浦東張江，坐落著一只美麗又神秘的國寶級“鸚鵡螺”，上海光源。“螺心”是我國迄今為止已建成的規(guī)模最大的同步輻射裝置，內(nèi)有許多電子以近乎光速晝夜不停放射著“神奇之光”。自2009年5月開放后，僅僅蜿蜒放射出7條幻彩“螺線”——光束線站，已成為世界最炙手可熱的“超級顯微鏡”。耀眼的成績單上，開機(jī)率、全球頂級期刊論文等，幾乎完勝日本、英國、法國等同處國際前列的第三代同步輻射裝置。
目前，神奇“螺心”正在加速擴(kuò)容，先后建成專供蛋白質(zhì)研究使用的5條光束線，是即將竣工的國家級科研“鄰居”——國家蛋白質(zhì)科學(xué)中心，最核心的“科學(xué)透視鏡”。到2020年，“鸚鵡螺”將進(jìn)一步升級，擁有近40條光束線站，夢想著在“大張江”升級為國家大科學(xué)中心的“科學(xué)風(fēng)暴”中，“旋轉(zhuǎn)”成為具有全球影響力的“科研支點”。
“極大”“極小” 完美合一
走進(jìn)張衡路，親身感受上海光源，很難不嘆為觀止：這幢看似冷冰冰的大科學(xué)裝置，竟能將“極大”和“極小”奇異又完美地融于一身。
上海光源是我國迄今建成規(guī)模最大的國家重大科學(xué)裝置，首期工程總投資14.3億元。工程占地約3萬平方米的“螺殼”里，有各類設(shè)備3000多臺套，可建設(shè)40多條高性能光束線站。作為國家大科學(xué)平臺，上海光源在科學(xué)界和工業(yè)界有著極其廣泛的應(yīng)用價值，截至目前，上海光源首批線站已累計進(jìn)行5406個課題研究，用戶累計發(fā)表論文1500多篇，全力支持國家重大項目關(guān)鍵科技問題的解決，涉及領(lǐng)域涵蓋廣闊，堪稱國內(nèi)基礎(chǔ)科研“全能王”。
支撐這個科研“大塊頭”的，卻是最精細(xì)入微的“小眼神”。通俗點講，上海光源就是一臺超級顯微鏡，或說高品質(zhì)的巨型X光機(jī)，其成像線站靜態(tài)分辨率達(dá)到0.3納米（比萬分之一的發(fā)絲直徑還小），能觀測到肉眼看不到微觀世界里的“奇妙景色”：花草樹木的呼吸過程，蠶寶寶肚子里有一個超現(xiàn)實“絲國”，用皮秒級“快門”給人體內(nèi)的蛋白質(zhì)分子“拍寫真”，看穿不同地區(qū)來源的H7N9禽流感病毒入侵人體“路線圖”，幫助故宮國寶探幽千年前的傳統(tǒng)制作技藝……
“上海光源是目前世界上性能最好的中能第三代同步輻射光源之一。”上海光源國家科學(xué)中心（籌）主任趙振堂告訴記者，探尋肉眼看不見的微觀世界，同步輻射大科學(xué)裝置是不可或缺的尖端儀器裝備。在此之前，中國科學(xué)家只能到美國、日本、英國等發(fā)達(dá)國家的第三代同步輻射裝置上借“光”參與最前沿的科技競爭，令科學(xué)家們難以大展身手。
照亮中國科學(xué)家的“全球路”
雖然深知光源裝置并非用來制造人們?nèi)庋劭梢姷墓猓谠S多中國科學(xué)家心目中，“上海光源”可謂名副其實——當(dāng)它是一盞照亮科學(xué)前路的“明燈”。
清華大學(xué)青年結(jié)構(gòu)生物學(xué)家顏寧就感觸至深，因為借力上海光源，基礎(chǔ)科研的“全球路”變亮堂了。去年，她利用上海光源成功破解了生命科學(xué)領(lǐng)域最熱門又難解的“蛋白質(zhì)之謎”——人源葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白GLUT1的結(jié)構(gòu)及工作機(jī)理，震動世界結(jié)構(gòu)生物學(xué)界，被列為“2014年中國十大科技進(jìn)展新聞”。該蛋白質(zhì)分子是人體合成葡萄糖的關(guān)鍵“開關(guān)”，是攻克癌癥、糖尿病等重大疾病的重要一步，世界一流科學(xué)家們你追我趕想要看清它的結(jié)構(gòu)。
以前，她和學(xué)生要去日本光源收實驗數(shù)據(jù)，蛋白質(zhì)晶體樣品運送是大麻煩，到了還得排“國際長隊”。家門口有了大科學(xué)裝置后，課題組只需坐幾個小時的高鐵來上海。去年春節(jié)前，“上海光源”合理安排節(jié)前最后一批機(jī)時，給顏寧團(tuán)隊最新結(jié)晶的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究提供了積極的支持，為成果問世贏得了寶貴時間。若非如此，這個成果問世至少得拖延幾個月。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究員李良彬重點研究軟物質(zhì)的材料結(jié)構(gòu)、性能，大部分實驗需要用到同步輻射光設(shè)備。2005年李良彬從荷蘭國家原子和分子物理研究所讀完博士后打算回國之際，就四處打聽中國是否建設(shè)類似的設(shè)備和平臺。當(dāng)聽說上海光源在建時，他欣然歸國成為上海光源第一批忠實用戶。“經(jīng)過五年多的發(fā)展，這里絕對可以和歐洲同類平臺相媲美！”李良彬?qū)ι虾９庠促澆唤^口，“我回國的第一篇文章就借助于此，五年來我百分之八九十的科研都是依托于上海光源。”
和李良彬一樣，因為光源而“點亮”歸國路的科學(xué)家還有很多。以生物大分子線站為例，2009年以前，我國蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究課題組不過40至50個；上海光源開放5年后，專攻蛋白質(zhì)科學(xué)研究的科研團(tuán)隊已經(jīng)超過200個，其中有許多團(tuán)隊放棄國外優(yōu)厚的生活條件，回國重新開始。生命科學(xué)前沿領(lǐng)域，越來越依賴大科學(xué)裝置。
“以前沒有‘上海光源’，許多生命科學(xué)研究者就不得不跑去國外，因為尖端實驗國內(nèi)做不了。”上海光源國家科學(xué)中心（籌）副主任何建華指出，在結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究領(lǐng)域，上海光源一經(jīng)使用立即改變了我國結(jié)構(gòu)生物學(xué)家以往主要依賴國外同步輻射裝置開展前沿領(lǐng)域研究的局面，如今上海光源360度解析一個蛋白質(zhì)分子只需要16分鐘，許多科學(xué)家紛紛回歸。
目前，上海光源已成為我國多個學(xué)科領(lǐng)域前沿研究和高科技研發(fā)不可或缺的實驗平臺，中國科學(xué)家在這里創(chuàng)造了一批世界級的研究成果。
科學(xué)管理力保一流水平
大科學(xué)裝置初建時各項技術(shù)參數(shù)全球數(shù)一，運營幾年后往往被趕超，不再是“領(lǐng)頭羊”。上海光源卻努力打破了這一“大科學(xué)裝置魔咒”。好鋼用在刀刃上！上海光源首批建造的7個光束線站，每天實驗都安排得滿滿的，還有許多課題組在排隊等候?qū)嶒?，今年下半年的機(jī)時早在上半年就全部安排了。
瞄準(zhǔn)世界同類裝置前列，上海光源成立約70位一線專家組成的各線站用戶專家工作組，以及30位科學(xué)家組成的用戶專家委員會，負(fù)責(zé)課題評審、學(xué)科方向咨詢和運行狀態(tài)監(jiān)督，支持具有原創(chuàng)性的基礎(chǔ)研究，支撐具有開拓性的技術(shù)創(chuàng)新能力。全國各地的用戶，無論是業(yè)內(nèi)資深著名科學(xué)家，還是初出茅廬的青年學(xué)者，都可以“公平、公正、公開”地共享“上海光源”。
開機(jī)近6年以來，上海光源“開足馬力”全飽和運轉(zhuǎn)，實驗供光期間開機(jī)率已達(dá)99%，運行水平處于同類裝置國際先進(jìn)，上海光源首批7條線站的用戶研究組超過1400個，來自全國除寧夏以外所有省份的340多家單位，做出了一批有國際影響力的科研工作。
特別是，大生物分子線站覆蓋了國內(nèi)結(jié)構(gòu)生物學(xué)95%以上的相關(guān)研究組，先后發(fā)表論文620多篇，包括《科學(xué)》《自然》《細(xì)胞》雜志論文33篇，《自然》和《細(xì)胞》子刊論文近60篇。有研究成果還被美國《科學(xué)》雜志評出的2012年十大進(jìn)展引用，入選2012年度“中國科學(xué)十大進(jìn)展”，推動中國結(jié)構(gòu)生物學(xué)跨入世界一流水平。
瞄準(zhǔn)國家級大科學(xué)中心
在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展中，不同學(xué)科交叉與融合是迸發(fā)創(chuàng)新的最佳沃土。每天，上海光源聚集著上百名來自不同學(xué)科和高技術(shù)領(lǐng)域的科學(xué)家、工程師，在同一個科學(xué)平臺上開展工作，完全不同的創(chuàng)新火花隨時相遇，混合出一簇簇獨特的“創(chuàng)新光源”，點亮新思想、創(chuàng)造新方法、開辟新學(xué)科。
“這種不同學(xué)科高度交叉，創(chuàng)新思維高度集聚的科創(chuàng)高地，在上海乃至全國都是不可多得的。有不少生物醫(yī)藥企業(yè)，正是看中‘上海光源’，樂意扎堆張江。”趙振堂發(fā)現(xiàn)，上海光源不僅幫助科學(xué)家在學(xué)科前沿取得重大突破，還成為35家企業(yè)的高科技研發(fā)“利器”，其中大多數(shù)是張江地區(qū)的生物醫(yī)藥公司。
例如，上海美迪西生物醫(yī)藥有限公司利用上海光源每年不超過100個機(jī)時，卻可以創(chuàng)造上千萬人民幣的經(jīng)濟(jì)效益，目前公司已有兩種化合物進(jìn)入新藥臨床試驗階段；美國歸來的生物醫(yī)藥創(chuàng)業(yè)公司“維亞生物”，利用上海光源取得的癌癥一期臨床的大量結(jié)構(gòu)技術(shù)數(shù)據(jù)，幫助了三家與其合作的新藥研發(fā)企業(yè)在美國納斯達(dá)克上市；諾華、羅氏、葛蘭素史克、輝瑞、賽普拉科等多家國際制藥公司利用上海光源獲得的大量結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)研發(fā)新藥。
而且，閃耀著創(chuàng)新光芒的精美“螺殼”越長越大：上海光源后續(xù)工程已陸續(xù)啟動，分別是以高溫超導(dǎo)研究為核心的國家重大科研裝備研制項目“夢之線”、以新能源材料研究為核心的“近常壓光電子能譜”等；中科院上海應(yīng)用物理研究所正積極開展自由電子激光新一代大科學(xué)裝置的預(yù)研……如今，從空中鳥瞰“上海光源”，“鸚鵡螺”周圍環(huán)抱著GE中國、上海科技大學(xué)、國家蛋白質(zhì)科學(xué)中心、陶氏化學(xué)、中國商飛等諸多知名科創(chuàng)機(jī)構(gòu)，未來還會基于上海光源的打造先進(jìn)光子科學(xué)研究中心。以上海光源為中心，各學(xué)科領(lǐng)域間、高校與企業(yè)、科研院所與研發(fā)中心的“手拉手”創(chuàng)新正在漸入佳境。
“上海光源所處的張江核心區(qū)，匯聚高校、科研院所、中外企業(yè)研發(fā)中心，若建設(shè)綜合性的國家科學(xué)中心得天獨厚，有利于先行先試，突破科技原創(chuàng)能力不強(qiáng)，創(chuàng)新活動和成果轉(zhuǎn)化不足，科技創(chuàng)新活動協(xié)同不夠，高端人才缺乏等突出問題。”趙振堂指出，截至目前，上海光源的建設(shè)、運行以及后續(xù)在建和立項中的大科學(xué)設(shè)施總投資約50億元，已服務(wù)全國各地10多個領(lǐng)域的用戶超過1萬名，產(chǎn)出一批高水平成果，在國內(nèi)獨具特色。工欲善其事，必先利其器，上海光源作為最具規(guī)模的科學(xué)裝置和大科學(xué)平臺，將成為未來國家大科學(xué)中心的重要支點。
“以‘上海光源’為支點的國家級大科學(xué)中心，既可以服務(wù)全國各地10多個領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和企業(yè)應(yīng)用研究用戶，又能近水樓臺‘溢出’至張江核心區(qū)，通過探索協(xié)同創(chuàng)新的新模式和新機(jī)制，將會產(chǎn)生更多具有全球影響力的科技創(chuàng)新成果，為上海打造世界級‘科創(chuàng)高地’。”
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