在青山綠水之間，一座世界級原始創新承載區已拔地而起。
記者從“活力中國調研行”北京市主題采訪活動中獲悉，懷柔科學城布局37個重大科技基礎設施（大科學裝置）、科教基礎設施和交叉研究平臺。目前，4個大科學裝置通過國家驗收并正式運行，16個科技設施平臺面向全球開放共享，累計開放機時超過123萬小時，服務國內外用戶600余家。
16個科技設施平臺全球共享
懷柔科學城是北京懷柔綜合性國家科學中心的集中承載地，是北京建設國際科技創新中心“三城一區”主平臺之一。懷柔科學城占地面積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），以世界先進水平的重大科技基礎設施群為依托，將建成與國家戰略需要相匹配的世界級原始創新承載區，代表國家在更高層次上參與全球科技競爭與合作。
作為全球重大科技基礎設施密度最強的地區之一，懷柔科學城圍繞物質、空間、生命、地球系統、信息與智能五大科學方向，布局37個重大科技基礎設施（大科學裝置）、科教基礎設施和交叉研究平臺。
“目前，4個大科學裝置通過國家驗收并正式運行，16個科技設施平臺面向全球開放共享，累計開放機時超過123萬小時，服務國內外用戶600余家。”懷柔科學城管委會交流合作與人才工作處處長王建欣說。
懷柔科學城也是“聚人氣、聚科研氣”成效顯著的地區。這里“星光璀璨”，集聚諾獎級科學家19名、全球高被引科學家28名、兩院院士78名、外籍人才671名……高水平人才高地建設成效顯現。
目前，懷柔科學城公共服務、市政基礎、道路交通三大設施逐步完善，起步區規劃實現率達85%，基礎設施完成率達91%。隨著“遠看是花園，近看是家園”的城市框架基本形成，這里也將成為眾多科學家的“一生之城”。
“超大號X光機”發出“第一束光”
在懷柔科學城高處，最為“顯眼”的大科學裝置便是高能同步輻射光源（HEPS）。其建筑形似放大鏡，占地面積相當于90個足球場，要照亮的卻是納米級的微觀世界。
高能同步輻射光源。中國科學院高能物理研究所供圖
據中國科學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民介紹，建成后，高能同步輻射光源可發射比太陽亮度高1萬億倍的光，將是世界上設計亮度最高的第四代同步輻射光源、中國第一臺高能同步輻射光源、亞洲第一臺第四代同步輻射光源。它將與我國現有的光源形成能區互補，面向航空航天、能源環境、生命醫藥等領域用戶開放。
看清物體的內部需要X光，HEPS如同一個超大號的X光機，利用其產生的同步輻射光，可以更好地“看清”微觀世界，揭示物質微觀結構生成及演化機制，觀察單晶生長、蛋白質分子結構、航空工程材料的結構缺陷及演變等。“高能同步輻射光可以穿透很厚的物質，比如厘米級的金屬，從而實現實時、原位觀察材料的變化。”潘衛民說。
2024年10月12日晚，高能同步輻射光源發出“第一束光”，被“照亮”的樣品是一塊3毫米厚的不銹鋼板，鋼板上預制了幾十微米深的微裂紋。實驗結果顯示，與常規光源對比，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正式宣布啟動帶光聯調，標志著HEPS裝置建設進入沖刺階段。
多模態跨尺度生物醫學成像設施成果涌現
成像技術作為生物醫學最重要的研究工具之一，將在重大生物醫學問題的研究中扮演關鍵角色。今年3月，國家重大科技基礎設施——多模態跨尺度生物醫學成像設施在北京懷柔科學城通過國家驗收。
據北京大學博雅特聘教授、國家生物醫學成像科學中心副主任陳良怡介紹，該設施是“十三五”國家重大科技基礎設施建設項目，由四大核心裝置和一個輔助平臺構成。通過互聯互通，成像設施將覆蓋跨越九個數量級的尺度范圍，形成跨尺度、多模態、自動化和高通量的生物醫學成像全功能研究平臺，在綜合能力上成為世界一流的生物醫學成像設施。
多模態跨尺度生物醫學成像設施。北京大學供圖
參加科學家邊建設，邊研發，成像設備已經涌現一批優秀的早研成果。今年4月，多模態跨尺度生物醫學成像設施十大早研成果正式發布。十大成果橫跨宏觀、介觀與微觀，展現了從“看見生命”到“解碼生命”的多層次、全景式揭示生命奧秘的成像組學新范式。
比如光泵磁強計腦磁圖是一種非侵入式實時探測大腦神經元活動在大腦外產生磁場的影像設備。它的探測器可以更貼近頭皮，獲得更高的信號強度，可以實現穿戴式的測試。探測人在活動的狀態下大腦如何運轉，其信號強度是老技術的四倍，信噪比是老技術的兩倍，成本比原來低至少一倍，而且全國產化，更多醫院可以負擔購買和使用費用。
再如全人體PET-CT具有超高時間、空間分辨率及深度矯正DOI效應。據北京大學教授任秋實介紹，DOI效應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，實現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，對疾病的早期診斷具有重大意義。
要觀測腦宇宙，就要打造新的觀測、解讀、調控和模擬的工具。北大科研團隊利用新的物理原理，結合精密的光學加工工藝，研發了2.2克微型化的雙光子以及三光子顯微鏡，只有拇指大小，小動物可以戴著跑，在自由行為的條件下，觀測腦宇宙中神經元集群的動態活動。
在航天醫學研究方面，神舟十五號航天員乘組完成了雙光子顯微鏡的安裝、調試和首次成像測試，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。
新京報記者 張璐 編輯 白爽 校對 李立軍
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