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【中国科学报】“至简”科学家董宇辉
2021-06-15|文章来源: |【
 

   

  董宇辉 倪思洁摄

  ■本报记者 倪思洁

  董宇辉的办公室里几乎没什么装饰物,环顾四周,唯一“有点看头”的就是墙上贴着的两张大纸:一张印着高能同步辐射光源效果图,另一张印着这个装置的管理进度表。

  董宇辉不喜欢把事情搞复杂。“大道至简”是他奉行的人生哲学。

  然而,作为高能同步辐射光源副总经理、中科院高能物理研究所副所长,董宇辉的哪项工作都不可能“简单”。于是,在实践中,他摸索出了一套化繁为简的办法:遇到复杂情况,做与不做的准绳就是六个字——于国于民有利。

  “国家有需要,我就回来”

  追求“至简”的董宇辉,日子过得并不寡淡。1997年,年仅27岁的董宇辉已经是中科院物理研究所的博士后。在国际理论物理中心的资助下,这年9月,他去了意大利特伦托大学材料工程系进行访问研究,一年后成为客座研究员。这所大学位于意大利北部,紧邻阿尔卑斯山,与奥地利接壤。董宇辉平时做做实验、写写文章。周末只要天气好,他就和妻子出去看看风景、徒步旅行。

  2000年,董宇辉纯粹而平静的生活中出现了一个新选项。他的老师、我国著名理论物理学家冼鼎昌院士告诉他,北京正负电子对撞机改造工程需要建一个生物大分子晶体学实验站,希望他回国做这件事。

  董宇辉清楚这个装置在老师心中的分量,更知道它对于我国生物大分子晶体学发展有多重要。我国生物大分子晶体学研究最早起步于20世纪60年代中期,曾获得诸如猪胰岛素空间结构等重要成果,但是,随着国际同步辐射大分子解析手段越来越强,我国逐渐落后于国际发展潮流。国内科研人员想做蛋白质结构分析,必须把样品拿到国外去。冼鼎昌曾倍感愧疚:“我们欠生物学家一个情。”

  接到老师的邀请后,董宇辉告别了同事,和妻子一起回到国内。“没有想太多,国家有需要,我就回来。”就这样,30岁出头的董宇辉成为我国第一个同步辐射装置生物大分子晶体学实验站设计建设的负责人,而这个实验站也成为他人生中主持的第一个大项目。

  实验站建设开始后,董宇辉经常没日没夜地在一线调试。不过,他的日子依然纯粹,董宇辉的“搭档”是他的同门师弟、中科院高能物理研究所研究员刘鹏,两个年轻人一个做上游的光束线,一个做下游的实验站,都奔向同一个目标——把平台建起来。

  “需要‘跨界’,那就‘跨’”

  建生物大分子晶体学实验站时,董宇辉基本是边学边干。

  实验站建成后要为生物学家服务,因此董宇辉必须知道生物学家在想什么、需要什么。“需要‘跨界’,那就‘跨’。”材料学科班出身的董宇辉心想。于是,不去实验站一线做调试的时候,董宇辉就窝在办公室自学生物化学、分子生物学、细胞生物学、遗传学。

  2002年,生物大分子晶体学实验站试运行成功。利用这一平台,我国第一次用自己的同步辐射专用设备采集到蛋白质晶体完整、成套的衍射数据。

  2003年,非典疫情暴发之后,实验站正式向用户开放。当年12月,清华大学教授饶子和团队利用这一平台,解析出了世界上第一个SARS冠状病毒蛋白质的晶体结构,并将成果发表于美国《国家科学院院刊》。

  2004年,中科院生物物理研究所常文瑞院士利用这一平台,测定了菠菜的光合膜蛋白晶体结构, 研究成果以封面形式发表于《自然》。

  生物大分子晶体学实验站推动了我国分子生物学发展,也让董宇辉成功“跨界”。

  沿着生物晶体学方向,董宇辉深入研究,首创出一种不需要反常散射或同晶置换即可解析全新蛋白结构的新方法,被美国物理学会的同行评价为“相位解析问题上的重要进展”。不仅如此,他还发明了对参与衍射的蛋白质晶体尺寸进行校正、使得必需的衍射画面数目降低一个数量级等方法,推动了X射线自由电子激光应用于晶体结构解析的技术进步。

  “想太多反而走不快”

  生物大分子晶体学实验站取得的一系列重大成果,让董宇辉觉得与有荣焉。但很快他心里就不安起来,“我们的机器太落后了”。

  在国外工作时,董宇辉曾在英国做过同步辐射实验,回国后他与国际同步辐射实验平台的联系未曾中断过。2008年,董宇辉得知,位于法国的欧洲同步辐射装置正在策划新一期改造。当时,我国在规划建设第三代中能同步辐射光源——上海光源。而尽管上海光源可以达到当时的世界先进水平,但是一旦国外装置完成升级,我国就又将落后。

  “是否应该新建一个光源?”董宇辉自问,“新建一个光源,必定要耗费几十亿元的投资,你能给国家什么回报?”

  带着疑问,董宇辉去世界各地调研同步辐射技术。最终,他得出两个结论:一是未来国家工业转型升级一定会需要国际最先进的同步辐射装置;二是我国的同步辐射技术与国际还有很大的差距。

  2008年,董宇辉酝酿并提出了在北京建设世界性能最高的第四代同步辐射光源——高能同步辐射光源(HEPS)的想法。而在开始建设这个光源之前,一定要先攻克技术上的难点。

  这一想法得到了来自国家的支持。为了解决技术瓶颈问题,国家发改委支持了HEPS验证装置项目。验证装置项目中,董宇辉担任副经理,负责光束线站实验技术的研发。经过近十年的攻关,2019年1月,HEPS验证装置终于完成。

  2019年6月,HEPS项目正式开工。董宇辉又过起了边学边干的日子。他办公室里有一本加速器物理学家、中国科学院院士陈佳洱主编的《加速器物理基础》,书中夹了本写满推演公式的笔记本。“光源装置由加速器、光束线、实验站构成,每一个部分又包含数不清的具体技术。我要能判断技术状态,就要不断学习,不能拍脑袋做决定。”董宇辉说。

  HEPS项目的建设周期约6年半,预计2025年底竣工验收。为了做到心中有数,董宇辉把工程管理进度表贴在紧挨着办公桌的那面墙上。他还在难度较大的节点上画上圆圈,以提醒自己时刻注意。

  当面对“会不会压力太大”的问题时,董宇辉微微一笑:“每天解决一个问题,不用想太多,想太多反而走不快。”

  (源自《中国科学报》 2021-06-11 第4版 综合 地址:http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2021/6/363237.shtm)


 
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