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

“從科學發(fā)展史上看，科學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，因為人們的直覺是這樣的。有了天文望遠鏡以后，科學家通過觀測才首次意識到，地球是繞著太陽在轉(zhuǎn)。”他說，實驗科學沒有最好的儀器和方法，就做不到國際領(lǐng)先，永遠只能跟著別人走?！伴L期以來，我們最先進的科學儀器大多是在國外購買的，這使得我們的科技硬實力落后于別人?！?

楊學明認為要想做好的實驗科學研究，就要先把科學儀器做好，掌握核心技術(shù)。然而，研發(fā)科學儀器并非易事。

2014年冬天，長興島園區(qū)建設(shè)起步，水電等設(shè)施不全，也沒有暖氣，楊學明成了第一個來這里入駐和“裝修”的人。很多想法真正實施起來困難超乎想象，但他還是帶領(lǐng)團隊打拼，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)備均由我國自主研發(fā)。

如今，大連相干光源正持續(xù)產(chǎn)出重量級成果。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簇紅外光譜實驗方法，在類冰中性水團簇七聚體中發(fā)現(xiàn)了多個棱柱狀和籠狀結(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。

建議推動高端科研儀器發(fā)展

2017年11月，楊學明擔任南方科技大學理學院院長，參與理學院的發(fā)展和建設(shè)。目前，他正在推動我國新一代高重頻自由電子激光裝置的發(fā)展，推進軟X射線和極紫外自由電子激光計劃。

楊學明說，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，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個脈沖，很難產(chǎn)生平均亮度非常高的光源。

過去十年，超導加速器的發(fā)展使加速器技術(shù)有了很大進展，超導加速器的優(yōu)勢是加速電子產(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。

“這也是我們在下一代高重頻自由電子激光最重要的核心技術(shù)?！彼f，這一國際領(lǐng)先的裝置亮度很高，在能源、材料、半導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，將對大灣區(qū)的基礎(chǔ)科學、應(yīng)用科學和平臺建設(shè)發(fā)揮很大的推動作用?！?

實現(xiàn)這一目標充滿難度和挑戰(zhàn)，但楊學明抱有極大的耐心和熱忱。

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

他坦言，做科學儀器對科學家來說，其實是很吃力的一件事情，科學儀器是科學和工程相結(jié)合，科學家也要面臨爭取較大經(jīng)費的難題。

未來應(yīng)該如何促進原創(chuàng)科學儀器的設(shè)計研發(fā)？楊學明認為，要有鼓勵的政策環(huán)境和資源，科學體系里也應(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。但真正的科學是要有儀器上的創(chuàng)新，這才能更有利于推動科學的發(fā)展?？茖W儀器就是一個國家科技硬實力的代表。”

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

對話楊學明：研發(fā)科學儀器要注意集成問題

新京報：你因揭示了化學反應(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大獎物質(zhì)科學獎，請解讀這項研究的背景和意義。