以科学家精神为炬,照亮科技自立自强新征程
在张江高科技园区,一座形似巨型鹦鹉螺的建筑静静矗立,金属外壳在阳光下折射出冷冽的光泽,内部却激涌着探索微观世界的炽热能量——这里就是中国第三代同步辐射光源“上海光源”。自2009年正式开放以来,上海光源已支撑数千项科研突破:从人类首次发现“外尔费米子”,到解析“人源葡萄糖转运蛋白”结构,再到新冠病毒药物研发……这座大科学装置的缔造者之一,中国工程院院士赵振堂“以光为剑”,用二十年耕耘,谱写了中国科技自立自强的时代乐章。
家国情怀:铺就科技报国底色
1978年,17岁的赵振堂考入清华大学加速器专业时,中国高能物理研究尚处起步阶段。1990年访问欧洲核子中心期间,大型强子对撞机的震撼景象让他暗下决心:“中国科学家不能跟在别人后面跑。”归国后,他扎根北京正负电子对撞机改造工程,从高频系统改进到新装置设计,十年磨砺终成领域专家。
2004年上海光源选址张江时,“建而无用”的质疑声不绝于耳,从“动议”到“开工”就花了近10年时间。面对争议,赵振堂始终坚信第三代光源会为中国科学家突破科技前沿打开全新的局面,他带领团队用创新实践作答:通过自主研制核心设备,将建造成本控制在欧美同类装置的1/3,建设周期缩短1/5,实现了中国大陆第三代光源“零的突破”。而今,上海光源年运行超5500小时,支撑用户发表顶级期刊论文逾百篇,印证了“为未来铺路”的战略远见。
“上海光源已进入近于满负荷运行的黄金期,未来5年到10年将会更有力地支撑前沿研究、技术创新和产业研发取得突破,服务用户产出重大成果。”如今赵振堂自豪地宣告。
创新突围:开辟科技变革新赛道
当上海光源跻身世界第一方阵时,赵振堂已将目光早早投向更前沿的领域——X射线自由电子激光。他敏锐意识到,SASE模式存在相干性不足、光子脉冲稳定性差等缺陷,而全相干种子型自由电子激光技术才是未来方向。然而,这一技术路线在国际上尚无成熟案例,风险与机遇并存。
“科研就是走前人没走过的路!”赵振堂率领团队另辟蹊径,开创全相干种子型技术攻关。通过攻克高亮度电子源、束流整形等世界级难题,在2.0纳米波长首次实现自由电子激光放大出光,在国际同类型装置中率先实现了水窗波段全覆盖,并在3.5纳米实现饱和,输出峰值功率超过500MW,使我国在软X射线领域实现从“跟跑”转向 “领跑”的跃升。
在这个过程中“创新自觉”贯穿始终:在上海光源预制阶段即布局自由电子激光研发,用持续突破打破“引进-落后”的怪圈。正如团队在《自然》刊文所述:“我们不仅重构光源系统,更重构了中国科学家的创新自信。”
协同攻坚:缔造大科学时代典范
在上海光源432米的环形装置内,凝聚着跨学科智慧的结晶。赵振堂倡导的“用户为先”理念,使上海光源形成了独特的协同创新生态:34条光束线、46个实验站支撑了800余家机构的近5万用户,从故宫文物分析到高铁材料研发,从量子计算到疫苗研制,年均产出300余项科研成果。
在上海光源,既可以开展最前沿的基础科学研究,如幽灵粒子“外尔费米子的实验发现”、“单原子催化理论的提出”;也可以开展和日常生活息息相关的研究和研发,如和大众健康密切相关的疫苗和药物研发、催化剂和碳纤维材料研制等。在过去的15年中,用户成果有6项入选年度中国十大科技进展新闻,9项入选年度中国科学十大进展,5项入选国外重大科学进展或突破,还有8项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。
新冠疫情期间,上海光源更是开启了“科研特快通道”,7×24小时支撑病毒结构解析,助力疫苗研发创下“中国速度”。这种开放共享的模式,让大科学装置真正成为国家创新体系的核心枢纽。
薪火相传:构筑科技强国未来
如今,在硬X射线自由电子激光装置深达30米的隧道中,赵振堂团队正续写新篇章。建设“张江大科学设施集群”的宏伟蓝图已初具规模,这是一个基于光子科学的设施集群,除了上海光源、软X射线自由电子激光装置和硬X射线自由电子激光装置,还包括超强超短激光装置和蛋白质研究设施,将来还会建设电镜中心、超快电子衍射装置、超快电子显微镜等,共同组成全球罕见的光子科学矩阵。这种战略布局不仅能实现设施互补,更能便利跨学科交叉创新。
“作为大科学装置的设计和建设者,当光源经过长时间的理论设计、技术攻关和集成调试,真正建成并且达到设计性能的时候,我们感觉非常高兴。另外,当科学家们利用上海光源,突破了长时间没能突破的难题,获得了重要的科学成果,赢得了国内外同行认可的时候,我们也会感到非常欣慰,甚至比自己获得成果还高兴。”赵振堂认为自己的“幸福时刻”与上海光源紧密相连。
从阡陌农田到世界级光子科学中心,赵振堂用四十年实践诠释了新时代科学家精神的深层内涵。当X射线穿透物质微观结构,我们看到的不仅是光子轨迹,更是一代代科技工作者接力创新的精神图谱。在建设科技强国的新征程上,这种以家国为底色、以创新为灵魂、以协作为纽带、以奉献为根基的精神火炬,必将照亮更多青年科技人才攀登世界科技高峰的征途。
附件下载: