科研人员。

形似巨大的鹦鹉螺，电子能量高达3.5G电子伏特的同步辐射光，从432米储存环中被一条条光束线站引出。上海光源已经成为支撑国内诸多学科领域前沿“领跑”和高技术发展不可或缺的实验平台——

稳定运行十年，用户从第一批20人增长到累计24684人，每年向用户稳定供光5500小时，实验支持用户发表论文逾5000篇，其中高水平论文（SCI一区）1500余篇，包括在《自然》《科学》《细胞》上发表96篇。

上海光源直接助力我国结构生物学实现快速发展。2009年以前，国内同步辐射装置解析出的蛋白质晶体结构仅有99个，而依靠上海光源，现在已多达3775个。其中，埃博拉病毒、禽流感病毒等重要蛋白质的解析，为全球公共卫生事件的解决作出了重要贡献。

借助上海光源，我国物理学家发现了外尔费米子、三重简并费米子。这是世界物理学界90年来的首次发现，对研发室温低能耗电子器件有重要价值，还可用于量子计算机的设计制造。

在新能源、新材料、环境保护、文物保护等领域，上海光源频频助力用户取得突破。中科院院士包信和利用上海光源开展纳米催化研究，成为上海光源首个登上《科学》的成果。

就在上海光源向用户开放之际，蛋白质设施开始兴建，并于2015年7月通过国家验收。作为全球生命科学领域首个以各种大型科学仪器和先进技术集成为核心的综合性大科学装置，截至2018年底，蛋白质设施累计提供用户机时46.7万小时；实验研究支撑发表SCI论文714篇，包括在《自然》《科学》《细胞》上发表39篇。

以提升原始创新能力和支撑重大科技突破为目标，近年来，中科院在沪持续布局建设一批大科学装置，一个全球规模最大、种类最齐全、功能最强的光子大科学装置群正在逐步形成，将有力提升我国在相关研究领域的国际话语权。