【专访】上科大江怀东：勇闯科研“无人区”，助力张江“光剑”出鞘

发布时间：2022-11-16浏览次数：10

在张江科学城，既有战略科学家，又有领军企业家，更有增强国际竞争力潜质的科技青年才俊。张江科学城已形成引才聚才的“强磁场”，“张江因人才更精彩，人才因张江更出彩”的故事不断上演。近日，“张江发布”微信公众号正式推出“张江杰出创新创业人才”系列报道，展现张江科学城人才奋楫争先、勇立潮头的创新精神，分享锲而不舍、逐梦前行的科创故事。本次是“张江杰出创新创业人才”系列报道第八期。
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上海科技大学大科学中心、物质科学与技术学院教授 江怀东
第一次来张江科学城：2010年
一个词形容张江科学城：充满朝气
张江发布
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2009年，世界上首台硬X射线自由电子激光装置的建成，让江怀东第一次关注到自由电子激光，从此深陷其中。自由电子激光是目前人类探索微观世界最先进的科学研究工具之一，能够推动生命科学、化学、物理学和材料科学等诸多领域的发展。
如何让中国的科学家也用上这一先进的研究工具？这个问题促使江怀东萌生了回国建设中国自己的X射线自由电子激光装置的想法。从“使用者”到“建设者”，从“心向往之”到“克难成之”，张江科学城这片沃土见证了江怀东持之以恒的坚守和梦想成真的足迹。

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位于张江科学城的上海软X射线自由电子激光装置

“使用者”变成“建设者”

梦想在张江启航


2010年，正值上海光源开放运行一周年，江怀东从美国加州大学洛杉矶分校归国，受邀参加上海光源第二届用户学术年会。“当时，我的研究方向是基于同步辐射光源发展X射线成像技术。上海光源是世界上性能最好的第三代同步辐射光源之一，我在学术年会的契机下第一次接触上海光源，也是第一次踏上张江科学城的热土。”

彼时，刚满一周年的上海光源只有7条光束线站。在不远处的川杨河对面，如今上海科技大学所在的位置还是一片荒地。

2015年，上海科技大学准备筹建X射线自由电子激光用户装置，为此招兵买马、广纳贤才。“X射线自由电子激光装置在全世界只有几个，建成后将成为世界上最高效和最先进的自由电子激光用户装置之一。”江怀东介绍，“这是个非常难得的机会，所以我便正式加入上海科技大学，担负起软X射线自由电子激光装置实验站的建设任务。”
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江怀东在上海软X射线自由电子激光装置大厅
2021年11月，江怀东团队基于软X射线自由电子激光设计的我国第一个生物成像实验站顺利通过验收。这是我国首个在X射线自由电子激光上进行在线调试和指标测试的实验站，且性能优于国外同类实验站。

从“使用者”到“建设者”，江怀东团队锲而不舍的坚守，让中国科学家也能用上世界前沿的科学研究工具，为张江科学城构建具有全球影响力的光子科学设施集群和光子科学研究中心贡献了力量。

瞄准基础研究

推动科研领域“多点开花”


所谓X射线自由电子激光，是将X射线和激光的优点集于一体，其具有超快时间分辨率、超高空间分辨率、超强峰值亮度，因此可以探测超微结构、捕获超快过程和理解复杂体系。
在上海科技大学，江怀东团队既要负责X射线自由电子激光实验站的建设，还要探究基于X射线自由电子激光的成像方法，并以此拓展在生物、材料、物理领域的应用。
江怀东介绍，团队花5年时间建成的活细胞结构与功能成像线站，最大的优势是可以利用自由电子激光超快、超强、全相干的特点，实现在“水窗”波段的飞秒脉冲成像，从而可以对超快的过程进行成像和可视化研究。“比如，‘水窗’波段的X射线可以用于活细胞的显微成像，为生物活细胞等拍摄‘分子电影’。也就是说，实验站的建立为生命科学提供革命性的研究工具。”

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江怀东在生物成像实验站

除了推动生命科学的发展，活细胞结构与功能成像线站还能推动材料科学、能源科学和物质科学等领域的研究。“我们研究的是一个广谱型的技术，具有重要的科学意义和应用价值。”

攻坚克难

勇闯科研“无人区”


江怀东坦言，科研机构高度集聚，是在张江科学城做科研的一大优势。“比如，我们经常与上海光源和中科院上海药物所等单位合作，他们会针对某个课题为我们提供样品，帮助我们完成相关科研试验、解决技术问题，可以很好地形成互补。”

除了外部因素，江怀东始终认为，兴趣是做好科研的基础。“加入我的科研团队的学生，我会在第一时间了解他们感兴趣的方向，再有针对性地给他们布置研究任务。”

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生物成像实验站团队合影

但只有兴趣还远远不够。从无到有，从追赶到领先，背后是江怀东团队不惧艰辛、攻坚克难的努力。在建设软X射线自由电子激光装置的过程中，由于国内没有先例可以参考，缺少相关知识积累，而国外的技术又难以获取，在这种情况下，团队的工程进程一度停滞。“这时候就需要足够的坚持和耐心，尤其需要冷静下来，好好思考到底问题出在哪里、如何来解决这些问题。经过深入的思考、分析以及团队间的思维碰撞，往往就能理清思路，找到解决问题的突破口。”

在江怀东看来，“充满朝气”是张江科学城最好的概括。“这里汇集了一批高科技企业和科研机构，充满着欣欣向荣的科研氛围，很容易吸引充满朝气的青年来这就业或创业。”江怀东解释道，“同时，张江科学城具有很强的包容性，也因此造就了它的朝气和活力。”

在张江科学城，先进的光子大科学装置集群正加速崛起。上海光源、上海超强超短激光实验装置、软X射线自由电子激光装置以及正在建设的硬X射线自由电子激光装置都聚集于此。“这些先进的光子大科学装置可以提供一些别处无法提供的技术，为提升原始科学创新能力和推动基础研究带来极大的帮助。”这些因素都让江怀东更有底气扎根张江科学城，继续追逐光子科学之梦。