探索微觀世界的“神奇之光”上海同步輻射光源

沈申甬

上海同步輻射光源——中國科研人員的驕傲，上海科技創新的榮耀。它集跨學科、多功能、前沿研究、高新技術等“桂冠”于一身，國際科學界將其稱為“神奇之光”，實至名歸。

上海同步輻射光源，亦稱“上海光源”，是迄今為止我國建造的最大的大科學工程，它可同時提供從遠紅外線、紫外線，到硬X 射線等不同波長的高亮度光束，每天可容納數百名科研人員在各自的實驗站上，使用同步輻射光進行多學科前沿研究和高新技術開發應用，是支撐眾多學科前沿研究與高新技術研發的先進實驗平臺。

2004 年12 月，由中國科學院與上海市人民政府共同向國家申請建造的上海光源工程開工啟動，該工程于2009 年4 月在浦東張江高科技園區落成，2009 年5 月正式對國內用戶開放試運行。上海光源運行開放后，面臨的三大難題是：能否長期可靠運行，運行性能處于什么水平？ 是否有足夠的用戶，用戶分布是否合理？可否產出足夠多的成果，成果水平和影響力如何？

上海光源憑借十年的不懈努力，給出了完美答案——

每年7000 小時的開機時長，其中5500 小時的實驗供光，34 萬小時的實驗機時，執行通過專家評審的課題近13000 個，518 家用戶單位，24684 位用戶。用戶成果發表期刊數量超過5000篇，其中在Science、Nature 及Cell 三種國際頂級期刊上發表的論文近百篇。

十年間，上海光源為廣大用戶提供了一個跨學科、綜合性、多功能的大科學研究平臺。在埃博拉病毒研究中，中國疾控中心高福團隊在研究過程中發現，埃博拉病毒入侵人體細胞與NPC1-C 分子相關，依靠上海光源的高質量X 光，可以將NPC1-C 分子如何介導埃博拉病毒入侵的動態過程“拍攝”出來，像動畫片一樣以一幅幅靜態畫面來呈現。從分子層面對埃博拉病毒機理的研究，加深了廣大科研人員對埃博拉病毒入侵機制的認識，為應對埃博拉疫情的防控奠定了重要的理論基礎。

借助上海光源，清華大學顏寧團隊在2014 年成功破解了人源葡萄糖轉運蛋白GLUT1 的結構及工作機理；中科院物理研究所丁洪團隊發現了隱藏的外爾費米子；中科院大連化學物理研究所包信和團隊實現了天然氣直接轉化利用的有效方法；北京大學化學與分子工程學院李彥團隊在單壁碳納米管手性可控生長研究上取得重要突破。

同時，在上海光源的支撐下，企業創新的關鍵核心技術也得到了實質性突破： 高性能纖維工藝改進已進入相關產業；高性能銅合金連鑄凝固過程電磁調控技術應用于京滬高鐵接觸線制造；基于上海光源實驗數據研發的多種新藥迅速進入臨床試驗……目前已有多家企業利用上海光源進行技術和產品開發，涉及生物制藥、化工、冶金、新材料等多個產業領域，并取得了良好的效益。

好風憑借力，揚帆正當時。上海光源二期工程目前正在加緊建設中，預計到2022 年，上海光源將有約35 條光束線和60 個實驗站投入運行。屆時，上海光源年可接待近萬名科研工作者在裝置上開展基礎應用和開發研究，還將與正在建設中的軟X 射線自由電子激光裝置、硬X 射線自由電子激光裝置及超強超短激光裝置一起形成先進的光子科學研究中心。上海光源二期建成投入運行后，其支撐解決重大前沿科學問題和關鍵技術問題的能力將邁上新臺階，并為上海建設具有全球影響力的科技創新中心增添濃墨重彩的一筆。