光源的第四次革命中國試牛刀
? ? ? 這個被科學界譽為帶來第四次革命的同步輻射光源,是一縷怎樣的神奇之光,又將照亮哪些前所未有的世界?
能給螞蚱的觸角拍X光片
過去幾年里,中科院上海藥物所沈旭研究員天天盼著“上海光源”正式開放。
使用上海光源,他研究晶體結構的效率提高了數十倍,“以前用普通X光衍射,要做幾天的工作,現在只需要20分鐘左右的時間,一些以前根本不可能看到的藥物與靶標的相互作用現在也一覽無余。”
15年前提議建設“上海光源”的中科院院士楊福家的描繪則更為形象:“這座光束線站,若為一只活體螞蚱拍X光照片,包括螞蚱觸角里面的微細管道、呼吸器官等都可一覽無余,這是傳統X光機無法辦到的?!?/span>
“上海光源給國內結構生物學帶來了跨時代的飛躍!”沈旭研究員說,以前所里只有自己一個人做這一領域的研究,因為有了這一平臺,最近半年,先后有4位海外專家投奔而來,甚至一些以前不是做這方面研究的科學家也對此產生了濃厚興趣。實現跨時代飛躍的絕不僅僅是沈旭的學科。
“上海光源”甫一運行,科研單位的課題申請像雪片一樣飛來。追逐著這縷世界同步輻射領域聲名鵲起的“神奇之光”,科技界掀起了新一波科學研究的熱潮。
“上海光源”目前對國內外科研用戶正式開放的光束線共有7條。7束光各配套一座實驗站,供課題單位及專家們進行科學實驗。目前“上海光源”執行了101個科研院所和大學的用戶課題432個,涵蓋生命科學、材料科學、環境科學等十幾個學科。
“就像一臺可供多用戶使用的超級顯微鏡”,“上海光源”束線工程部主任肖體喬說,“上海光源”發出的從遠紅外到硬X射線的不同波長的電磁波,與可見光相比,這些“看不見的光”波長更短,能量更高。光照射到樣品上時,會產生衍射、散射、折射、透射、吸收等現象,與物體相互作用可以激發產生熒光和光電子,引起物體的激發、電離和碎裂等現象??茖W家正是借助于這些現象探索未知的世界。
肖體喬介紹,我國在此之前已經有了第一代光源北京譜儀,是寄生于北京正負電子對撞機的兼用機;合肥國家同步輻射實驗室屬于第二代光源,是基于同步輻射專用儲存環的專用機。
“上海光源”與第一代和第二代同步輻射光源相比,性能有了量級的提高。以亮度為例,“上海光源”的光亮度提高了1600倍。亮度的提高帶來速度的提升,原來需要幾天才能得出的實驗結果,現在可能只需要幾小時甚至幾分鐘。
“以生命科學為例,生命科學已進入后基因組時代,蛋白質科學已成為各發達國家競相搶占的制高點。而以蛋白質結構和功能研究為主要目標的結構基因組學研究,其中80%以上的工作需要在第三代同步輻射光源上進行,所以‘上海光源’將成為我國生命科學前沿研究不可或缺的大科學設施。”
這還只是“小試牛刀”的一期工程。據專家估計,整個“上海光源”總共能建約60條光束線,每條線上可建1~2個實驗站,“每條光束線的投資,相當于一個國家級重點實驗室的規?!?。
“可以想象,今后在這個鸚鵡螺里,將誕生多少令世人驚嘆的科學奇跡!”驗收會上,一位科學家無限感慨。