“重擔”是在一次談話中定下來的。
劉志從1997年出國深造,在同步輻射光源領域已取得諸多成就。2010年前后,中國科學院時任領導召喚劉志等科學家回國,在一次談話中,劉志被問到:“你覺得上海光源怎么樣?”
劉志當時是美國勞倫斯伯克利國家實驗室研究員,帶領團隊從事原位光電子能譜以及在能源與環境等方面光電子能譜應用相關的研究工作。那時,他有了回國的想法。
他想了想說:作為國內最新的“第三代光源”,設備和性能很先進,不過人員年輕化程度與國際最先進裝置的人員配備還有一定的差距。
“我當時希望能夠建立一個具有國際領先水平的光源平臺,輔助科學家做好學問,并且期望該平臺能按照國際標準運行,同時建立一支能負責大裝置運行的研究隊伍。”2013年,劉志全職回國,被聘為中科院上海微系統與信息技術研究所研究員。同時,劉志作為項目負責人牽頭國家自然科學基金國家重大科研儀器研制項目“基于上海同步輻射光源的能源環境新材料原位電子結構綜合研究平臺(以下簡稱SiP·ME2)”。
不負眾望
中國科學技術大學國家同步輻射實驗室教授劉嘯嵩,是劉志當時在美國勞倫斯伯克利國家實驗室的同事,他也想回國為國家的同步輻射光源“做點事兒”。2010年底,兩人一起回國,與包括上海微系統與信息技術研究所、中科院上海應用物理所上海光源、復旦大學等專家開展了第一次內部討論,決定開始準備項目申請。
此后至2012年間,他們幾乎每兩個月都要飛回國一次,與各方專家反復磨礪論證下,使他們起初的想法和設計最終成為可落地實施的具體方案。
2013年,劉志和劉嘯嵩全職回國。SiP·ME2項目也于2013年1月正式立項,2018年結題,總投資1.48億元,歷時五年。2018年9月18日,19位院士和專家組成的驗收專家組給出評價,歸結于四個字——“不負眾望”。
項目剛開始,因為投資金額多、工程難度大、復雜性高,僅論證就花了1年多時間。
“大家比較擔心這么大一個項目,會建不好甚至建不成,無數雙眼睛盯著,弄不好會產生負面效應。”劉志告訴《中國科學報》,“況且,那時候我可能給人感覺還比較年輕。”
在國外從事同步輻射光源研究十余年,劉志積累了深厚的基礎和豐富的經驗。在他看來,真實條件下同步輻射原位表征實驗,國外也剛剛起步,仍在攻關個別核心技術,大家同在一個起跑線上,因此“這個項目雖然體量大,但技術路線和科學問題我們是清楚的,我當時心里還是有底的。”
5年里,團隊的研究人員們經常“住”在項目基地,每天的常態就是遇到問題、解決問題。
軟X射線彎鐵光束線建設是任務之一,也是支持“真實環境原位電子結構實驗站”的關鍵,如何在彎鐵光源上實現極高的光子通量是國際同步輻射裝置追求的共同目標。盡管國際有一些比較成熟的技術,劉志和劉嘯嵩在美國時也做過不同的光束線,但想在國內實現更高性能時,他們遇到了難題。
“為解決該難題,我們經過反復討論、嘗試,最終采用了第一面反射鏡安裝在儲存環內的方案,這也是國內第一次做這樣的嘗試,是突破性創新。同時在光路上選用橢球和橢圓柱面聚焦鏡,并整體優化了光束線物像距比。這樣我們就可在最大限度獲得光子通量的同時有效抑制聚焦點像差。”劉嘯嵩說。
該光束線由上海應用物理研究所團隊承擔,2016年1月23日11時27分順利出光,為下一步束線優化、實驗站安裝調試奠定了堅實基礎。
這樣的事情并不是個案,劉志和團隊骨干帶領研究人員“遇山開山”,最終高標準、高質量地完成了項目建設任務。項目研制的“高精度原位低能電子結構實驗站”是世界首個集成同步輻射X光、深紫外激光、亞飛秒激光脈沖三種光源和分子束外延、脈沖激光沉積等原位材料生長技術的高精度角分辨光電子能譜研究平臺。同時平臺掌握的波蕩器核心技術,已被北京高能光源、英國Diamond光源等國內外同步輻射光源運用實施。
珍惜機會
劉志1997年出國,先后到美國斯坦福大學、勞倫斯伯克利國家實驗室留學和工作。那一時期,在同步輻射裝置領域,國際已比較成熟。
回國前,劉志已經設計了一套美國現有裝置的“升級版”,準備先帶回來在上海光源實現。“短短數年,我國的綜合國力和發展速度遠遠超出我回國時的情況。”劉志決定和同事們重新設計,目標是建成“世界上指標最先進的平臺”。
比如:項目研制的“原位近常壓軟X光譜學線站”綜合性能在國際同類線站中處于先進水平。
這個項目不僅建成了平臺,更“孵化”出一批領軍人才和年輕的學術帶頭人。骨干成員封東來2021年當選中國科學院院士,劉嘯嵩加入了合肥國家同步輻射實驗室并領導最新的第四代合肥同步輻射光源的建設。劉志與團隊的人員也投身于上海自由電子激光裝置的建設。
劉志說,“如果沒有這個項目,我們這批人肯定不會有機會做現在做的這些重要事情”。
在劉志看來,項目投資的回報除了平臺建設和人才培養,更重要的是國家對于科學技術型人才越發重視。“我國在材料、化學等領域的論文數量已經排在國際前列,但裝備、方法的研發、人才積累還不足,需要體制機制的傾斜。在該項目中,自然科學基金委和中科院為我們提供了很好的環境、條件,很前瞻地批準了這個項目。”
“我們很感謝這個機會。”采訪中,劉志反復說著這句話。
國家的發展、自然科學基金委的支持、上海的科學布局……與父輩人相比,劉志坦承,自己趕上了諸多發展機遇。“父親和母親也是科研人員,我們能做出一些東西,并不一定是我們能力有多強,而是到了時候,也趕上了時候。”
為此,劉志一直在努力地“往前走”。
隨著國家科技發展水平的提高,科學的要求和需求越來越高,我國裝置研究的態勢也有了快速變化。
“從原來的購買、借鑒和局部改進,到如今有信心建設國際上最先進的大裝置,如上海硬X射線自由電子激光裝置。我們有了勇氣和機遇去創新,可以提出我們的獨特想法,但我們這方面的專業人才還比較缺乏。”如今,劉志擔任上海科技大學物質學院副院長,聯合上海科技大學大科學中心“下定決心”培養人才,建立培養體系、編制教材、招收研究生,“有這么好的創新環境和大科學裝置氛圍,我相信人才會越來越多。”
承擔重擔
SiP·ME2不是為某一個課題組而建,而是要把最先進的探測手段提供給所有有需要的科學家。“只要科學問題好,誰都可以,也歡迎在這個裝置上做。”劉志堅定地說。
在他看來,科學大裝置和科學技術是眾多核心技術的串聯,而串聯以后形成獨一無二的探索能力,才是大裝置真正的核心。
核心技術的串聯,前提是科學家們的合作。“我們有諸多的技術積累,有大項目作為牽引,將這些‘珍珠’連成串,形成強大合力。”劉志說,“中國現在必須拿出真家伙,人家才服你。這時候需要我們走得對,坐得住,更需要科學家們有獨立見解,能進行客觀評估和平等合作。”
科學之路永無止境,前路也必將充滿坎坷,但劉志似乎并不擔憂,科學就是承認未知,沒有任何權威、理論和共識是永久的,這是科學精神。而未知必定充滿挑戰,只要是做有難度、有意義的新事情,一直堅持的話,就離成功不遠了。
這些,他也常常拿來教導學生們。
“如今是我們這些受過高等教育、由國家精心培養的科技人才必須發揮力量的時候了,我們也應該有這樣一種精神,在追求科學夢想的時候,主動扛起,大膽承接國家的發展重擔。”劉志說。
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