而極紫外區(qū)域光源是探測(cè)分子、原子及其外殼層電子結(jié)構(gòu)最重要的光子能量區(qū)域，有助于科學(xué)家在原子、分子水平上開展一系列重大科學(xué)問題研究，對(duì)能源、化學(xué)、物理、材料以及光刻技術(shù)等領(lǐng)域都具有顯著的應(yīng)用。

“從科學(xué)發(fā)展史上看，科學(xué)儀器的研制特別重要。以前人們覺得太陽是繞著地球轉(zhuǎn)的，因?yàn)槿藗兊闹庇X是這樣的。有了天文望遠(yuǎn)鏡以后，科學(xué)家通過觀測(cè)才首次意識(shí)到，地球是繞著太陽在轉(zhuǎn)?！彼f，實(shí)驗(yàn)科學(xué)沒有最好的儀器和方法，就做不到國(guó)際領(lǐng)先，永遠(yuǎn)只能跟著別人走?！伴L(zhǎng)期以來，我們最先進(jìn)的科學(xué)儀器大多是在國(guó)外購(gòu)買的，這使得我們的科技硬實(shí)力落后于別人?！?

楊學(xué)明認(rèn)為要想做好的實(shí)驗(yàn)科學(xué)研究，就要先把科學(xué)儀器做好，掌握核心技術(shù)。然而，研發(fā)科學(xué)儀器并非易事。

2014年冬天，長(zhǎng)興島園區(qū)建設(shè)起步，水電等設(shè)施不全，也沒有暖氣，楊學(xué)明成了第一個(gè)來這里入駐和“裝修”的人。很多想法真正實(shí)施起來困難超乎想象，但他還是帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)打拼，完成了大連相干光源主要基建工程和主體光源裝置的研制。值得一提的是，大連相干光源中90%的儀器設(shè)備均由我國(guó)自主研發(fā)。

如今，大連相干光源正持續(xù)產(chǎn)出重量級(jí)成果。就在今年，科研人員利用自主研制的基于大連相干光源的中性團(tuán)簇紅外光譜實(shí)驗(yàn)方法，在類冰中性水團(tuán)簇七聚體中發(fā)現(xiàn)了多個(gè)棱柱狀和籠狀結(jié)構(gòu)，為揭開液態(tài)水至微冰的氫鍵網(wǎng)絡(luò)演化機(jī)制提供了新的思路。最近，研究人員發(fā)現(xiàn)極紫外自由電子激光可以用于小分子藥物和生物大分子相互作用研究，為新藥研制提供了新的工具。

建議推動(dòng)高端科研儀器發(fā)展

2017年11月，楊學(xué)明擔(dān)任南方科技大學(xué)理學(xué)院院長(zhǎng)，參與理學(xué)院的發(fā)展和建設(shè)。目前，他正在推動(dòng)我國(guó)新一代高重頻自由電子激光裝置的發(fā)展，推進(jìn)軟X射線和極紫外自由電子激光計(jì)劃。

楊學(xué)明說，自由電子激光是基于常溫加速器的裝置，但常溫加速器的技術(shù)有一定限制性，散熱能力不強(qiáng)，所以每秒能夠承受電子束脈沖的能力比較低，只能產(chǎn)生大約100個(gè)脈沖，很難產(chǎn)生平均亮度非常高的光源。

過去十年，超導(dǎo)加速器的發(fā)展使加速器技術(shù)有了很大進(jìn)展，超導(dǎo)加速器的優(yōu)勢(shì)是加速電子產(chǎn)生的熱量少，每秒鐘加速電子束的頻率可以大幅提高，從100赫茲變成100萬赫茲，平均亮度乘1萬倍。這使得發(fā)展高亮度的極紫外和X射線光源成為可能。

“這也是我們?cè)谙乱淮咧仡l自由電子激光最重要的核心技術(shù)。”他說，這一國(guó)際領(lǐng)先的裝置亮度很高，在能源、材料、半導(dǎo)體加工等方面將有重要應(yīng)用，“使我們做一些別人做不了的研究工作。裝置未來在深圳落地，將對(duì)大灣區(qū)的基礎(chǔ)科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)和平臺(tái)建設(shè)發(fā)揮很大的推動(dòng)作用?！?

實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)充滿難度和挑戰(zhàn)，但楊學(xué)明抱有極大的耐心和熱忱。

楊學(xué)明研發(fā)的大科學(xué)儀器，是從個(gè)人的研究興趣出發(fā)，希望得到解決重要科學(xué)問題的工具，也希望這樣的科學(xué)儀器助力解決國(guó)家重要的卡脖子技術(shù)。但他也關(guān)注到我國(guó)科研儀器研發(fā)底子相對(duì)薄弱的現(xiàn)象。作為全國(guó)人大代表，楊學(xué)明近幾年來也在兩會(huì)上呼吁加強(qiáng)國(guó)產(chǎn)高端科研儀器的研發(fā)和大科學(xué)設(shè)施的發(fā)展。

他坦言，做科學(xué)儀器對(duì)科學(xué)家來說，其實(shí)是很吃力的一件事情，科學(xué)儀器是科學(xué)和工程相結(jié)合，科學(xué)家也要面臨爭(zhēng)取較大經(jīng)費(fèi)的難題。

未來應(yīng)該如何促進(jìn)原創(chuàng)科學(xué)儀器的設(shè)計(jì)研發(fā)？楊學(xué)明認(rèn)為，要有鼓勵(lì)的政策環(huán)境和資源，科學(xué)體系里也應(yīng)能容納這樣一批專門做儀器研發(fā)的人。“現(xiàn)在的考核體系大部分是看發(fā)表文章，這就導(dǎo)致大家傾向于使用現(xiàn)成的儀器做研究寫文章。但真正的科學(xué)是要有儀器上的創(chuàng)新，這才能更有利于推動(dòng)科學(xué)的發(fā)展。科學(xué)儀器就是一個(gè)國(guó)家科技硬實(shí)力的代表?！?

他指出，要注重科學(xué)儀器的效率問題，真正發(fā)揮發(fā)展原創(chuàng)性科學(xué)的作用。同時(shí)，要通過科學(xué)儀器的研發(fā)培養(yǎng)人才。在他的研究組里，很多學(xué)生都有拆裝儀器、設(shè)計(jì)和研制儀器的經(jīng)驗(yàn)，“我們迫切需要培養(yǎng)更多的高水平的科學(xué)儀器研發(fā)人才?！?

對(duì)話楊學(xué)明：研發(fā)科學(xué)儀器要注意集成問題

新京報(bào)：你因揭示了化學(xué)反應(yīng)中的量子共振現(xiàn)象和幾何相位效應(yīng)的成就獲得未來科學(xué)大獎(jiǎng)物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)，請(qǐng)解讀這項(xiàng)研究的背景和意義。