合肥先进光源预计2027年建成
如同夜间在家找东西,最简单方法就是打开家中最亮的灯,而同步辐射光源就是我们探测微观世界时那盏最明亮的灯。
记者了解到,北京正负电子对撞机被称为一代光源,合肥国家同步辐射实验室被称为二代光源,上海光源被称为三代光源。预计在2027年建成的合肥先进光源就是四代光源。其中升级的一个主要性能就是亮度,到目前为止,同步辐射仍是对微观世界研究的最有效且系统的工具,也被称为“科技的灯塔”。
封东来介绍,合肥先进光源是国际最先进、亚洲唯一低能量区第四代同步辐射光源,用更加复杂的加速器结构,使其亮度更高、相干性更好,它的特点可以实现复杂体系电子态、化学态、轻元素结构的精确测量。
“同步辐射光源在各行各业用途很大,全世界每年大概有10万人次的用户在50多台的同步辐射光源工作。”封东来透露,合肥先进光源建成之后,作为低能区高性能光源,初期预计每年全球用户3000人次,未来可达10000人次,“因为它是最先进的,可以预计有大量的国际用户,所以这种交流对安徽、合肥都很好,而且它也是这一批大科学装置里面唯一以地方命名的。”
需求广泛 可致力于疾病病理发现
封东来介绍,合肥先进光源在国家各方面的需求非常多,包括能源产业链、粮食安全、国防安全等等。在产业方面的话,它也是创新能力的根基,推动产业的升级。比如信息通信领域,人们可以研究未来的量子器件,以及光刻工艺、新材料中的轻质材料、生命健康等领域。
其实,这种大科学装置离我们普通人的生活并不遥远。封东来举了个例子,神经退行性疾病是人类的大敌,其中阿尔茨海默症全球患者5千万,我国有1千万,且爆发性增长。每一个患者背后都是一个痛苦的家庭,过去20年,320个药物均尝试失败,这是为什么呢?
他解释,因为阿尔茨海默症可能由相关蛋白在细胞内外的异常运输、错误折叠和团聚导致,其空间尺度在10纳米以内,目前技术分别率不够,病理仍不明、药物研发效率极低。未来,合肥先进光源将把细胞三维成像分辨率提高到几纳米,看清发病病理,才能进一步去研发药物,这也是他们早期想做的重要课题。
还将助力安徽本土产业创新
记者了解到,合肥先进光源在助力安徽打造“芯屏汽合”产业创新方面也将大有作为。
封东来介绍,光源建成之后,可以在光刻工艺、芯片无损检测、新型器件与探测器等方面发挥作用,对复杂材料可以直接研究。“现在我们的芯片加工工艺完成之后,想了解有没有问题,需要切开看,以后就可以进行无损检测了。”封东来说。
国产大飞机的发展备受关注,但我国高端轻元素材料几乎完全依赖进口,是众多产业和国家需求“卡脖子”的材料。封东来表示,轻元素材料的生产工艺机器复杂,当前技术看不清其在加工、服役过程中多尺度结构演化过程,无法精确判断构效关系,研发靠“碰”,效率极低,“四代光源将帮我们看清演化过程,加快研发。”
此外,利用合肥先进光源的谱学技术,可以对燃料、电池充放电等过程的化学态进行研究,利用成像技术,可以对元素、化学纳米空间分布进行研究。
对未来,科学家们也进行了设想,以先进光源为引领,产业技术协同,一流人才聚集,通过“看清楚,想明白,做出来,卖得好”的科创产业融合,打通创新力、产业链、价值链,推动产业集群向知识集群跨越,支撑“芯屏汽合”战略。