上海光源。上海高研院供图

■本报记者 江庆龄 孙丹宁

从空中俯瞰，上海同步辐射光源（以下简称上海光源）酷似一只美丽的巨型“鹦鹉螺”。人们的视线会不自觉地被引向中心，又顺着螺旋线向外延展。

这恰如国家重大科技基础设施在我国科技创新体系中的角色。过去几十年间，中国科学院建设的一批大科学装置，向内汇聚来自不同学科、不同单位、不同城市的科研用户和产业用户；向外通过一个个实验，将装置能力辐射至量子科技、人工智能（AI）、生命科学、新能源等前沿领域，支撑产出一批具有国际影响力的成果。

“中国科学院对上海光源的管理和支持，贯穿了立项协调、工程建设到开放运行的全过程。”中国工程院院士、中国科学院上海高等研究院（以下简称上海高研院）研究员、上海光源科学中心主任赵振堂表示，《中国科学院关于加强基础研究的若干意见》（以下简称“基础研究十条”）的出台，则为上海光源更好发挥重大设施作用、开展建制化基础研究指明了方向。

自运行开放以来，上海光源已服务全国近1000家单位、约4500个研究团队的6万多名用户，多项成果获国家自然科学奖、国家科学技术进步奖和国家技术发明奖以及其他国内外重要奖项，17项入选中国科学十大进展和中国十大科技进展新闻。

三种模式推动原始创新

上海光源是我国大陆第一台第三代同步辐射光源，由国家发展改革委、中国科学院和上海市人民政府共同投资建设。

2004年12月25日开工建设、2009年5月6日首批7条线站正式开放，2010年12月启动国家蛋白质科学研究（上海）设施五线六站工程建设、2015年7月通过国家验收，2016年11月启动上海光源二期线站工程建设、2024年5月通过国家验收……在上海光源建设和发展过程中，中国科学院在经费支撑、团队组建、工程建设和装置运行方案等方面持续提供关键支持。

目前，上海光源共有38个线站、55个实验站，光子能区全面覆盖了从红外到X射线直至伽马射线的能量范围，每年实验供光超过5000个小时，服务用户超1.7万人次，完成面向科技前沿和产业应用的实验课题约4000项。2025年统计数据表明，上海光源用户当年发表期刊论文数量、三大顶刊论文数量和高被引论文数量均处于国际领先水平，实现了历史性跨越。上海光源已成为我国乃至世界每年用户最多、用户产出成果最多的大科学装置，是当之无愧的“劳模”光源。

从更大范围看，上海光源与上海超强超短激光实验装置、上海软X射线自由电子激光装置、国家蛋白质科学研究（上海）设施等一批主要依托中国科学院建设运行的重大科技基础设施，构成了大科学装置集群，服务于综合性国家科学中心建设。

赵振堂强调：“上海光源的先进性，主要体现在解决科学问题的实验能力上，归根结底还得落到用户的成果产出上。”

2021年11月，中国科学院制定实施“基础研究十条”，指出“充分发挥国家重大科技基础设施作为国之重器、科技利器的作用，建设一批高质量开放服务、高效率管理运行、高水平科学研究的基础研究基地……”

在长期运行开放实践和“基础研究十条”的指引下，上海光源逐渐形成了三种有别于常规服务型的特别工作模式。

第一种模式是科学家提出问题，装置技术专家负责开发原位研究设备和发展实验方法，协同解决实验检测关键技术难点。

中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所（以下简称大连化物所）研究员张涛团队关于“单原子催化”的系列工作就是典型代表。

上海光源开放运行后，张涛团队多次奔赴上海，与上海光源X射线吸收谱学线站（BL14W1）合作，在国际上率先提出并实验验证了单原子催化概念，很快在国际上引发单原子催化研究热潮。此后，单原子催化逐渐从原创概念走向万吨级工业应用，在洁净能源转化、二氧化碳减排、环境污染处理等领域展现出广阔应用前景。

因在单原子催化领域的开创性贡献，张涛获2025年度化学领域“引文桂冠奖”，他和团队获得了2025年度国家自然科学奖一等奖。“正是依托国内大科学装置的便捷性与高水平服务，我们得以摆脱过去受制于人的被动局面。”张涛说。

第二种模式是与科学家合作建设国际领先的专用线站设施，支撑重大科学发现。

由上海光源、中国科学院物理研究所、大连化物所联合攻关团队共同建设的BL09U“梦之线”就是协作攻坚的代表。

该线站精准匹配拓扑量子物理研究需求，直接支撑中国科学院院士丁洪等牵头的联合团队在实验中发现外尔费米子，以及三重简并费米子、非常规手性费米子等，助力我国拓扑量子物理研究跻身国际前列。

这些发现为拓扑电子学提供了关键实验证据，推动了低能耗电子器件和拓扑量子计算的发展。相关突破入选中国科学十大进展、中国十大科技进展新闻、美国物理学会《物理评论》创刊125周年里程碑论文。

第三种模式则是围绕重大任务和前沿科学问题，瞄准中国科学院抢占科技制高点核心任务和战略性先导科技专项任务需求，组建建制化团队进行攻关。

2024年，在中国科学院B类战略性先导科技专项的统筹布局下，上海高研院与中国科学院上海有机化学研究所、大连化物所、中国科学技术大学组成建制化研究团队，在上海光源建设国际首套具备单分子高通量制备、单原子谱学表征、单分子振动功能的MAXTIP一体化表征平台。

该平台有望从单原子层次上实现化学反应过程的可视化，在单分子水平上阐明复杂体系的反应机制，催生变革性化学。

“上海光源像一艘‘科研航空母舰’，在众多的学科领域中乘风破浪，会聚了国内外一批各相关专业的顶尖学者和优秀团队。”赵振堂说。

转向有组织科研“承担者”

“‘基础研究十条’对建制化研究和大科学装置的定位和目标提出了明确要求和支持方式。”赵振堂表示，在这一导向下，上海光源的运行逻辑从“服务提供者”转向“有组织科研的优势平台和承担者”，进一步支撑跨学科、跨团队的联合攻关。

“基础研究十条”指出，依托国家重大科技基础设施，建设一批基础研究基地，组织开展前沿科学重大问题研究和关键核心技术攻关。

2021年底，中国科学院启动第一批依托重大科技基础设施的建制化科研平台项目，通过将某一领域的首席科学家团队和重大科技基础设施依托单位科研人员组织起来，强化跨单位、跨设施、跨学科的建制化攻关。

在此背景下，上海高研院于2022年1月启动面向二氧化碳的光子科学建制化科研平台（以下简称建制化科研平台）项目。该项目依托上海光源，瞄准二氧化碳捕集利用关键核心问题，组建了一支涵盖光子科学、能源科学、材料科学等多学科的建制化研究团队，形成“装置-方法-研究”相互促进的基础研究协同创新模式。

为保障研究工作的开展，建制化科研平台创新了组织管理体系。其中一大举措是由上海高研院进行双聘管理，实行中心主任和首席科学家双负责人制，同时按照研究方向设置的课题组实行科研负责人和设施负责人双负责人制。

目前，建制化科研平台项目二氧化碳高效捕集课题形成的二氧化碳捕集-转化一体化合成甲烷技术，涵盖反应机制、核心材料、成套工艺与集成示范的完整技术体系，为技术规模化推广奠定了坚实的工程基础。研究团队从理论到实践，构建了相关技术路线，创制了高性能镍基吸附-催化双功能材料，揭示了二氧化碳捕集、转化及耦合机制，解决了吸附与转化匹配的难题，实现了材料的吨级放大制备，提出了捕集与转化双塔循环工艺，解决了烟气高效连续捕集、二氧化碳原位转化及规模化运行的难题，建立了国内外首台套二氧化碳捕集-转化一体化合成甲烷技术中试示范装置。该成果创新性强，总体达到国际领先水平。

“中国科学院支持我们建设基于大科学装置的定向性、建制化科研平台，促进实验方法创新、实验能力升级和科学问题研究的有机融合。”赵振堂说。

值得一提的是，为把宝贵的机时和装置能力用在满足国家战略需求、解决科学前沿重大问题上，上海光源每年两次公开征集课题，再由用户专家委员进行评审，遴选出满足“四个面向”要求的高水平课题。

“对于在科技、应用领域有重要学术价值的基础研究或应用基础研究，上海光源专门设置‘重点课题’，用户可通过中国科学院重大科技基础设施共享服务平台申请。”赵振堂告诉《中国科学报》。

未来5年，上海光源还将围绕国家和中国科学院部署的重大科技任务，在科学研究上重点聚焦脑图谱绘制、单原子尺度下精细电子结构表征、集成电路先进检测技术等方向，联动国内顶尖高校、研究机构与企业，建立和优化有组织的科研攻关机制，推动“从0到1”的科学突破。

推进科研范式变革

“正如‘基础研究十条’所强调的，要加强各类科研资源的开放共享，发展数据驱动的科研新范式。”赵振堂介绍，上海光源从3个紧密相连的层面持续发力，深度融入国家科研创新体系。

首先，上海光源能够发挥建制化科研枢纽作用，在装置团队与科研及产业用户深度协作过程中，捕捉前沿科学需求并发现产业技术堵点，进而围绕国家重大战略需求组织跨学科、跨团队的联合攻关。

其次，上海光源可作为AI for Science（人工智能驱动的科学研究）的“可信数据策源地”之一，为AI模型提供训练所需的高质量“燃料”。赵振堂解释，上海光源具有极高能量分辨率、时空分辨率和超快探测能力，且数据产生源头具有严格标定和可溯源的元数据记录，有“量”更有“质”。

最后，通过与先进计算、AI等技术的深度融合，大科学装置可成为数据驱动的研究新范式的“孵化器”，能够针对特定科学问题设计专属的“实验-数据-智能科学发现”闭环体系。

“三者相互促进，共同发挥大科学装置桥梁和引擎的核心作用。”赵振堂认为，“这种以数据流驱动、为重大问题量身定做的研究范式，正是大科学装置对提高科研效率与洞察力的革命性贡献。”

面向未来，上海光源仍将持续升级。

“国际上已进入第四代辐射光源装置的快速发展时期。”赵振堂表示，为此上海光源将统筹推进“用好”和“建设”。

一方面，“十五五”期间，上海光源将聚焦“多出成果、出好成果、出重大成果”，充分发挥建制化和大平台优势，继续推进运行开放、装置建设、技术研发和科学研究“四位一体”全面发展。

另一方面，上海光源也将瞄准2035年前升级成新一代先进光源的目标继续努力，持续深耕前沿光子科学领域，为培育和发展新质生产力、支撑高水平科技自立自强注入强劲动能。

“我们将持续开展新一代同步辐射光源关键技术攻关与创新，为后续装置升级迭代与长远发展筑牢坚实基础。”赵振堂说。