活力中国调研行|支撑完成3万个实验课题,上海光源如何“照亮”未来?
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2026-07-11 07:26:50

  上海光源。 本文图除署名外均为 上海光源 供图

  如果科学探索本身是一个追光的过程,上海光源,堪称“追光者”的殿堂。

  作为中国大陆第一台中能第三代同步辐射光源,上海光源由国家、中国科学院和上海市人民政府共同投资建设,于2009年5月6日首批7条线站正式对用户开放。目前,已经拥有38条光束线和55个实验站。

  它是世界最繁忙的大科学装置之一,自开放以来服务了来自全国高校、研究机构、医院和企业等千家单位6万多名用户。截至2025年底,它支撑用户完成约3万个实验课题,发表研究论文约17000篇,其中包括《科学》《自然》《细胞》257篇。

  它是超级显微镜,照见原子、分子的微观结构。在它的透视下,无需破坏,故宫文物“一眼看穿”。

  它也是“科研发动机”,源源不断地为生物医药、新材料、半导体等领域提供“科研动力”。新药研制在这里加速,企业得以借“光”。

  上海光源内部

  2026年7月8日,由中宣部组织的“活力中国调研行”上海站主题采访活动,走进上海光源科学中心。这座外形酷似鹦鹉螺的建筑,不仅是‌多学科科研的“硬核支撑平台”‌,更成为我国‌破解“卡脖子”难题的关键利器‌。

  国之重器,光启未来。

  给故宫文物做CT

  在上海光源走廊墙上,挂着一幅上海光源-故宫博物院成立联合实验室的照片,科研人员习以为常,却常被前来参观学习的人问及。

  “如彩绘文物,看到的是表层,下面可能还有好几层,工艺完全不同。要非破坏性地把这些工艺复现出来,这是困难所在。”中国科学院上海高等研究院汪启胜告诉澎湃新闻记者,传统的X光机亮度不够,微小信号根本探测不到。而上海光源的同步辐射光,亮度比X光机高了约十个量级。上海光源发展并建立了独有的古代文物的同步辐射分析方法,针对故宫彩绘、古陶瓷、珐琅、古玻璃等文物中的重要科学问题,在上海光源的衍射、成像及红外等多个线站开展紧密而深入的合作实验研究。

  2026年7月8日,上海光源,科研人员在做实验。澎湃新闻记者 邹娟 图

  汪启胜告诉记者,出土文物(如“姜寨黄铜”)的工艺到底是外面传进来的还是本土发源的,都可以通过X射线检测来反推演化过程。除了故宫,上海光源还与其他数个文博机构有合作,用X射线无损表征技术,让沉睡千年的文物开口“说话”。

  新药研发的“加速器”

  维亚生物是上海光源最早的用户之一,公司做基于结构的药物研发,需要在原子分辨率水平观察药物的分子与靶标蛋白相互作用。

  7月8日,上海光源,维亚生物的试验台。澎湃新闻记者 邹娟 图

  7月8日当天,公司员工张程和周瑜带着样本来上海光源做实验。实验室内,机械臂将样本放入专用仪器,在中控前台的不同屏幕上,就能看到样本送检、分子结构以及实验全部数据。

  “如果没有上海光源,这些基础的分子研究,我们只能把样品寄到国外。“寄到国外需要一周,做实验一周,样品和数据再回来又得一段时间,非常麻烦。”而在上海光源,“今天做实验,今天就能把数据带回公司,晚上服务器自己处理,第二天结构同事就能接着做。”张程说,这些实验数据,是药品研发的基础。

  “这里的光是能量和穿透力极强的,我们在蛋白质晶体结构解析的时候,把光聚集在一个极小的点上,可以在原子尺度上去建立模型”。周瑜透露,这个过程只有在原子分辨率的水平上才能看到。“比如说我们各种各样的身体器官,它本身也是由蛋白质构成的,我们需要去验证药物对蛋白有没有形成改变,是否达到抑制疾病的功效。”

  在支持国产新药研发方面,上海光源发展了从基于结构到基于片段的药物筛选平台,为创新药研发提供了前沿技术手段,显著缩短了药物研发周期。

  2019年,泽布替尼成为首个获得美国FDA批准上市的中国本土原研抗癌药,用于治疗经治一次的套细胞淋巴瘤患者。在这之前数年,百济神州利用上海光源获得了药物与BTK靶点高达1.25埃的高分辨率结构,为药物最终成药提供了关键结构生物学依据,改写了中国抗癌药“只进不出”的历史。

  产业“借光”

  不仅是科研、药物研发等领域,更多产业同样受益。

  2025年11月,中国石化上海光源能源化工科学实验室正式建成交付。这是国内首家企业同步辐射技术应用研究平台。中国石化全额投资3.78亿元,建设了3条光束线站和辅助实验室,聚焦油气勘探开发、石油炼制与化工、新能源、新材料等领域。

  中石化(上海)石油化工研究院有限公司董事长、院长李应成表示,以前企业做研发,“知其然,不知其所以然”。有了这套装置,可以从底层科学逻辑回答“为什么会这样、为什么不是那样”。“我们不仅要回答科学问题,还要把科学变成技术,变成新质生产力。”

  中国石化与上海光源长期合作。借助同步辐射技术,中国石化先后解析出SCM-14、SCM-15等全新结构分子筛材料的精确结构,均获国际分子筛协会结构委员会授予的结构代码,实现了新结构分子筛的自主原创突破。

  “以前就像盲人摸象,你所有的都要摸一遍才知道。”李应成说,“现在你知道在哪个节点、什么条件下变成什么样子,哪些地方有缺陷,就能有针对性地解决。大科学装置和基础研究,是支撑和引领未来发展的重要手段。”

  上海光源

  无名英雄

  “上海光源做的都是基础研究,很多耀眼的科研成果,可能并不一定会留下上海光源的名字,但国家和科技的发展,需要这样的无名英雄。”中国科学院上海高等研究院副院长、上海光源科学中心常务副主任邰仁忠说。

  邰仁忠介绍,上海光源于2004年12月25日开工建设,2009年4月29日竣工,同年5月6日首批7条线站正式对用户开放。十几年过去了,这台“超级显微镜”已经拥有38条光束线和55个实验站,成为现阶段光子能区覆盖最广、运行线站数量最多的中能第三代同步辐射装置。

  这也是世界最繁忙的大科学装置之一。数据显示:截至2025年底,该装置支撑用户完成约3万个实验课题,发表研究论文约17000篇,其中包括《科学》《自然》《细胞》257篇。也支持取得了一系列重大研究成果,其中7项成果入选年度中国十大科技进展新闻,10项入选年度中国科学十大进展。

  澎湃新闻记者从上海市科学技术委员会了解到,根据国家规划部署,上海聚焦前沿基础科学问题和重点产业战略需求,面向物质、化学、生命、海洋等领域已建、在建和规划建设的大设施共20个,总投资达350亿元,数量和投资金额均居全国前列。其中,已建成项目11个(10个项目在运行,1个已退役),包含上海同步辐射光源、国家蛋白质科学研究设施、转化医学国家重大科技基础设施等。目前,张江已构建全球规模最大、种类最全、综合能力最强的光子大科学设施集群,全面覆盖从太赫兹长波长到伽马射线短波长的各种光源。

  2026年1月至6月,上海光源总开放运行机时同比增长16%,企业用户机时同比增长44.2%。

  上海光源的故事,正是中国以“国之重器”托举“国之大者”的生动注脚——光,就在这里,“照亮”未来。

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