上海光源：好光頻借力

　　 7月13日，中科院微生物所副研究員齊建勛來到上海光源南門，按照慣例拿到了實驗用的門禁卡。從上海光源出光起，齊建勛就經常往返京滬兩地，已經是上海光源不折不扣的老用戶了。

　　上海光源的所在地，位于張江科技園區的張衡路和蔡倫路之間。這些以中國古代科學家命名的街道，讓齊建勛感受到濃烈的科學氛圍。

　　今年年初，齊建勛所在的中科院微生物所高福課題組成功解析了埃博拉病毒糖蛋白結合內吞體受體NPC1的分子機制，為抗病毒藥物設計提供了新靶點，并且加深了科學家對埃博拉病毒入侵機制的認識，為應對及防控埃博拉疫情提供了重要的理論基礎。

　　好光頻借力，知微更知彰。齊建勛告訴《中國科學報》記者，在這項實驗中，上海光源生物大分子晶體學光束線站（BL17U1）發揮了不可替代的作用。

　　為科研而生

　　穿過一條長長的走廊，《中國科學報》記者走進了上海光源內部。灰色是這座宏大建筑的主色調，穩重而嚴肅。432米周長的儲存環是它的主要結構，加上150MeV的直線加速器、3.5GeV的增強器、首批建成的7條光束站，以及包括高頻、磁鐵、電源、真空、束線光學等設施，上海光源內部科技感十足。

　　中科院上海應用物理所所長、上海光源國家科學中心（籌）主任趙振堂告訴《中國科學報》記者：“在周長432米的環形加速器中，能量為3.5GeV的電子束以接近光的速度飛行，在拐彎時放射出高強度電磁波。這些電磁波再被分成從遠紅外到硬X射線等不同波長的高品質同步輻射光，然后傳送到實驗站的樣品上。”運用這一科學原理，科學家可以從分子和原子尺度上觀察微觀物質世界。

　　2014年，中科院制定實施的“率先行動”計劃中，上海光源入選首批建設的大科學研究中心之一，以“服務科研”為主要價值導向。

　　自2010年建成以來，上海光源團隊用實際行動踐行了這一導向。不僅助力生命科學、材料科學、環境科學、信息科學、原子分子物理等多學科的前沿基礎研究取得多項研究成果，上海光源也在微電子、醫藥、石油、生物工程等高技術的開發研究上有所建樹。

　　借助上海光源，中科院大連化物所包信和團隊探索出天然氣直接轉化利用的有效方法，清華大學醫學院顏寧研究組首次揭示人源葡萄糖轉運蛋白的三維晶體結構，北京大學化學與分子工程學院李彥課題組發現了單壁碳納米管的手性選擇性生長機制，中科院物理所丁洪課題組則利用“夢之線”線站發現了外爾費米子。

　　截至今年4月，上海光源首批7條光束線站共提供超過20萬小時的用戶實驗機時，支持課題7800余個，來自近400家高校、科研院所、醫院和公司的近2000個研究組、13000多名用戶在這里進行了實驗。目前已發表論文2500余篇，包括發表在《科學》《自然》《細胞》等國際頂級刊物上的論文51篇。

　　“上海光源服務的科研項目覆蓋了基礎、應用和技術開發領域，許多項目直接與老百姓生活息息相關。”趙振堂指出，“科技與民生，在以上海光源為代表的平臺型大科學裝置上成為一枚硬幣的兩面，其共同的基礎都是人類獲得更美好的生活。”

　　此外，通過上海光源的建設，還形成了若干新的技術生長點，直接帶動了我國高性能加速器、先進電工技術、超高真空技術、高精密機械加工、X射線光學、快電子學、超大系統自動控制技術以及高穩定建筑等先進技術的發展。

　　據介紹，上海光源的國產非標設備大部分是基于聯合開發的技術，光源隊伍負責原理設計和樣機，廠家負責加工工藝和批量生產。建造過程中，超過100家單位承接了研制和制造任務，相關技術大多數無償留在了企業，也大幅推動了企業的產品升級和技術進步。

　　高水平管理促開放共享

　　2015年3月15日前后，齊建勛帶著液氮罐從火車站直奔上海光源。罐中是課題組同事剛剛培養出的NPC1-C大分子晶體。研究發現，NPC1-C分子與埃博拉病毒入侵人體細胞有關。

　　“依靠上海光源的高質量X光，我們可以將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。”齊建勛告訴《中國科學報》記者。

　　齊建勛使用的生物大分子晶體學光束線是上海光源的一條“明星”線站。據統計，2012年利用該線站測定的蛋白質結構數達201個，單個線站測定結構數在亞太地區遙遙領先，在全球130多條生物大分子光束線站中名列第三。

　　此時，距離課題組向上海光源提出機時申請，剛剛過去一個星期。

　　據記者了解，為了保證富有成效的開放共享，上海光源制定了一套嚴格的管理機制。首先，他們從用戶中遴選一批權威專家，組成涵蓋各學科的用戶委員會。“用戶提出申請、用戶專家來審批”的制度規范實現了公平原則。

　　同時，上海光源為用戶提供免費、付費兩種機時。免費機時用于以發表研究成果為目的的公益研究；付費機時用于以產生經濟效益為目的的產品研發，不超過總機時的10%。

　　同時，免費機時被進一步分為普通課題、緊急課題、重點課題、獎勵機時等。其中，在重大疫情發生時，相關研究可被評為緊急課題；如果用戶的成果刊登在頂級學術期刊上，便可獲得額外的獎勵機時。

　　齊建勛從事的與埃博拉病毒相關的研究，就是因為被列為緊急課題而迅速獲得了機時。3個月里，齊建勛與同事十多次在生物大分子晶體學光束線站上測定實驗室中樣品的結構。

　　“上海光源不僅創造性地設計出好用的生物大分子晶體學光束線，在運營中也時刻不遺余力地支持用戶的科研工作。”齊建勛表示。他們的實驗要求在液氮溫度下進行，有一次衍射儀探測器突然出現故障，升溫到00C以上。上海光源相關工程師迅速趕到現場，解決了設備故障。

　　2015年6月，NPC1-C的單體結構成功測定。研究人員同時收集了NPC1-C和GP的復合晶體衍射數據。至此，歷經短短5個月時間，高福課題組完成了培養晶體和結構測定的研究工作，為隨后從分子水平闡釋了一種新的病毒膜融合激發機制奠定了基礎。

　　此外，上海光源也吸引了一大批企業用戶，涉及化工、材料、半導體、技術鑒定等行業。“利用上海光源獲得的大量結構數據已被多家國際制藥公司用于新藥研發。”趙振堂介紹說。

　　在趙振堂看來，上海光源實行這樣的管理制度兼顧了資源公平、高效利用，促進了高水平科研成果的產生。

　　未來之光即將閃耀

　　據趙振堂介紹，今年下半年，上海光源將開始打造二期16條光束線站，預計3年后開始陸續出光。二期建設完成后，光源將有近40條束線向用戶開放，每年來光源的實驗人數將超過1萬人次。“到時，上海光源作為大科學研究中心依托的大科學裝置，還將對高端人才發揮集群作用。”他表示。

　　科學家對未來之光的期待除了在螺旋形的建筑里，還有園區內的另一臺“利器”。踏出上海光源的螺旋形建筑，一座長度超過200米的直型隧道映入眼簾。這便是被稱為“下一代先進光源”的X射線自由電子激光。

　　目前，基建工程已接近尾聲。記者進入隧道內部看到，隧道內墻上每隔幾米就有一個精致元件。負責自由電子激光物理設計的上海應物所研究員鄧海嘯告訴《中國科學報》記者，這些元件將來用以保證設備的精度。

　　“自由電子激光具備超高的亮度、超短的脈沖和極好的相干性，將成為一種探索自然奧秘和發展高新技術的最先進的研究平臺，幫助科學家更快、更準確地解析微觀結構，使人們從拍分子照片進入拍分子電影的時代。”鄧海嘯表示。

　　不久后，各式各樣的設備即將進駐這條隧道，上海光源X射線自由電子激光則計劃在2017年年底出光。到時，大型自由電子激光裝置配合第三代同步輻射光源，將使我國成為全球僅有的七個擁有類似大科學裝置集群的國家之一。

　　趙振堂表示：“目前，上海光源正發揮自身平臺優勢，聚集來自不同學科和高技術領域的科學家、工程師，點亮新思想、創造新方法、開辟新學科，形成良好的科技生態環境。”

　　記者手記

　　感受科技的力量

　　此次探訪上海光源已是我第二次走進上海光源。大約在3年前，我在一名科研人員的帶領下，走進了這座碩大的建筑物。當時，不同于一般實驗室，整齊劃一而锃亮的管道和設備充滿了視覺上的沖擊力。這就是科技的力量。

　　3年后的今天，再次來到上海光源，一切都沒有發生大的變化。只是我對這里的理解已經遠超當時視覺上的沖擊。

　　科技的力量體現在大科學裝置本身的科技內涵上。上海光源在研制過程中，自主研發了近百項關鍵技術。比如，通過低發射儲存環、增強器和單束團直線加速器的50多項關鍵技術突破和系統集成創新，使我國光源亮度提高了4個量級。

　　科技的力量體現在大科學裝置為科研和工業服務上。中科院“率先行動”計劃明確提出，大科學研究中心要以“服務科研”為價值導向，上海光源算是一個典范。修復故宮精細文物、剖析病毒復雜機理、打造高鐵高強度外殼……在服務基礎科研、國計民生重點項目上，上海光源沒有缺席。

　　科技的力量還體現在不斷的創新上。上海光源至今沒有停下創新的步伐，下一代光源X射線自由電子激光正在按計劃進行建設。中國科學家即將擁有一臺“超級X光機”。

　　“格物致知”“Light&Truth”（光即真相）。正如上海光源中控室墻上的口號，科技的力量在這里體現得淋漓盡致。期待下次來這里又有新的收獲！