今起，深圳特區(qū)報聯(lián)合讀特客戶端推出首席記者聞坤的“三首”項目“聞坤說科技”，通過深入探訪、深層對話，聚焦大科學(xué)裝置、未來產(chǎn)業(yè)和高端創(chuàng)新人才等最前沿和面向未來的創(chuàng)新要素和產(chǎn)業(yè)，展示深圳這座創(chuàng)新之都的未來圖景。敬請垂注。
“三首”即首席記者、首席編輯、首席評論員，是深圳特區(qū)報為優(yōu)化人才隊伍結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)一批全媒型專家型生力軍的創(chuàng)新舉措。
于“黑暗”中探索，需要一束“亮光”指引前行方向。
有這樣一束“光”，能快速看清新冠病毒結(jié)構(gòu)，為科學(xué)家快速研制出疫苗和藥物提供助力;發(fā)現(xiàn)藥物如何與靶點發(fā)生作用，幫助開發(fā)抗腫瘤藥物;觀察鋰離子在電池中如何移動，從而找到提高電池容量和壽命的辦法;或是原子級別逐個探測芯片的表面，破解芯片“卡脖子”難題……
同步輻射光，已成為我們探測微觀世界最有效且系統(tǒng)的工具之一。如今，被喻為“科技燈塔”的同步輻射光源設(shè)施已在深圳落地，未來將“照亮”整個大灣區(qū)。
深圳綜合粒子設(shè)施研究院院長、深圳產(chǎn)業(yè)光源總負(fù)責(zé)人孫冬柏表示，目前，深圳面向國家重大需求的經(jīng)濟主戰(zhàn)場，對標(biāo)世界一流科創(chuàng)中心，正加快相關(guān)項目規(guī)劃建設(shè)，在光明科學(xué)城前瞻部署以同步輻射光源為代表的先進光源類重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，加強關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，提升區(qū)域原始創(chuàng)新能力，創(chuàng)造性提出“4R理念”，推動科技和產(chǎn)業(yè)向更高水平發(fā)展。
國際科技創(chuàng)新高地的“標(biāo)配”
人類對光的利用有很長的歷史，從篝火、燭光、電燈到X光機，這些光源都是我們認(rèn)識世界的重要工具。而在當(dāng)今科技前沿，同步輻射光源則成為人類認(rèn)識微觀的“超清照相機”和“超強X光機”。
人類1947年首次“看見”同步輻射光至今，同步輻射光源已成為世界應(yīng)用最廣泛、運行數(shù)量最多、服務(wù)用戶能力最強的大科學(xué)裝置，為各學(xué)科進步和各產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域發(fā)展提供了先進和關(guān)鍵的綜合性實驗平臺。
“自科學(xué)家首次‘看見’同步輻射光，同步輻射光源對科學(xué)進步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展發(fā)揮的作用越來越大。”深圳產(chǎn)業(yè)光源光束線及實驗站總體主任司銳介紹說，同步輻射光覆蓋從紅外、可見光、紫外，到X射線的高性能電磁波，幾乎在所有與物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)研究和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)應(yīng)用研究領(lǐng)域，如材料、生命科學(xué)、生物醫(yī)藥、能源環(huán)境、納米科技等，都有著非常廣泛的應(yīng)用，也是實現(xiàn)技術(shù)突破和推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要利器。
同步輻射光具有頻譜寬、能量可調(diào)節(jié)、超高亮度、聚集性好等特點，能讓科學(xué)家快速清楚地“看到”生物大分子并認(rèn)識其工作機理，找到分子和疾病的對應(yīng)關(guān)系。近50年來，利用同步輻射光闡明蛋白質(zhì)分子工作機理而產(chǎn)生的諾貝爾化學(xué)獎的就有5個。司銳說，同步輻射光源不僅是現(xiàn)代科學(xué)研究取得突破的必要條件，也是衡量一個國家和地區(qū)科技實力和發(fā)展?jié)摿Φ闹匾獦?biāo)志。
“縱觀全球，光源類裝置多集中在科技和產(chǎn)業(yè)充分發(fā)展的地方。比如世界知名的美國布魯克海文、阿貢等國家實驗室，英國哈維爾，法國格勒諾布爾，日本播磨科學(xué)公園城，在我國的北京懷柔、安徽合肥、上海張江等綜合性國家科學(xué)中心，已經(jīng)形成了以先進光源類設(shè)施為核心的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施集群。作為經(jīng)濟、科技最活躍地區(qū)之一的粵港澳大灣區(qū)，此前同步輻射光源裝置一直空缺。” 司銳說，建設(shè)同步輻射光源是深圳打造國際科技和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新高地的必然選擇，也是未來參與國際科技合作創(chuàng)新的“入場券”。
粵港澳大灣區(qū)“光源”實現(xiàn)零的突破
“深圳乃至大灣區(qū)是否需要同步輻射光源，經(jīng)過兩年多充分調(diào)研論證，答案是肯定的。”深圳綜合粒子設(shè)施研究院工程管理部部長黃孚向記者講述其中緣由。
2017年，《深化粵港澳合作推進大灣區(qū)建設(shè)框架協(xié)議》首次提出粵港澳大灣區(qū)要打造國際科技創(chuàng)新中心。國家發(fā)展改革委組建粵港澳大灣區(qū)國際科技創(chuàng)新中心咨詢專家組，專家組調(diào)研走訪了大灣區(qū)9個城市，并對粵港澳大灣區(qū)國際科技創(chuàng)新中心的建設(shè)藍(lán)圖進行研討，時任中山大學(xué)常務(wù)副校長孫冬柏教授作為專家組成員，與其余專家一起提出在大灣區(qū)優(yōu)先考慮布局建設(shè)同步輻射光源等具有強大產(chǎn)業(yè)發(fā)展支撐能力的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。2018年深圳決定建設(shè)光明科學(xué)城，而科學(xué)城需要建設(shè)什么樣的大科學(xué)裝置、怎樣支撐服務(wù)新時期深圳發(fā)展需要，成為首要考慮的問題。
“光明科學(xué)城布局建設(shè)的裝置，一定要緊扣服務(wù)深圳和大灣區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，這種裝置必須是要能對深圳的科技創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展真正起到推動作用。”孫冬柏認(rèn)為，與北京、上海、合肥側(cè)重基礎(chǔ)研究為主有所區(qū)別，在大灣區(qū)規(guī)劃建設(shè)大科學(xué)裝置要旗幟鮮明的支持應(yīng)用基礎(chǔ)研究，服務(wù)和支撐大灣區(qū)新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)。
孫冬柏認(rèn)為，深圳對標(biāo)世界一流科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新中心，前瞻性在光明科學(xué)城部署以同步輻射光源等為代表的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，對深圳建設(shè)為大灣區(qū)高質(zhì)量發(fā)展引擎、力爭科技和產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新能力達到世界一流將起到?jīng)Q定性支撐作用。
國際上大量案例證明，把握重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中對相關(guān)產(chǎn)業(yè)的需求，可以有效地帶動當(dāng)?shù)乜萍寂c產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
比如，英國牛津哈維爾科創(chuàng)園的“鉆石”光源，承載并支撐著英國國家工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略。從2007年投入使用至2020年，對經(jīng)濟產(chǎn)生的累計貨幣化影響至少達到18億英鎊，遠(yuǎn)超過“鉆石”光源12億英鎊的總投資額。
孫冬柏表示，近年來在大灣區(qū)深入持續(xù)地開展用戶調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，部分企業(yè)已經(jīng)在利用光源開展研發(fā)工作，有的企業(yè)對光源有明確的需求，有更多企業(yè)會在未來產(chǎn)生這樣的需求。
由于全球研究用戶數(shù)量龐大且日益增長，我國同步輻射光源用戶機時(用戶利用裝置開展實驗的時間)一直處于“一時難求”的稀缺狀態(tài)。大量企業(yè)用戶不得不花費大量的精力和資金到國外尋求同步輻射光源機時來開展實驗。然而，隨著近年來的國際科技競爭愈發(fā)白熱化，我國的一些行業(yè)企業(yè)受到外部的刻意打壓，國內(nèi)企業(yè)在爭取條件限制苛刻的國外機時的同時，也為高端技術(shù)研發(fā)等商業(yè)保密考慮而束手束腳。
2019年1月，光明科學(xué)城發(fā)展戰(zhàn)略研討會召開，在光明科學(xué)城布局建設(shè)光源成為港深專家共識。同年2月，市發(fā)展改革委組織赴香港五大高校深度調(diào)研后，形成發(fā)展光子、電子、質(zhì)子、中子、中微子裝置的“五子”設(shè)施理念。同年12月，《深圳市建設(shè)中國特色社會主義先行示范區(qū)的行動方案(2019-2025年)》正式印發(fā)，深圳謀劃先行建設(shè)以同步輻射光源和自由電子激光為代表的綜合粒子設(shè)施。
2020年5月，深圳綜合粒子設(shè)施研究院正式成立。同年8月和9月，同步輻射光源項目和自由電子激光項目相繼獲批立項。至此，光明科學(xué)城建設(shè)掀開新篇章。
推動科技和產(chǎn)業(yè)快速升級
“同步輻射光源是高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的催化劑，粵港澳大灣區(qū)的發(fā)展迫切需要布局光源設(shè)施。”司銳表示，深圳布局“20+8”產(chǎn)業(yè)集群高質(zhì)量發(fā)展，打造具有全球影響力的科技和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新高地，是深圳產(chǎn)業(yè)光源發(fā)揮巨大能量的絕佳舞臺。
比如集成電路領(lǐng)域，世界上早期的極紫外線光刻驗證實驗和發(fā)展均基于同步輻射光源。美國在上個世紀(jì)90年代初建設(shè)的ALS光源為極紫外光刻技術(shù)的光刻膠、掩膜檢測和成品檢測等工藝研究提供關(guān)鍵測試平臺。與此同時，同步輻射光源還將為下一代芯片制造技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用基礎(chǔ)研究工作持續(xù)提供重要支撐。
生物醫(yī)藥方面，光源幫助獲得藥物及靶點蛋白復(fù)合物的高分辨率結(jié)構(gòu)，還能應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像、基因檢測、先進醫(yī)療等產(chǎn)業(yè)。從全球范圍看，光源所在地藥企扎堆，已成為制藥企業(yè)依賴的創(chuàng)新利器。
在先進材料、先進制造等方面，光源的先進分析表征手段助力結(jié)構(gòu)材料和功能材料研發(fā)、制造工藝優(yōu)化等案例比比皆是。
以“產(chǎn)業(yè)”之名沿途下“金蛋”
光明科學(xué)城布局建設(shè)的同步輻射光源，在國內(nèi)首次打出“產(chǎn)業(yè)光源”的旗幟，旨在建成國內(nèi)首個定位聚焦服務(wù)經(jīng)濟與產(chǎn)業(yè)發(fā)展和科技創(chuàng)新的第四代同步輻射光源裝置。
“產(chǎn)業(yè)光源的根本目的，就是服務(wù)和支撐區(qū)域新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展。這不僅是個全新的名字，而且綜合了國際同步輻射光源的發(fā)展趨勢，從規(guī)劃建設(shè)理念到建設(shè)運營服務(wù)機制的一次系統(tǒng)性、革命性的創(chuàng)新。”孫冬柏說。
“與傳統(tǒng)光源類設(shè)施追求加速器的極致性能不同，深圳產(chǎn)業(yè)光源強調(diào)裝置要能真正為產(chǎn)業(yè)服務(wù)。”深圳產(chǎn)業(yè)光源提出“4R理念”，即在真實的工業(yè)環(huán)境(Real industrial condition)下對真實物質(zhì)(Real substance)的真實制造過程(Real manufacturing process)進行實時研究(Real-time research)，讓實驗線站能夠模擬接近生產(chǎn)制造實際工況環(huán)境條件。
在運營機制上，深圳產(chǎn)業(yè)光源也在不斷探索。深圳產(chǎn)業(yè)光源規(guī)劃設(shè)計了重大需求板塊——不少于10個實驗站來專門滿足國家重大需求，鼓勵企業(yè)和研究機構(gòu) “揭榜掛帥”“坐冷板凳”。在國家重大戰(zhàn)略需求領(lǐng)域，為解決我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展“缺芯少核”提供關(guān)鍵支撐;在產(chǎn)業(yè)需求領(lǐng)域，深圳產(chǎn)業(yè)光源也在探索推動企業(yè)和高校、科研院所共建專用的產(chǎn)業(yè)實驗線站，提供高水平實驗運維技術(shù)，長期穩(wěn)定地支持企業(yè)做研發(fā)。
“早日把深圳產(chǎn)業(yè)光源建好，那么我們至少有15-20年的‘黃金窗口期’，利用最先進的技術(shù)和設(shè)備，催生一系列科研成果實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化落地，讓深圳乃至大灣區(qū)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)迅速升級換代。” 司銳說。
“產(chǎn)業(yè)光源多板塊實驗線站強大的服務(wù)能力，可以同時支撐一批重大戰(zhàn)略研究和重要技術(shù)攻關(guān)，只要能在某個領(lǐng)域有所突破，或是在某個“專精特新”領(lǐng)域支撐灣區(qū)企業(yè)走在世界前沿，這就是巨大的成功。”孫冬柏說，這也是深圳市委市政府對深圳綜合粒子設(shè)施研究寄予的期望和要求——不僅是“沿途下蛋”，更是要多下“金蛋”。(首席記者 聞坤)
