上海光源:从瞄准先进到跻身世界前列 - 上海浦东

上海光源:从瞄准先进到跻身世界前列

信息来源:上海浦东门户网站 发布日期:2018-08-10
上海光源:从瞄准先进到跻身世界前列

  在上海浦东张江的一方沃土上,一座好似“鹦鹉螺”的建筑,从最初的立项到开工建设就经历了十年,一次次探索、一项项自主攻关,只是为了让那束光更强些、更亮些,因为它要“照亮”的是不足“1微米”的世界。

  投入使用后,其技术水平不仅领跑全国,同时也处于国际同类装置的“第一方阵”,这就是上海光源(SSRF)——多学科前沿研究和高新技术开发应用的大型综合平台,我国迄今为止已建成的用户最多的大科学工程。

  首台由国家和地方 共同投资的大科学装置

  “上海光源之所以有今天,和我国改革开放分不开,和国家科技综合实力的提高分不开,也与上海市政府的战略眼光和长期持续支持密切相关。”中国科学院上海应用物理研究所所长、上海光源中心主任赵振堂说。

  改革开放以来,我国对重大科技基础设施的投入有了大幅度增长。199312月,我国正在拟订“九五”计划,丁大钊、方守贤、冼鼎昌三名院士提出了“在中国建立一台第三代同步辐射光源”的建议。当时的科学界均对于“造光”这件事万分期待。

  1994年,上海应用物理研究所(当时的上海原子核研究所)向上海市人民政府和中科院提出了“关于在上海地区建造第三代同步辐射光源的建议报告”,该建议得到上海市政府积极支持并原则同意参与该项目的投资(不少于三分之一)。

  19953月,中国科学院和上海市政府决定共同向国家建议建设第三代同步辐射光源;同年6月,中国科学院将该项目暂定名为“上海同步辐射装置(SSRF)”。199831日,原国家计委正式批准SSRF工程的预制研究,总经费8000万元,其中国家投入2000万元,上海市人民政府投入6000万元;同年,上海同步辐射装置工程宣告落址上海浦东张江高科技园区。

  上海光源也成为了我国第一台由国家和地方共同投资、中国科学院和上海市合作建设的大科学装置。

  22项国内首制:最先进的永远不靠“买”

  随后,“上海同步辐射装置(SSRF)”项目的预制研究在1999年至2001年扎实实施。“当时,我国在北京已经建成了第一代同步光源,在合肥建成了第二代,但相对于国际发展水平来说,还远远不够,所以对第三代同步光源的建设,我们既非常急迫,又面临严峻挑战。”时任项目副总经理的赵振堂回忆起来,依然十分感慨。

  上海光源作为同步辐射装置,本身就是一个多学科的研究平台,首批需要配置哪些光束线站?如何遴选?“当时中国科研装置比较落后,我们没有现成的用户群体,这意味着需要预判,要不断根据科学发展进行调试。”中科院上海应用物理研究所生命科学研究部主任、上海光源中心副主任何建华说,“更为关键的是设备,我们始终认为,既然要做就要做最先进的,而最先进的靠买是不行的,一定要自己造。”

  2001326-27日,“上海同步辐射装置(SSRF)”项目预制研究通过了上海市政府和中国科学院组织的鉴定。

  鉴定显示,由工程指挥部主持研制完成的41项预制研究项目的主要性能指标,全部达到或优于设计任务书规定的指标。其中,22项设备系国内首次研制、26项设备的技术指标达到同类设备的国际先进水平。鉴定会的专家们高度评价了SSRF预制研究所取得的成就,认为其已经实现了预期的目标,掌握了建造第三代同步辐射装置的关键技术。

  形成光子科学领域大科学设施群

  历经十年优化设计和预制研究,20041225日,上海光源在张江正式开工。20095月竣工后,向全国用户开放。

  运行开放近十年来,上海光源实现了高效稳定运行,成果显著。截至20187月底,上海光源共接待用户39257人次,22146多人(包括高校、研究所、医院和公司共计494家单位,2429个课题组),执行课题10180个。

  上海光源如同一台“超级显微镜”,大规模、高强度的用户实验,极大地支持了我国生命科学、材料科学等学科的发展,支撑我国科学家取得了一大批高水平研究成果。

  2015年,中科院物理所丁洪课题组,就成功利用上海光源同步辐射光束照射TaAs晶体,使得外尔费米子第一次展现在科学家面前。科学家们认为,这一发现对拓扑电子学和量子计算机等颠覆性技术的突破具有非常重要的意义。

  “琥珀里的亿年古鸟”是人类首次一睹恐龙时代古鸟类的真实面目,给古生物学界带来了强烈的震动。科学家们正是利用上海光源拍下了琥珀样品的光学照片以及样品骨骼的显微CT重构图……诞生在上海光源的顶级科研成果,不胜枚举。

  开放的过程,同时也是培养国内同步辐射生力军的过程,上海光源通过近十年的运行,已集聚和培养了一批稳定的同步辐射用户,用户群体中包括院士、国家“千人”计划专家、973首席科学家、长江学者等近百名杰出科学家、大批优秀中青年人才和大量青年学生,成为支撑我国科技创新发展的生力军,他们利用上海光源取得了令人瞩目的成就:一项成果被美国《科学》“十大科学突破”引用,一项成果入选欧洲《物理世界》十大突破,一项成果入选美国物理学会标志性进展,一项成果入选美国化学会十大科研成果,六项成果入选中国科学十大进展,四项成果入选中国十大科技进展新闻。

  更令人期待的是,由国家和上海市共同投资,我国第一台X射线自由电子激光用户装置——上海软X射线自由电子激光用户装置也于201611月正式开工,预计2019年年底开放使用;国家“十三五”重大科学基础设施建设项目——硬X射线自由电子激光装置于20184月开工建设,计划在2025年建成。

  “新一轮的建设中,上海市继续给予了高度的支持,如硬X射线自由电子激光的建造,其中80%将由上海出资。随着大科学装置集群建设的稳步推进,全球极具特色的光子科学领域大科学设施群将在这里形成。”赵振堂说,“科学将在这里进一步交叉,研究生态不断完善,一流设施和一流科学家,将在这里碰撞出科技火花,产出重大创新成果,我们的大科学装置也将从以前的瞄准先进水平,到跻身世界前列。”