打响“上海服务”品牌之科创篇丨让世界级大科学装置“放光”

上海光源资料图

上海光源、超强超短激光、X射线自由电子激光……被“光源”簇拥着的张江大科学设施集聚地，将为上海打响熠熠生辉的“服务品牌”。

近日，上海市委、市政府召开全力打响“四大品牌”推进大会，其中打响“上海服务”品牌制定了《全力打响“上海服务”品牌加快构筑新时代上海发展战略优势三年行动计划（2018-2020年）》（简称《三年行动计划》），包含八大任务和十三个专项行动。

其中，“提升科技创新服务能级专项行动”提出：“建设一批世界级大科学设施群提升原始创新服务能级，开工建设硬X射线自由电子激光装置，基本建成超强超短激光、软X射线自由电子激光装置、活细胞成像平台等大科学设施，把张江建设成为全球规模最大、种类最全、综合能力最强的光源大科学设施集聚地。”

以上海光源这一座银灰色的巨大“鹦鹉螺”为核心，光源已经成为了张江的招牌之一。上海光源是国际上性能领先的中能第三代同步辐射光源之一，能作为基础研究的前沿战场，也为能源、环境、材料、物质、地球和生命科学领域提供实验平台。

截至2017年，上海光源已安排来自460家单位的2000多个研究组开展科学研究，实验用户超过2万人，并取得了一系列重大研究成果。

张江科学城规划建设面积为94平方公里，2017年已动工了35个项目，今年还将再开工建设一批项目。那么，《三年行动计划》提到的其他光源设施，进展如何呢？

软X射线自由电子激光：2016年底已出光

第三代同步辐射光源是由以接近光速运动的电子在磁场中做曲线运动改变运动方向时所产生的电磁辐射，第四代X射线自由电子激光则是高能电子在受磁场作用，发生扭摆的时候，在前进方向上放出的激光。与同步辐射光相比，X射线自由电子激光具有更高的亮度、更短的脉冲结构和更好的相干性。

X射线自由电子激光根据能量和波长的不同，分为软、硬X射线两种，后者亮度更高。

整个软X射线自由电子激光（SXFEL）装置建于上海光源园区的北侧居中，电子束方向由西向东。2016年年底，装置成功出光，随后进入调束阶段。

硬X射线电子激光装置：批复单体投资90亿元

软X射线自由电子激光的建设运行，最终是为硬X射线电子激光装置（XFEL）做铺垫。该项目已获得国务院批准，单体投资90亿元，是中国迄今为止投资最大的重大科技基础设施项目，将在今年开工建设。

这个总长3．1公里的装置，将建设埋深约30米的地下隧道，沿浦东新区罗山路，一直延伸到上海科技大学园区。

硬X射线自由电子激光装置所提供的X射线，峰值亮度比第三代同步辐射光源可以高出上万倍，能帮助科学家看清原子，乃至电子尺度上的微观世界，因此成为全世界科学家追逐的热门。此外，XFEL每秒拍摄下的X射线照片可能多达约10万张，能从拍“分子照片”提升到拍“分子电影”的水平。

超强超短激光：计划今年底开放

超强超短激光被认为是人类已知的最亮光源，在很多领域具有重大应用价值。2017年10月，超强超短激光实验装置（SULF）成功实现10拍瓦激光放大输出，达到国际同类研究领先水平。SULF装置计划于2018年底全面建成并对用户开放。

超强超短激光能在实验室内创造出前所未有的超强电磁场、超高能量密度和超快时间尺度综合性极端物理条件，国际上纷纷投入巨资研制，展开激烈的科研竞争。

来自中科院上海光机所的激光专家曾告诉澎湃新闻记者，超强超短激光有着多种用途，比如在生物领域，可用于研制台式化电子加速器和超快X射线源，用于对蛋白质中原子运动的成像探测，揭示生命的奥秘；可用于研制基于小型化激光质子加速器的激光质子刀，用于癌症的治疗；产生的阿秒（10-18秒）脉冲还可以用于探测原子内电子的运动，推动材料科学与信息技术的进步；超强超短激光还可用于产生反物质，研究天体物理和宇宙起源，将来还可能用于真空结构和暗物质的探测。

《三年行动方案》提到，要建立面向全球开放共享、协同创新的大科学设施管理机制，制定发布大科学设施开放方案，吸引和服务世界一流的科技领军人才和团队。

目前，张江已经吸引了一批高水平研究机构、高校、科研院所。李政道研究所正在加快推进建设中。该研究所将重点围绕粒子物理、天体物理宇宙学、量子科学与技术等领域开展研究，旨在提升中国在基础物理及相关前沿领域的话语权和影响力。

上海还在加快组建国际人类表型组创新中心，目前正在加快完善项目建议书。该中心将建立国际跨尺度、多维度的表型组学测量平台与执行标准，将推动中国精准医学发展，引领国际生命健康和生物医药领域的发展方向。

国内著名高校及其研发机构方面，上海科技大学张江校区已建成投入使用，上海交通大学和复旦大学正围绕科学中心建设，调整各自张江校区的科技活动布局和创新单元设施。中国科技大学牵头的量子信息与量子科技前沿卓越创新中心、同济大学牵头的张江干细胞产业基地和中美干细胞研究中心、上海科技大学牵头的机器学习与虚拟现实平台和多时空尺度生物影像平台等正在加快推进。

如何提升已经或正在建设的这些大科学装置的服务能级，更好地转化为科研与创新成果，推动上海建设科创中心呢？

张江平台经济研究院院长陈炜曾在接受澎湃新闻采访时表示，大科学装置要融入科创中心，一是有待加强吸引全球高峰人才创新创业的个性化特殊政策和市民待遇；二是有待突破跨境跨界跨部门的产业链和要素整合体制机制障碍；三是有待进一步完善创新创业生态和商务环境。如此，才能更多地留住与大科学装置相关的人才，让创新成果更多地在上海转化。