这几天,中国科大博士朱健和正忙着联系设备“打包”的事。他们研究团队准备把一台重3吨的多功能高分子薄膜原位双向拉伸实验设备,从“合肥光源”拉到“上海光源”做实验。
合肥到上海,近500公里,众多“追光者”无数次往返。两束光跨越地理空间,交织汇融。光与光的相遇,是一代又一代科技工作者的接力传承,也辉映着长三角协同创新的耀眼光芒。
走进位于中国科大的国家同步辐射实验室,一个银色圆顶建筑映入眼帘,一条条“触角”从中伸出,每一条“触角”都是一条光束线站,引出的同步辐射光,能照亮一个学科领域。
作为新中国第一个国家级实验室,它还有一个大家熟知的名字:第二代光源——“合肥光源”。
同步辐射光源被称为探索前沿科学的“眼睛”,像是一把能“照进”微观世界的“手电筒”。这束“光”,吸引着一批批的“追光”者,李良彬便是其中之一。
李良彬是国家同步辐射实验室党委书记、副主任,2006年选择回国后,前往中国科学技术大学任教,他笑称自己是“追光而来”。从事高分子材料研究的他,想要观测高分子材料在加工过程中的微观结构变化,就需要借助同步辐射光源。
“同步辐射光源和自然界的光有相似之处,亮度越高,就能看得越清楚。”李良彬将同步辐射光源比喻是给微观世界“拍照”。
“光越强,曝光就越短,就能拍下更多照片,更看得清物质在微观世界的变化过程。”李良彬说,将这些“照片”连在一起,相当于获得一张物质微观结构变化的“导航图”,可以根据不同参数下的性能,生产出所需的产品。
虽然工作地点在中国科大,但李良彬称自己的办公地点有两个:合肥与上海。
彼时,坐落在上海的第三代同步辐射光源正在建设,没有先例可循,每个元器件的设计、制作,都需要我国科研人员自己琢磨。重重技术难题,召唤了一批学者参与。
“大科学装置是一个平台型的用户装置,我作为专家组成员之一,立足自身学科领域,从用户角度提出需求和建议。”李良彬说。
和李良彬一样,许多在上海的科研人员也往返于两地开展实验。比如,上海交通大学教授齐飞等利用“合肥光源”研究航空发动机燃烧反应路径,为上海商飞航空煤油配方的优化作出了贡献。李良彬带领团队利用“上海光源”研制出液晶显示屏中广泛应用的新型显示光学膜,推动国内第一家年产700万平方米PVA光学膜生产线顺利投产……
合肥到上海,近500公里的轨迹,这些“追光者”已重复了成千上万次。在合肥、上海“两光”协同之下,我国材料科学、能源基础科学、生命科学以及环境科学等领域的前沿研究进展飞速。
在合肥未来大科学城,位于谭岗路与胡庙路交口东北处的一处工地上机器轰鸣,处处是工人忙碌的身影,这里正在建设的合肥先进光源项目。从效果图上看,整个园区宛如一只观察微观世界的“眼睛”。
最新建设进度显示:合肥先进光源项目建设进展已到20%,主体建筑已完成打桩,预计明年下半年工艺设施开始进场安装。其中,超过80%的核心零部件都是国产自研。
自1989年4月29日凌晨中国第一束同步辐射光从中国科大国家同步辐射实验室迸发至今,我国的同步辐射已经历了四代发展:北京正负电子对撞机被称为一代光源,是高能区;合肥光源被称为二代光源,是低能区;上海光源被称为三代光源,是中能区;正在建设的合肥先进光源是四代光源,也是低能区,但亮度将比二代提高100万倍。
为何要建一代又一代的光源?
“因为一个光源无法覆盖光的所有波长范围,世界科技大国都会建设高、中、低三个能区的同步辐射光源,产生不同波段的光。”李良彬解释。
以李良彬团队研究的课题为例,其主要聚焦高分子材料加工过程中的结构变化,应用合肥光源可以观测到电子在纳米空间中的变化,但要探测原子从纳米到微米整个尺度范围内的变化,就需要用上海光源。
“两种不同的波长范围,它所观测的结构尺度信息是不一样的,不同光源的技术协同,可以对光学膜材料的理解更全面。”李良彬说。在他看来,上海和合肥两地的实验就像是“两块拼图”,拼起来才“更完整”。
光与光的交汇,照亮了微观世界,也映射出新的耀眼光芒。
与当年第三代“上海光源”建设时一样,第四代合肥先进光源的建设也吸引来了一批批“追光者”。
“第四代光源的建设难度可想而知,好在这次我们有了前面的经验可以借鉴。”李良彬说,在上海建设第三代光源时,合肥一批骨干科研人员参与其中。如今,两地骨干科研人员再次“汇合”,携手打造这一国之重器。
这种“汇合”,有了机制上的保障。
长三角一体化发展战略提出并实施以来,上海张江综合性国家科学中心与合肥综合性国家科学中心携手实施“两心同创”。今年1月,中国科大国家同步辐射实验室和上海高等研究院达成合作协议,结合各自技术、团队、设备等方面的优势,共享技术、人员和设备。双方将在加速器元件工艺设计加工、首批光束线所需平面镜研制等方面合力攻关,实现国产自主化。对于参与“两心同创”的科研人员,两地将在年度考核、岗位或职称晋升等方面给予认可,保障津贴或绩效及相关差旅费用,并提供必要的工作和生活条件。
在广袤的科技世界,这“两束”来自长三角的光,从上海和合肥射出,在汇集融合中闪耀出新的光芒,共同照亮着全新的科研领域。
今年27岁的朱健和加入国家同步辐射实验室已有5年。6月25日,他们的团队带着多功能高分子薄膜原位双向拉伸实验设备去一趟“上海光源”。
这台设备并不是第一次去上海,它重达3吨,是为了模拟高分子薄膜工业生产过程而研制的。“我们填写好预约申请,等待排期就能去用了。”
如今,像朱健和这样的青年科研人员研究微观世界,不用再“连蒙带猜”,通过更高能级的光源,研发效率更高,研发参数更加精准。
光,让我们“看得更清”;站在前人的肩上,让我们“看得更远”。
走进中国科大校史馆一楼,有一个主题为《追光》的展厅,讲述了国家同步辐射实验室的建设发展历程和科大一代代“追光者”科教报国的动人故事。
展厅内陈列有中国第一台质子静电加速器以及实验室自主设计、加工、制造的加速管、高频腔等实物,颇具纪念意义。
1978年2月,科学的春天悄然而至。何多慧、裴元吉、金玉明、张武等中国科大的教师,共同组成一支平均年龄不到35岁的年轻队伍,他们中有学成归来的海归,有刚留校的青年学者。为了解决技术难题,他们曾经一连三天三夜不睡觉,曾经到贵州深山沟里连续驻厂几个月,开启了“中国光源”的逐梦征程。
如今已经80多岁的裴元吉教授,作为第二代同步辐射光源的副总工程师,继续参与着第四代“合肥先进光源”的建设。同样的还有何多慧院士,他是第二代同步辐射光源的技术总负责人,见证着“中国光源”从无到有的历程。
从热血青年到满头白发,在一代代光源的接力建设中,一代代科学家们也在接力中国的科研事业。
凝聚多代科研人员心血的第四代合肥先进光源,计划2028年建成运行,建成后将成为国际先进的低能量区同步辐射装置,使我国形成全能量区覆盖的先进光源体系。
“原先我们看清这些结构变化可能需要1秒钟,现在只需要1毫秒,等到第四代光源建好后,或许只需要0.01毫秒。”对于新光源的建设,朱健和满怀期待,“利用未来先进光源,我们能更高效探测物质的微观结构,制作出能够应对不同需求的薄膜材料。”
跨越时间的长河,不同年代科研人员的科学梦想,在此刻此地得以汇合。这既是一种科学精神的传承,更是对探索未来的无限期待。
这几日,李良彬再次将去上海的行程排上了日程。他带领团队正在进行“面向先进高分子薄膜加工与功能改性的同步辐射研究平台”的研究,由“合肥光源”和“上海光源”合力承担的一个国家重点研发计划,旨在为我国新型显示产业、新能源汽车产业提供关键核心材料和技术支持。
类似的研究课题在国家同步辐射实验室还有很多,这些藏于“实验室”的科研成果,正不断走向“应用场”。不仅如此,作为全国大科学装置最密集地区之一,合肥已布局重大科技基础设施项目13个。这些“国之重器”射出的科技之“光”,照亮了越来越多的产业发展路:
——培育孵化创新企业。聚焦前沿科技转化,发挥大科学装置、高能级研发平台集聚优势,先后转化衍生成果200余项,孵化引育中科离子等企业90家;
——助力发展未来产业。依托合肥国家实验室、空地一体量子精密测量试验设施、高精度地基授时系统等装置,集聚量子产业链企业66家;以深空探测实验室为核心,以合肥高新区空天信息产业园为孵化启动区,以未来大科学城为产学研用一体化生态集聚区,推动深空探测全产业链发展;
——形成人才聚集强磁场。依托核聚变系列装置,成立聚变新能商业公司,集聚夸父超导、曦合超导、中科海奥等产业链相关企业30余家,吸引100多位国际高端人才,集聚了一支2500余人的聚变大科学工程团队。
科技之冀的扇动,带来了产业创新的舞动。如今,这种舞动,在长三角有了更生动的写照。
长三角一体化发展上升为国家战略以后,区域创新策源能力不断提升,科技创新共同体活力奔涌,一曲创新链与产业链的“双链共舞”正在长三角跳动。上海张江与合肥综合性国家科学中心携手实施“两心同创”,以科技创新为引擎,为协同打造一批世界级战略性新兴产业集群,提供着源源不断的科创力量和发展空间。
“就像‘光明’这个词,有了光,一切就明白了。”这是李良彬追光19年来的感悟。在他看来,“追光”既是对科学的无限探索,也是希望能有更多的科技之光照进现实,让未来拥有更多可能。
值得期待的是,我国的同步辐射光源仍在不断升级。相信未来,更亮的光,将在中国大地上,生生不息。