正在阅读: 超级“显微镜” 借你“慧眼”看世界

超级“显微镜” 借你“慧眼”看世界

2019-02-12 08:58来源:经济日报

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  中科院专家在参观高能同步辐射光源验证装置的储存环标准单元模型。 本报记者 沈 慧摄

  我国第四代同步辐射光源有望于今年年中正式开建,新装置建成后,将拥有世界最高光谱亮度,为基础科学和工程科学等领域的原创性、突破性创新研究提供重要支撑平台

  北京玉泉路,中科院高能物理研究所内,一个“庞然大物”静静俯卧着——这就是我国第一代同步辐射光源装置,曾为抗击“非典”等科学研究立下汗马功劳:2003年,我国科学家利用同步辐射光成功测定了SARS病毒主蛋白酶的结构,为抗病毒药物研制提供了重要信息。如今,这个“庞然大物”已有些“老态龙钟”。

  可喜的是,我国第四代同步辐射光源——高能同步辐射光源核心技术日前完成验证,今年年中有望正式开建。

  “高能同步辐射光源的验证装置总体性能达到同类设备国际先进水平,部分技术填补了国内空白,具备了建设高能同步辐射光源的能力。”验收现场,由中科院院士陈佳洱担任验收主任的委员会给出这样的评价。

  按照业界划分,5—8GeV(1GeV=10亿电子伏特,能量越大,分辨率越高)属于高能区,目前世界上已有3个高能同步辐射光源装置,其最高能量分别是8GeV、7GeV、6GeV,分别为日本、美国、欧洲拥有。

  根据计划,高能同步辐射光源建成后,将拥有世界最高光谱亮度,高于目前世界上现有、正在或即将建设的光源,预计耗资48亿元。

  这个不惜斥巨资打造的国之重器的功能是什么?中科院高能物理研究所研究员张闯打了个比方:超级显微镜。

  由于分辨率的限制,普通光学显微镜下看到的物质微小结构往往是一个模糊的光斑,科学家无法从分子层面研究活细胞。电子显微镜虽然可以看得更小更清楚,但由于电子必须在真空中运行,只能用来观测固体标本,不能用于活体观测。

  “鱼”和“熊掌”能否兼得?同步辐射光源装置的出现,让科学家们看到了希望,但是否拥有足够的亮度是个重要指标。“这就好比打个手电筒看东西,手电筒越亮,自然看得越清楚。”张闯向经济日报记者解释道。

  为制造能量更高、亮度更强的光,人类发明了可产生这种光的大工具——同步辐射光源。

  为了获得更高的分辨率、看得更细,我国在北京建成第一代同步辐射光源后,又相继建成合肥(第二代)同步辐射光源、上海(第三代)同步辐射光源。这两个处于低、中能量区的大实验装置由于所处能量区的限制,虽然能够“看见”所观察物质的分子结构,但是依然不能捕捉其变化过程,特别是在真实状态下物质结构的变化过程。

  “有了高能同步辐射光源,科学家们就可以根据实际应用或研究需要,生产出亮度更高的X光,借助这双‘火眼金睛’,科学家们不仅可以清晰地看到物质的分子结构,还可以进一步观察其运动状态。”张闯告诉记者。

  除了开展科学研究,科研人员还可以利用高能同步辐射光源,进一步探测分析飞机发动机材料在工作状态下的结构,为相关材料攻克提供更多信息;随着集成电路集成度越来越高,具备高分辨成像能力的高能同步辐射光源将会成为诊断精密部件内部缺陷的主力。

  “围绕新一代同步辐射光源的核心装置,如高能加速器、光束线和实验站等多个关键技术难点进行攻关,成效显著。”中科院高能物理研究所研究员秦庆介绍,探测器是所有同步辐射实验最核心的部件,每种实验都对探测器提出特殊的要求,如何得到优化的高性能探测器对保证实验质量和提高实验效率具有十分重要的意义。

  秦庆告诉记者,目前国际上提供常规先进探测器的厂家仅有几家,价格昂贵,而且无法根据实验需求进行专门设计生产,售后服务存在困难。同时,一些实验室研发的探测器主要针对一些特定的实验,难以推广普及。

  据介绍,研究团队针对北京高能同步辐射光源的实际需求和未来同步辐射探测器发展趋势,研制了可同时满足空间分辨、能量分辨、大的动态范围以及快速读出时间等需求的二维像素阵列X射线探测器样机,为未来北京高能同步辐射光源开展各种高质量实验提供了重要工具和手段。

  “高能同步辐射光源建成后,将为基础科学和工程科学等领域的原创性、突破性创新研究提供重要支撑平台。”秦庆表示。(沈慧)

[ 位置: 首页> 科普频道> 天文·地理 责编:赵清建 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 山东:春雨润花

  • “开往春天”的列车

独家策划

推荐阅读
西安交通大学电信学院生物信息计算团队首创复杂克隆模式下肿瘤分子演化时序路径预测模型,发现了中国人群呈现出特有的肿瘤克隆结构和演化模式。
2019-03-20 09:34
2018年12月3日,美国国家航空航天局(NASA)的OSIRIS-REx航天器抵达“贝努”,对该小行星进行表征探测并带回样本。
2019-03-20 09:33
在地球上,微震无处不在,这些微震主要是由风暴和潮汐引起的海洋晃动,但火星上目前没有海洋,这种新发现的噪声很可能由来自大气风的低频压力波引起。
2019-03-20 09:31
南京理工大学蒋立勇教授团队提出一种新方法,实现了表面等离激元空间编码功能,从理论上为多功能、多自由度调控的光子芯片的应用开发助力,让人们距离光子芯片更近一步。
2019-03-20 09:28
不同的是,大亚湾侦测的是一个核电站的中微子;而JUNO则同时利用两个核电站,10个反应堆的中微子。曹俊告诉记者,如探测器到多个反应堆的距离不相等,中微子能谱上的小结构就会互相抵消(就像正弦信号的波峰波谷会抵消)。
2019-03-20 09:26
去年7月,碧桂园成立广东博智林机器人有限公司;9月,博智林宣布在粤港澳大湾区核心腹地广东顺德打造占地10平方公里的机器人谷;不久前出台的《粤港澳大湾区发展规划纲要》提出,在大湾区建设国际科技创新中心,加快发展先进制造业,推动制造业智能化发展,在智能机器人等重点领域培育一批重大产业项目。
2019-03-20 09:26
记者从中国科学院干细胞与再生医学创新研究院(筹)获悉:近期完成备案的干细胞治疗视网膜色素变性、卵巢功能不全及中重度宫腔粘连三个临床研究项目日前在京启动。干细胞与再生医学创新院院长周琪院士说,此次涉及的项目是基于人胚干细胞分化细胞开展的系统性临床研究。
2019-03-20 09:23
世界知识产权组织(以下简称产权组织)近日公布的数据显示,2018年,在通过产权组织提交的全部国际专利申请中,半数以上来自亚洲,中国、印度和韩国增长显著。
2019-03-20 09:23
记者19日从内蒙古自治区林业和草原局获悉,野生动物专家近日在阿拉善盟发现全球极濒危物种青头潜鸭。近年来,内蒙古林草主管部门持续加强各类自然保护区建设力度,大力开展野生动物资源保护工作,严厉打击各类非法盗猎行为,越来越多的珍稀野生动物相继现身。
2019-03-20 09:22
围绕着“大数据杀熟”是否存在的争论延续至今仍无定论,但从去年初爆出到现在,“大数据杀熟”所指向的在线差旅平台风波难断。
2019-03-20 09:22
这些潜水员经常要下潜到100米、200米,甚至300米的水下,在那里打捞沉船、搜寻遗体,或者从事一些水下工程的安装、维护和拆除工作。
2019-03-20 09:21
似乎就在一夜之间,所有的手机制造商都投入了柔性显示屏的怀抱。倘若希望柔性折叠屏手机实现普及化,厂商就必须将价格降下来,让更多的用户买得起。
2019-03-20 09:18
最近,德国柏林工业大学和瑞士苏黎世联邦理工学院的研究人员却发出了警告,用户在使用5G网络时,可能面临号码、短信泄露的风险。
2019-03-20 09:17
据日媒报道,日本研究团队在19日的美国《科学》杂志网络版上发表文章称,通过探测器“隼鸟2号”在小行星“龙宫”上空的观测,发现存在含水的矿物。3月6日,日本宇宙航空研究开发机构公布隼鸟2号探测器着陆小行星“龙宫”和采集样品的画面。
2019-03-20 09:14
全球气候变化严重影响着生物多样性的分布和生态系统服务功能,使大量植物向高纬度和高海拔迁移。
2019-03-20 09:13
已有研究发现,含糖饮料摄入量与体重增加存在关联,饮用过多会增加2型糖尿病、心脏病和中风的风险。
2019-03-20 09:12
3月19日,智能巡防机器人“梅宝”吸引梅园社区的孩子们围观。近日,一台名叫“梅宝”的智能巡防机器人在北京市丰台区东高地街道梅园社区落户,开始执行社区巡逻任务。近日,一台名叫“梅宝”的智能巡防机器人在北京市丰台区东高地街道梅园社区落户,开始执行社区巡逻任务。
2019-03-20 09:30
人们相信,随着技术不断迭代更新,未来的人工智能会像电和水一样无所不在,颠覆和变革各个行业,应用场景将更加广泛。
2019-03-19 10:57
国际期刊《神经元》报道了浙江大学医学院基础医学系徐晗教授团队利用自主构建的小鼠模型,在前额叶皮层发现一条导致小鼠社交恐惧行为的新神经环路。
2019-03-19 09:33
2019年被称为中国的5G元年,根据工业和信息化部发布的消息,5G产品有望今年下半年上市。目前,我国25个省(区、市)正在进行5G网络试点。
2019-03-19 09:30
加载更多