优质发展调研行|上海光源“大马拉车”历史结束,综合能力跳跃性提升。

05-31 09:43

2024年5月15日,“上海光源线站工程”成功完成国家验收。目前,上海光源已有34条光束线和46个实验站服务用户实验,成为中能第三代同步辐射设备,覆盖面最广,目前光子能区运行线站数量最多,综合性能已达到国际前列。


资料图上海光源


五月二十七日,澎湃新闻(www.thepaper.cn)记者走进上海光源,中国科学院上海高等研究院副院长、上海光源线站工程副经理宋仁忠告诉记者,随着“上海光源线站工程”的国家验收,这种“非常显微镜”的综合能力将在结构生物学、创新药物、量子材料、能源催化等多个领域实现跳跃。大力推动中国科研进一步取得创新突破。


“上海光源‘大马拉车’的历史已经结束。”“如今,上海光源可以充分发挥其优异的光源性能,提供最先进的实验方法体系,满足我们的科学家和工程师,进行前沿的科学研究和技术研究。”


上海光源作为国家重大科技基础设施,始终聚焦国家战略、前沿研究和产业发展的重大需求,为科技发展和企业创新提供有力支撑。本报记者 张呈君 编辑 马潇(01:56)
上海光源主要由环形同步辐射加速器和各具特色的光束线站组成。 上海光源位于上海张江科学城,是中国大陆第一个第三代同步辐射光源,于2004年12月25日开工,2009年5月6日正式向用户开放至今已有15年。

在过去的15年里,上海光源服务了全国34个省级行政区近800个单位和4500多个研究团队的47000多名客户,支持客户完成了2万多个实验项目。许多重要的物质微观结构和作用机制在原子和分子尺度上得到了分析和研究,许多重要的科学和核心技术问题得到了解决。发表了11000多篇论文(包括220多篇论文,如《科学》、《自然》、《细胞》等),其中许多获得了国家自然科学奖、国家科技进步奖和国家科技发明奖。


此次,“上海光源网站工程”通过国家验收,代表了在现有基础上,新建了16个性能先进的光束网站,扩大了光源性能,建立了用户辅助实验室和用户数据中心,为生命科学、材料科学、化学催化等多学科的科学研究提供了有力支持。


上海的光源究竟是干什么的?它能为科学研究提供什么支持?不妨通过几个具体的案例来了解一下。


五月二十七日,上海光源内景。报纸记者 李佳蔚 图


第一,上海光源促进了中国结构生物学的跨越式发展。它支持许多研究机构和公司,在蛋白质复合物、膜蛋白和与兴新流行病毒相关的蛋白质结构和功能研究中取得了一批具有国际影响力的重要成果。


举个简单的例子,上海光源支持科学家在面对病毒引发的新型紧急公共卫生事件时,第一时间利用大分子X射线衍射实验平台,分析了禽流感、埃博拉、寨卡、基孔肯雅、新冠肺炎等一系列与蛋白质结构相关的病毒相关的蛋白质结构,揭示了其传播机制,为新型病毒疫情的防控提供了重要依据,为抗病毒药物的研发奠定了坚实的基础。另外,上海光源还进一步支持多家科研机构与药企联合研发相关疫苗、抗体药物和小分子药物。


第二,上海光源推动中国能源催化领域取得了许多重大原创成果。科研机构、大学、企业等客户在电催化、燃料电池、甲烷转换、氢气制备、光催化、二氧化碳转换等催化反应过程中获得了一系列具有国际影响力的重大原创成果,充分利用上海光源的许多宽能谱、快时分辨、高能辨别等多种方法谱学线站。


例如,具有普遍性的“纳米限域催化”研究于2020年获得“国家自然科学奖一等奖”。此外,用户科学家首先提出了“单原子催化”的概念,并在上海光源率先完成了一系列实验的成果,入选了2016年化学化工领域的“十大研究成果”,推动其相关研究成果完成了一系列产业应用。


三是上海光源推动中国高压科学研究达到国际一流水平。通过高温高压原位实验技术和方法的稳定发展,上海光源不断突破高压极限,静态载入超过400GP,动态载入超过600GPa,成为世界领先的同步辐射高压科学研究试验设施,推动用户在材料科学、地球科学、前沿基础科学等领域取得一系列重要成果。


例如,为了解决氮化硅陶瓷室温脆性的世界性问题,找到具有更高超导转换温度的铁基超导体;对纳米纯金属镍的高压变形研究刷新了对纳米材料加强中临界晶粒尺寸的认识;对地球氧循环过程提出了新的深层造氧理论,等等。


五月二十七日,上海光源内景,相关检测设备。报纸记者 李佳蔚 图


四是上海光源已经成为中国基于结构的创新药物研发中不可缺少的关键环节。通过快速智能的小分子片段选择技术的发展,可以支持科学家、科研机构和制药企业明显缩短基于结构的新药研究周期,帮助中国提高全球医药研发的竞争力。


例如,上海光源已经为40多家药品研发机构提供技术服务,其中百济神州于2019年11月在美国获批上市,利用生物大分子晶体学网站研发的抗癌新药泽布替尼,成功改变了中国抗癌药物“只进不出”的局面,成为中国第一个年销售额超过10亿美元的药物分子。其它成功上市的药物包括PD-1抗体百泽安和华领医药华堂宁;临床试验中也有许多药物。


五是上海光源面向工业应用,帮助处理多项核心技术“卡点”。例如,上海光源突破了极紫外光刻胶性能检测的核心技术,解决了国内极紫外光刻胶研发过程中的表征性问题;支持高性能高强度碳纤维材料产业化千吨量产,支持突破车身一体化压铸成型技术,高性能高铁接触线连铸技术的解决方案;支持复兴材料技术改进验证;支持化工龙头企业开发两种新型分子筛,具有国际分子筛结构代码。


目前,上海光源已为包括生物医药、化工、新能源、高性能材料在内的100多家企业提供定制化服务,通过创新合作模式打造石化产业应用专用线站,系统持续地解决了其产业的关键技术问题,提高了其核心竞争力、稳定发展和技术创新能力。


下一步,上海光源的功效将得到进一步发挥。


在过去的15年里,上海光源为全国各个领域的大量科学家、研究机构和科技企业服务,产生了大量有影响力的成果。随着上海光源线站项目的建成,上海光源拥有国际一流的同步辐射实验方法体系,综合能力得到提高,未来将更有力地服务于重大科学问题的突破和国家战略需求。


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