赵振堂:建世界一流大科学装置助力科学家解决关键科学技术问题

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  刚刚,中科院上海应用物理研究所所长赵振堂当选2019年中国工程院新科院士。

  走进上海光源内部,映入眼帘的是一个硕大的圆形装置,装置的外侧分布着一个个用户实验站。“上海光源是我国自主研制的第一台第三代同步辐射装置。”中国科学院上海高等研究院副院长、上海光源科学中心主任赵振堂研究员说,“在周长432米的环形加速器中,能量为3.5GeV的电子束以接近光的速度飞行,在拐弯时放射出高强度电磁波。这些电磁波被‘条分缕析’成从远红外到硬X射线等不同波长的、高品质的同步辐射光,传送到实验站的样品上。”

  上海光源如今已经成为上海科学的一张名片,而为其长期努力的科研团队代表赵振堂,成为2019年新增中国工程院院士。

  1978年,在国家培养建设50GeV高能加速器人才的背景下,赵振堂进入了清华大学加速器物理及应用专业学习,1990年博士毕业后就投身到加速器大科学装置的工作中,先后在中国科学院高能物理研究所、上海应用物理研究所和上海高等研究院从事大型粒子加速器装置的研制、运行和升级改造工作,主持建成了我国首台第三代同步辐射光源加速器,负责研制了三台自由电子激光(FEL)装置和我国首台质子治疗同步加速器,在FEL新原理研究、加速器关键技术研发、装置的设计与工程建设等方面取得了突出成绩。三十多年的科研生涯,最令他骄傲的是他和团队建造的大科学装置。

  赵振堂介绍说,上海光源、自由电子激光等大科学装置是为我国乃至世界的科学家搭建一个跨学科、综合性、多功能的先进研究平台,科学家们利用这样的平台,可以在科学和技术前沿做出突破性的成果。大科学装置推动了相关学科的发展,可以支撑科学家们为国家经济建设、国防建设和社会发展做出战略性、基础性和前瞻性的贡献。

  赵振堂介绍,大科学装置是众多学科集成起来的,与我国的技术水平、制造水平和装备工艺都密切相关,这样的大科学装置要利用我国其他行业和其他领域发展的优势和技术才能发展起来,是一个综合科技能力的体现。

  得益于上海光源,我国的科学家实验发现了外尔费米子、提出和验证了单分子催化机理、揭示了葡萄糖转运蛋白工作机理、发现了单壁碳纳米管的手性选择性生长机制,在国际上第一次在体观察到了大鼠肺泡结构、取得自主研发抗癌新药“泽布替尼”获批在美上市……

  上海光源的性能水平、运行开放和成果产出在国际同类装置中名列前茅。2009年5月向用户开放以来,支持用户课题超过13000个,来自全国各地544家高校、科研院所、医院和公司的2700多个研究组的约2.5万余名用户在这里进行了实验,取得了一系列重要研究成果,涵盖生命科学、凝聚态物理、化学、材料、能源、环境、地质、考古等学科领域。用户已发表论文5000余篇,其中,Science、Nature、Cell三种顶级国际刊物的论文109篇。用户成果入选国内外重大科技进展18次,包括六项成果入选中国科学十大进展;四项成果入选中国十大科技进展新闻。上海光源对我国科技创新显示出越来越重要的科技支撑作用,已成为诸多学科领域前沿突破和高技术发展不可或缺的实验平台。

  目前,上海光源正在进行二期工程建设,预计到2022年底上海光源将拥有近40条光束线站。届时,上海光源将可提供近百种先进的同步辐射实验方法,每天让数百名不同学科领域的科学家和工程师日以继夜地工作在各自的实验站上,开展物理、化学、生命、材料、环境、地质等学科研究,或进行信息、微电子、化工和制药等高技术开发。

  镁光灯下这些科研成果在前台闪耀,但幕后的团队却很少被提及,在许多人看来,赵振堂和上海光源团队有时候很像是科研成果的“保姆”。

  在“鹦鹉螺”内有一道巨大的横幅,上面写着“培育上海光源精神,建造世界一流装置”。赵振堂解释说, “上海光源精神”是对上海光源建设团队所反映出的“创新精神、科学精神和奉献精神”的综合体现,“上海光源精神”其实也是我国几代大科学装置建设者长期坚守、奉献的真实写照的缩影。他说,“做科研最重要的是要始终保持心无旁骛的状态,踏踏实实把事做好,踏进‘鹦鹉螺’就要抛开一切,能甘守寂寞静下心来做研究。”

  赵振堂告诉记者,第三代与第四代光源这两个最近处只相隔几十米的建筑,代表了“同步辐射光源+X射线自由电子激光”优势互补格局的形成,这正是光子科学平台的最新发展形式。据悉,目前全球已有6个这样的组合,分别位于德国、美国、日本、韩国、瑞士和意大利。在张江,这一光源组合正在崛起。自由电子激光装置与同步辐射光源装置的组合,将极大地提升科学家洞悉物质微观世界的能力。

  在赵振堂看来,大科学装置团队是“科研成果的幕后英雄,而且是不可或缺的英雄”,他说,放眼于整个张江地区,光子大科学装置集群、知名高校和研究机构、高科技企业高度集聚,一幅“科教融合、产研结合”的恢弘蓝图已经显现,而这也势必成为未来科技创新高地的发展趋势。“上海同步辐射光源”和“X射线自由电子激光装置”所具有强大的科研支撑和人才集聚效应,将与其他大科学装置一起成为张江综合性国家科学中心的重要组成部分。

  “我深信中国已迎来一个科技发展的崭新时期,国家对科技以及大型科学装置的投入持续增加,我国科技发展的一个黄金时代已经到来。“赵振堂说。

  1978年10月至1990年11月就读于清华大学加速器物理及应用专业并获得学士、硕士、博士学位。曾任中国科学院高能物理研究所研究员、研究室主任、所长助理,欧洲核子中心(CERN)访问学者,中国科学院上海应用物理研究所研究员、副所长、所长。现任上海光源科学中心主任,2018年12月起任中国科学院上海高等研究院副院长。

  长期从事粒子加速器研究与装置研制工作,作为主要负责人承担和完成多项大科学装置项目、863和973项目等。主要研究方向为加速器物理、加速器高频技术、自由电子激光和同步辐射光源加速器。

  入选上海市科技精英和上海市领军人才,获2011年中国科学院杰出科技成就奖、2012年上海市科技进步特等奖和2013年国家科技进步一等奖(集体奖)

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