在青山綠水之間，一座世界級(jí)原始創(chuàng)新承載區(qū)已拔地而起。
記者從“活力中國(guó)調(diào)研行”北京市主題采訪活動(dòng)中獲悉，懷柔科學(xué)城布局37個(gè)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施（大科學(xué)裝置）、科教基礎(chǔ)設(shè)施和交叉研究平臺(tái)。目前，4個(gè)大科學(xué)裝置通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收并正式運(yùn)行，16個(gè)科技設(shè)施平臺(tái)面向全球開(kāi)放共享，累計(jì)開(kāi)放機(jī)時(shí)超過(guò)123萬(wàn)小時(shí)，服務(wù)國(guó)內(nèi)外用戶600余家。
16個(gè)科技設(shè)施平臺(tái)全球共享
懷柔科學(xué)城是北京懷柔綜合性國(guó)家科學(xué)中心的集中承載地，是北京建設(shè)國(guó)際科技創(chuàng)新中心“三城一區(qū)”主平臺(tái)之一。懷柔科學(xué)城占地面積100.9平方公里，其中懷柔68.2平方公里（約占2/3）、密云32.7平方公里（約占1/3），以世界先進(jìn)水平的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施群為依托，將建成與國(guó)家戰(zhàn)略需要相匹配的世界級(jí)原始創(chuàng)新承載區(qū)，代表國(guó)家在更高層次上參與全球科技競(jìng)爭(zhēng)與合作。
作為全球重大科技基礎(chǔ)設(shè)施密度最強(qiáng)的地區(qū)之一，懷柔科學(xué)城圍繞物質(zhì)、空間、生命、地球系統(tǒng)、信息與智能五大科學(xué)方向，布局37個(gè)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施（大科學(xué)裝置）、科教基礎(chǔ)設(shè)施和交叉研究平臺(tái)。
“目前，4個(gè)大科學(xué)裝置通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收并正式運(yùn)行，16個(gè)科技設(shè)施平臺(tái)面向全球開(kāi)放共享，累計(jì)開(kāi)放機(jī)時(shí)超過(guò)123萬(wàn)小時(shí)，服務(wù)國(guó)內(nèi)外用戶600余家。”懷柔科學(xué)城管委會(huì)交流合作與人才工作處處長(zhǎng)王建欣說(shuō)。
懷柔科學(xué)城也是“聚人氣、聚科研氣”成效顯著的地區(qū)。這里“星光璀璨”，集聚諾獎(jiǎng)級(jí)科學(xué)家19名、全球高被引科學(xué)家28名、兩院院士78名、外籍人才671名……高水平人才高地建設(shè)成效顯現(xiàn)。
目前，懷柔科學(xué)城公共服務(wù)、市政基礎(chǔ)、道路交通三大設(shè)施逐步完善，起步區(qū)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)率達(dá)85%，基礎(chǔ)設(shè)施完成率達(dá)91%。隨著“遠(yuǎn)看是花園，近看是家園”的城市框架基本形成，這里也將成為眾多科學(xué)家的“一生之城”。
“超大號(hào)X光機(jī)”發(fā)出“第一束光”
在懷柔科學(xué)城高處，最為“顯眼”的大科學(xué)裝置便是高能同步輻射光源（HEPS）。其建筑形似放大鏡，占地面積相當(dāng)于90個(gè)足球場(chǎng)，要照亮的卻是納米級(jí)的微觀世界。
高能同步輻射光源。中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所供圖
據(jù)中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員、高能同步輻射光源工程總指揮潘衛(wèi)民介紹，建成后，高能同步輻射光源可發(fā)射比太陽(yáng)亮度高1萬(wàn)億倍的光，將是世界上設(shè)計(jì)亮度最高的第四代同步輻射光源、中國(guó)第一臺(tái)高能同步輻射光源、亞洲第一臺(tái)第四代同步輻射光源。它將與我國(guó)現(xiàn)有的光源形成能區(qū)互補(bǔ)，面向航空航天、能源環(huán)境、生命醫(yī)藥等領(lǐng)域用戶開(kāi)放。
看清物體的內(nèi)部需要X光，HEPS如同一個(gè)超大號(hào)的X光機(jī)，利用其產(chǎn)生的同步輻射光，可以更好地“看清”微觀世界，揭示物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)生成及演化機(jī)制，觀察單晶生長(zhǎng)、蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)、航空工程材料的結(jié)構(gòu)缺陷及演變等?！案吣芡捷椛涔饪梢源┩负芎竦奈镔|(zhì)，比如厘米級(jí)的金屬，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、原位觀察材料的變化。”潘衛(wèi)民說(shuō)。
2024年10月12日晚，高能同步輻射光源發(fā)出“第一束光”，被“照亮”的樣品是一塊3毫米厚的不銹鋼板，鋼板上預(yù)制了幾十微米深的微裂紋。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與常規(guī)光源對(duì)比，高能同步輻射光源的光穿透更深、分辨率更高，靈敏度顯著提高，可檢出的裂紋顯著增加，成像的對(duì)比度也大大提高。
今年3月27日，高能同步輻射光源HEPS正式宣布啟動(dòng)帶光聯(lián)調(diào)，標(biāo)志著HEPS裝置建設(shè)進(jìn)入沖刺階段。
多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施成果涌現(xiàn)
成像技術(shù)作為生物醫(yī)學(xué)最重要的研究工具之一，將在重大生物醫(yī)學(xué)問(wèn)題的研究中扮演關(guān)鍵角色。今年3月，國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施在北京懷柔科學(xué)城通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收。
據(jù)北京大學(xué)博雅特聘教授、國(guó)家生物醫(yī)學(xué)成像科學(xué)中心副主任陳良怡介紹，該設(shè)施是“十三五”國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目，由四大核心裝置和一個(gè)輔助平臺(tái)構(gòu)成。通過(guò)互聯(lián)互通，成像設(shè)施將覆蓋跨越九個(gè)數(shù)量級(jí)的尺度范圍，形成跨尺度、多模態(tài)、自動(dòng)化和高通量的生物醫(yī)學(xué)成像全功能研究平臺(tái)，在綜合能力上成為世界一流的生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施。
多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施。北京大學(xué)供圖
參加科學(xué)家邊建設(shè)，邊研發(fā)，成像設(shè)備已經(jīng)涌現(xiàn)一批優(yōu)秀的早研成果。今年4月，多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施十大早研成果正式發(fā)布。十大成果橫跨宏觀、介觀與微觀，展現(xiàn)了從“看見(jiàn)生命”到“解碼生命”的多層次、全景式揭示生命奧秘的成像組學(xué)新范式。
比如光泵磁強(qiáng)計(jì)腦磁圖是一種非侵入式實(shí)時(shí)探測(cè)大腦神經(jīng)元活動(dòng)在大腦外產(chǎn)生磁場(chǎng)的影像設(shè)備。它的探測(cè)器可以更貼近頭皮，獲得更高的信號(hào)強(qiáng)度，可以實(shí)現(xiàn)穿戴式的測(cè)試。探測(cè)人在活動(dòng)的狀態(tài)下大腦如何運(yùn)轉(zhuǎn)，其信號(hào)強(qiáng)度是老技術(shù)的四倍，信噪比是老技術(shù)的兩倍，成本比原來(lái)低至少一倍，而且全國(guó)產(chǎn)化，更多醫(yī)院可以負(fù)擔(dān)購(gòu)買(mǎi)和使用費(fèi)用。
再如全人體PET-CT具有超高時(shí)間、空間分辨率及深度矯正DOI效應(yīng)。據(jù)北京大學(xué)教授任秋實(shí)介紹，DOI效應(yīng)是指中間的成像非常清晰，但旁邊有比較大的像差。DOI的深度矯正使PET-CT中間的視野和周邊的視野分辨率一致，實(shí)現(xiàn)了均勻的高分辨成像，能夠清晰分辨微小的超早期癌癥病變以及病灶，對(duì)疾病的早期診斷具有重大意義。
要觀測(cè)腦宇宙，就要打造新的觀測(cè)、解讀、調(diào)控和模擬的工具。北大科研團(tuán)隊(duì)利用新的物理原理，結(jié)合精密的光學(xué)加工工藝，研發(fā)了2.2克微型化的雙光子以及三光子顯微鏡，只有拇指大小，小動(dòng)物可以戴著跑，在自由行為的條件下，觀測(cè)腦宇宙中神經(jīng)元集群的動(dòng)態(tài)活動(dòng)。
在航天醫(yī)學(xué)研究方面，神舟十五號(hào)航天員乘組完成了雙光子顯微鏡的安裝、調(diào)試和首次成像測(cè)試，成功獲取了航天員臉部和前臂皮膚的在體雙光子顯微圖像。
新京報(bào)記者 張璐
編輯 白爽 校對(duì) 李立軍
