上海光源：微观探索从“分子照片”时代进入“分子电影”时代

国家大科学装置上海光源是上海张江国家科学中心的“老大哥”。开放8年来，这台“超级显微镜”，以光为媒，持续升级：上海光源二期扩容工程、软Ｘ射线自由电子激光用户装置与活细胞结构与功能成像平台去年底开工建设，Ｘ射线自由电子激光试验装置正在出光调试。在这片科技创新的高地，一个触及世界前沿的“中国光谷”已然雏形初现。

从“分子照片”时代进入“分子电影”时代

上海光源，是全球顶级中能第三代同步辐射大科学装置，外形酷似巨大的“鹦鹉螺”。圆形的“螺壳”内，3台加速器负责“出产”同步辐射光。

无数电子以近乎光速昼夜不停地高速旋转。每每转弯，就会沿切线方向放射出一束束不同波长的高品质同步辐射光，通过光束线最终照射在各个实验站的样品上。运用光与物质相互作用的科学原理，科学家可以在分子和原子尺度上观察微观物质世界。

“国家重器”要发挥引领作用，需要持续创新升级。目前，在鹦鹉螺的隔壁，我国首台Ｘ射线自由电子激光试验装置正在出光调试。在此基础上，还将动工建设软Ｘ射线自由电子激光用户装置，并于２０１９年正式投入使用。

中科院上海应用物理研究所所长赵振堂说，Ｘ射线光源是研究物质内部结构及其动态过程的工具，作为第四代光源，Ｘ射线自由电子激光的峰值亮度比第三代同步辐射光源高１０亿倍；脉冲长度可达到飞秒量级（１秒的１０００万亿分之一），比第三代同步辐射光快１０００倍；相干性更好。它可以观测到物质内部更复杂或更快的现象与变化规律。

“形象地说，同步辐射光源能为分子‘拍照片’，而自由电子激光借助其极短的光脉冲则可以给分子‘拍电影’，极大提高了科学家洞悉物质内部结构的能力。”赵振堂介绍，“同步辐射光源＋Ｘ射线自由电子激光”具备更全面的实验能力，是当前光子科学平台发展的最新动向，全球已有６个类似组合，分别建在德国、美国、日本、韩国、瑞士和意大利。

让科学研究从“月光下”走到“日光下”

专家比喻，在上海光源这个大科学设施的支持下，我国科学家已从原来在“月亮光”下看微观世界，走向在“太阳光”下看微观世界。这对推动基础科学研究、吸引国内外一流科研团队的意义作用巨大。