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“超级光源” 喷薄“不绝动能”

导读: 超强超短激光实验装置、软X射线自由电子激光用户装置、活细胞结构和功能成像等线站工程……这些“高大上”名字的背后凸显出上海推动科技发展的决心和脚步。

展开上海张江科学城的地图,一块又一块世界顶级的“科学拼图”正在聚合。超强超短激光实验装置、软X射线自由电子激光用户装置、活细胞结构和功能成像等线站工程……这些“高大上”名字的背后凸显出上海推动科技发展的决心和脚步。

“超级光源” 喷薄“不绝动能”

去年2月,上海张江综合性国家科学中心(以下简称“张江国家科学中心”)获批建设。一年后的今天,依托先进的大科学基础设施群,这里已集聚全球高端创新资源,正向跻身世界一流实验室行列的目标不断迫近。
立足全球谋布局

2014年5月,习近平总书记在上海视察工作时提出,上海应在推进科技创新、实施创新驱动发展战略方面走在全国前头,走到世界前列,加快向具有全球影响力的科技创新中心进军。

中科院院士、上海市科协主席陈凯先表示:“上海要有从跟跑者到领跑者转变的文化自信,要有自己原创性引领的东西,要有创新文化和环境。”在中科院院士褚君浩看来,科创中心的主战场应该在核心技术的创新上,即各领域核心技术的研发。

围绕这一目标,酝酿已久的张江国家科学中心应运而生。“科技创新不只是科学技术领域的创新,还应该是以制度创新为核心的全方位的系统创新。”张江国家科学中心筹建伊始,上海市政府及科技界即形成了这样的共识。
接下来的谋划布局,无不围绕打通经脉、找准支点、绘就蓝图而展开。在最终敲定的发展路线图中,上海科技创新中心的目标任务十分明确:到2020年,形成具有全球影响力的科技创新中心的基本框架体系。

正是通过一次次高屋建瓴的顶层设计,最终使承担了科创中心核心功能区的张江科学城脱颖而出。一年来,超强超短激光实验装置、软X射线自由电子激光用户装置、活细胞结构与功能成像等线站工程等顶级大科学装置实现了当年立项、当年开工的目标,被刘延东副总理誉为“上海速度”。

迄今为止,张江国家科学中心已初步编制了一张“点、线、面”俱全的创新网络,串起了创新链、产业链、资金链、政策链,日益成为上海乃至全国创新发展的“策源地”。在这里,创新正不断聚合,引擎正全速发力

筑“巢”引凤促创新

据上海市科委总工程师傅国庆介绍,正在谋划的张江国家实验室的主要构架是:1+N。“1”指一个大科学设施群,“N”指若干研究方向,包括光子科学与技术、生命科学、能源科技、类脑智能、纳米科技、计算科学等。

如今,张江国家科学中心已在各学科领域展开蓝图,在各个前沿筑好“巢穴”,引“凤”前来,以实现基础科学突破和引领未来技术发展。

在此过程中,作为科技国家队的中科院发挥了骨干主力军的作用。中科院上海分院积极发挥学科综合和创新人才优势,率先、主动地谋划、参与和推动该中心的建设。


其中,超强超短激光实验装置(SULF)是张江国家科学中心的“明星”设施之一。作为上海科创中心建设的首批大科学设施项目之一,由中科院上海光机所—上海科技大学超强激光光源联合实验室承担的SULF研究在去年8月取得重大突破,成功实现激光脉冲峰值功率超过5拍瓦的超强超短激光脉冲输出,达到当前国际同类研究的领先水平。

超强超短激光被认为是人类已知的最亮光源。上海研制出的超强超短激光脉冲,在时间尺度上已经达到数十飞秒级别,相当于在数十万亿分之一秒的超短瞬间,获得超过5千万亿瓦的强大功率。“它将给核物理和医学、材料科学、台式化加速器、研究宇宙起源等带来新境界。”中科院上海分院院长、上海科技大学党委书记朱志远如此评价。

作为张江“骄子”,上海光源是位居国际前列的国家重大科技基础设施。它支持用户在结构生物学、催化、凝聚态物理、材料科学等相关领域的研究中取得了诸多突破。它平均每线站产出的SCI论文数,在全球所有的同步辐射装置中名列第一。至2016年底,它共接待用户3.2万多人次,发表论文3200多篇。

据介绍,中科院上海应物所正加快上海光源二期建设,新建一批高水平的光束线站、实验辅助系统,并拓展光源性能,大幅提升上海光源整体实验能力和综合研究能力,推动我国基于同步辐射的科学研究实现跨越式提升。

同时,作为当今全球生命科学领域首家综合性大科学装置,上海蛋白质设施已经吸引了国内外近200家单位、1.3万多人次科学家,进行2000多项重大前沿创新课题研究。

中科院院士、中科院上海生科院院长李林表示,该设施承载着国家的重托,始终致力于促进跨学科、跨领域、跨部门协同创新和重大成果产出。它也意味着,我国生命科学家们不用再费时费力远赴日本、欧美,第一时间来上海即可“深度接触”蛋白质。

此外,该中心由“电子枪”射出的电子束经过近300米长的加速器隧道,最终产生被科学家喻为“第四代光源”的X射线自由电子激光,这将大大提升目前的科研手段和能力。其与姊妹工程——活细胞结构与功能成像等线站工程,共同构成我国新一代X射线大型共享用户装置,可以对生物活体细胞进行三维全息成像。

描绘未来新篇章

一年来张江国家科学中心所提交的成绩单远不止这些。其海底长期科学观测系统、转化医学等大设施正在加快推进,硬X射线自由电子激光装置、高效低碳燃气轮机实验装置、国家生物医学大数据等项目也在争取落地。其在设施建设与交叉前沿研究深度融合,构建跨学科、跨领域的协同创新网络,在培育全球顶尖研发机构和一流研究团队等方面也取得了重要成果。

未来,张江国家科学中心超强超短激光实验装置将与上海光源、软X射线自由电子激光一起,组成“超级光源”。待到一座座大科学装置建成,张江将成为全球规模最大、种类最全、综合能力最强的光子大科学设施集聚地之一。

面对机遇与挑战,中科院人将一如既往地率先垂范、勇于担当。中科院上海生科院面向人口健康战略需求,提出建设国家生物医学大数据基础设施;中科院上海高研院围绕低碳能源发展战略需求,着力推进以绿色、低碳、高效和健康发展为核心的复合能源系统建设;中科院上海天文台正在研究谋划SKA亚洲科学中心;上海微技术工业研究院以建设8英寸“超越摩尔”研发线等作为打造重大工程与创新功能平台抓手。同时,上海分院积极争取将硬X射线自由电子激光装置纳入“十三五”国家重大科技基础建设任务;研究部署由同济大学和中科院声学所联手合作的海底长期科学观测网项目,以及由中科院工程热物理所牵头,与江苏共建低碳高效燃气轮机实验装置……

上海分院院长助理、科技合作处处长唐铮表示,中科院将整合研究所优势力量,有重点地推进若干重大科技基础设施建设,推进探索重大科技基础设施群的管理机制。

一步一个脚印,张江国家科学中心将不断描绘未来更美的篇章,喷薄创新之“不绝动能”。

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