我與中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡稱大連化物所）結(jié)緣始于1982年。那年，我在家鄉(xiāng)浙江讀完大學(xué)，滿懷憧憬來到美麗的大連，在大連化物所繼續(xù)深造。是偶然也是必然，我在浙江師范大學(xué)讀的物理系，但在中學(xué)就喜歡化學(xué)，因此很自然地走上了化學(xué)物理研究這一條路。在大連化物所的3年，為我打下了科學(xué)研究的基礎(chǔ)，使我開始向往從事前沿科學(xué)研究。2001年，經(jīng)歷了多年海外學(xué)習(xí)和研究后，我終于回到自己科學(xué)生涯的起始地——大連化物所。回顧幾十年的科學(xué)生涯，我始終工作在實驗物理化學(xué)和化學(xué)物理領(lǐng)域，一直從事新的科學(xué)儀器研發(fā)，利用這些新的科學(xué)儀器開展前沿科學(xué)研究。我們組取得的大多數(shù)研究成果都與創(chuàng)新科學(xué)儀器的發(fā)展密不可分。我深刻體會到，實驗科學(xué)研究要想實現(xiàn)跨越發(fā)展，必須把創(chuàng)新科學(xué)儀器研發(fā)放在極其重要的位置。
在讀碩士研究生期間，我的研究課題是“高分辨紅外分子光譜的研究”，師從張存浩老師和朱清時老師，正是這兩位科學(xué)界的前輩把我?guī)肓朔肿臃磻?yīng)動力學(xué)這個當(dāng)時還非常新的領(lǐng)域。兩位老師淵博的知識、開闊的學(xué)術(shù)視野讓我受益匪淺，他們的支持和幫助使我有機(jī)會在科學(xué)研究的道路上勇往直前。碩士研究生畢業(yè)后，我赴美國加州大學(xué)圣芭芭拉分校開始了博士研究生生涯，研究方向是“高振動態(tài)光譜與動力學(xué)研究”。在博士研究階段，我領(lǐng)悟了先進(jìn)的科研儀器對實驗化學(xué)物理基礎(chǔ)研究的重要作用，學(xué)會了獨立思考尋找重要科學(xué)問題和解決問題的能力,樹立了獨立科研工作的信心，進(jìn)一步加深了對實驗科學(xué)研究的興趣和熱情，更堅定了發(fā)展新的高端儀器用于科學(xué)研究工作的決心。
博士畢業(yè)后，我在普林斯頓大學(xué)化學(xué)系從事了近兩年的博士后研究，在團(tuán)簇分子的高分辨紅外光譜研究方面打下了很好的基礎(chǔ)。第一次有機(jī)會親自研制復(fù)雜的整套科學(xué)儀器，是我在美國勞倫斯伯克利國家實驗室做博士后期間。我的導(dǎo)師是1986年諾貝爾化學(xué)獎得主李遠(yuǎn)哲教授，他對我的科研發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。我花了整整一年的時間，跟著實驗室的工程技術(shù)人員，在計算機(jī)上設(shè)計出人生第一套復(fù)雜儀器的圖紙，并且成功地把設(shè)計圖紙變成世界上首套利用同步輻射的交叉分子束科學(xué)儀器。通過這一經(jīng)歷，我認(rèn)識到，自己研制儀器要做到有的放矢，兼具獨特性，只有這樣，我們才有可能做出獨特且領(lǐng)先的科研工作。
我在后來每一個階段的科研工作中都踐行了這樣的理念，堅持根據(jù)實際科學(xué)需求設(shè)計研制科學(xué)儀器。在隨后的幾年里，我們小組先后設(shè)計研制了多臺先進(jìn)的交叉分子束儀器裝置，發(fā)展了一系列高靈敏度探測技術(shù)，在分子反應(yīng)動力學(xué)研究領(lǐng)域取得了系列性科學(xué)突破，多項科研成果發(fā)表在《科學(xué)》《自然》等刊物上。我越來越深刻地體會到，創(chuàng)新實驗方法和科學(xué)儀器是實驗物理化學(xué)和化學(xué)物理等基礎(chǔ)研究發(fā)展的重要原動力。
大科學(xué)裝置對于科技發(fā)展的作用是常規(guī)儀器和手段不可比擬的，其所覆蓋的學(xué)科范圍之廣也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們的想象。當(dāng)我在伯克利做博士后期間，有幸親身體驗了當(dāng)時世界上最先進(jìn)的第三代同步輻射光源。同步輻射雖然有很多優(yōu)點，但也有不少缺點。當(dāng)時我就在想，如果有一臺工作在極紫外波段的激光器，那就太好了。也正是從那個時期開始，我就一直思考如何發(fā)展屬于自己的極紫外自由電子激光光源，這是我20多年來的一個夢想。
第三代光源出現(xiàn)以來，全世界進(jìn)入建設(shè)大型先進(jìn)光源發(fā)展的熱潮，我國也相繼有了北京光源、合肥光源、上海光源等大科學(xué)裝置。2000年之后，高增益自由電子激光技術(shù)有了飛躍發(fā)展，自由電子激光在極紫外區(qū)域的優(yōu)異特性研究對我有著極大的吸引力。2001年我正式回國，回到曾經(jīng)熟悉的大連化物所開展工作，得到了大連化物所領(lǐng)導(dǎo)和同事們的鼎力支持和幫助，科研工作很快開展起來，并取得了不錯的成果，分子反應(yīng)動力學(xué)國家重點實驗室得到了進(jìn)一步的發(fā)展。通過調(diào)研我們發(fā)現(xiàn)，全世界正在建設(shè)的高增益自由電子激光裝置中，沒有一臺是工作在極紫外區(qū)域的。而極紫外區(qū)域又是探測分子、原子和外殼層電子結(jié)構(gòu)最為有效的光源，在科學(xué)研究中具有重要且獨特的作用。如果能在這個領(lǐng)域有所突破，我們有望填補國際空白，在相關(guān)研究領(lǐng)域搶占先機(jī)。
從2007年開始，我和中科院上海應(yīng)用物理研究所（以下簡稱上海應(yīng)物所）的合作者開始醞釀極紫外自由電子激光裝置的研制計劃。2011年，我們聯(lián)合向國家自然科學(xué)基金委員會（以下簡稱自然科學(xué)基金委）提出了建設(shè)“大連相干光源—大連極紫外自由電子激光”計劃的申請，得到了自然科學(xué)基金委首批國家重大科學(xué)儀器研制項目的支持，獲得了1億多元的資助。我們深知要完成這一研制任務(wù)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，并為此開始了更細(xì)致的準(zhǔn)備和調(diào)研。2014年10月，大連相干光源主體實驗樓破土動工，2016年9月24日完成了主要基建工程和主體光源裝置的研制，并實現(xiàn)了光源裝置的首次出光，創(chuàng)造了同類大型自由電子激光科學(xué)裝置建設(shè)的新紀(jì)錄。之后，我們相繼成功實現(xiàn)了自由電子激光自發(fā)輻射自放大模式（SASE）和高增益諧波放大模式（HGHG）的飽和輸出。這是我國第一臺真正用于科學(xué)實驗的自由電子激光大型用戶裝置，也是世界上唯一工作在極紫外波段的自由電子激光裝置，是世界上最亮的極紫外光源。該裝置90%的儀器設(shè)備由我國自主研發(fā)。2018年，大連相干光源通過了驗收，專家組一致認(rèn)定，這是一臺獨特的極紫外自由電子激光裝置，整體技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
如今，大連相干光源已經(jīng)開始發(fā)揮出巨大的科研推動作用。例如水的三體解離、中性團(tuán)簇結(jié)構(gòu)解析等方面，都取得了很多非常好的實驗數(shù)據(jù)和成果。國內(nèi)外已有多個知名科研團(tuán)隊借助大連相干光源開展實驗研究。未來，大連相干光源還將進(jìn)行進(jìn)一步升級，并有望在燃燒、表界面催化、光催化、大氣霧霾等重要科研領(lǐng)域的研究中發(fā)揮更大的支撐作用。
對夢想的追求是永不停歇的。近些年，國際上又興起一種更新的光源技術(shù)，那就是基于超導(dǎo)加速器技術(shù)的高重復(fù)頻率自由電子激光。我們敏感地察覺到這一技術(shù)的巨大潛力，并于2016年和上海應(yīng)物所的合作者一起，去國外調(diào)研了更新一代高重復(fù)頻率自由電子激光技術(shù)的發(fā)展。這次調(diào)研更加堅定了我們要在國內(nèi)申請建設(shè)高重復(fù)頻率自由電子激光裝置的決心，這是國際上剛剛興起的一項技術(shù)，目前只有少數(shù)發(fā)達(dá)國家正在推動發(fā)展，如果我們能率先布局，就意味著我國在這一領(lǐng)域能真正實現(xiàn)在國際上領(lǐng)跑，具有深遠(yuǎn)的影響。
基于這樣的思路，我們提出在大連建設(shè)更新一代高重復(fù)頻率極紫外自由電子激光（簡稱大連先進(jìn)光源）計劃。大連市政府給予了非常大的支持。有了這樣的基礎(chǔ)，我們將努力爭取這一項目獲得國家的支持。如果這個項目能夠落實，我國將會在幾年后擁有一個世界上獨特的高重復(fù)頻率自由電子激光裝置，這將奠定我國在這一領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位，為我國能源基礎(chǔ)科技創(chuàng)新注入更加強(qiáng)大的動力。
作者簡介：
楊學(xué)明，1962年10月生于浙江，1991年博士畢業(yè)于美國加州大學(xué)圣芭芭拉分校，研究員，中國科學(xué)院院士，曾任中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所副所長、分子反應(yīng)動力學(xué)國家重點實驗室主任?，F(xiàn)任化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)研究中心主任。
