大科學(xué)裝置南方先進(jìn)光源正在籌建中
中國(guó)散裂中子源在東莞“安家”6年了。如今，科研人員正期待著早日迎來(lái)它的“新鄰居”——南方先進(jìn)光源。近日，在南澳科學(xué)會(huì)議上，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所副所長(zhǎng)王生透露，目前，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所正在籌建中能區(qū)第四代同步輻射光源——南方先進(jìn)光源，建成后將填補(bǔ)我國(guó)南方地區(qū)在該領(lǐng)域的空白。
中國(guó)散裂中子源和南方先進(jìn)光源都被稱為“超級(jí)顯微鏡”。在中國(guó)散裂中子源，科學(xué)家以中子為探針，觀察物質(zhì)靜態(tài)微觀結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)機(jī)制。南方先進(jìn)光源則屬于同步輻射光源，是一臺(tái)高品質(zhì)的“巨型X光機(jī)”，通過(guò)X射線，觀察原子和分子的微觀結(jié)構(gòu)。
在科學(xué)研究中，中子與X射線能實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。中國(guó)科學(xué)院院士柴之芳介紹，X射線能夠“看”出微觀世界的“骨架”，“看”到“不可見(jiàn)”的原子和分子結(jié)構(gòu)，透析電子結(jié)構(gòu)及磁結(jié)構(gòu)。而中子能“看”清微觀世界更細(xì)節(jié)的信息，如輕元素、同位素和近鄰元素等。
“將兩種研究手段結(jié)合，能讓不少研究從不可能變?yōu)榭赡堋！毕愀鄢鞘写髮W(xué)教授王循理舉例說(shuō)，近年來(lái)，得益于先進(jìn)的中子和X射線技術(shù)，結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域相關(guān)研究取得巨大進(jìn)展，科研人員可以完成一般分析方法無(wú)法或難以完成的科學(xué)測(cè)量。
在國(guó)內(nèi)，當(dāng)前已建成的同步輻射光源科學(xué)裝置聚集在長(zhǎng)江以北或長(zhǎng)江沿線地區(qū)，南方地區(qū)沒(méi)有同步輻射光源。部分科研人員在中國(guó)散裂中子源開(kāi)展實(shí)驗(yàn)后，再北上前往同步輻射光源繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。在此過(guò)程中，部分實(shí)驗(yàn)樣品因材料特殊難以通過(guò)安檢，無(wú)法實(shí)現(xiàn)跨地域運(yùn)輸，且有的同步輻射光源實(shí)驗(yàn)難于申請(qǐng)，等待時(shí)間長(zhǎng)。此外，部分生物醫(yī)藥領(lǐng)域的樣品保存期較短，不適合運(yùn)輸。
第四代同步輻射光源科學(xué)裝置的建設(shè)能較好服務(wù)于粵港澳大灣區(qū)。王循理說(shuō)，香港聚集了在X光和中子散射等大科學(xué)裝置領(lǐng)域的科學(xué)人才，迫切需要在兩大科學(xué)裝置的聯(lián)動(dòng)中，推動(dòng)量子系統(tǒng)、能源材料、納米醫(yī)學(xué)材料等領(lǐng)域的科學(xué)研究。
大科學(xué)裝置不僅能解決國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，還賦能產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究。2023年，中國(guó)散裂中子源完成的實(shí)驗(yàn)課題重點(diǎn)分布在航空航天、高鐵、船舶、新能源、信息材料等領(lǐng)域。從裝置的機(jī)器使用時(shí)間來(lái)看，國(guó)家重大需求類研究占比近30%，產(chǎn)業(yè)需求類研究占比超10%。目前，基于這兩大科學(xué)裝置，面向產(chǎn)業(yè)的研究涉及高性能芯片、電池、材料、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。