2021年
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【中國科學(xué)報(bào)】“至簡”科學(xué)家董宇輝
文章來源:  2021-06-15
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  董宇輝 倪思潔攝

  ■本報(bào)記者 倪思潔

  董宇輝的辦公室里幾乎沒什么裝飾物,環(huán)顧四周,唯一“有點(diǎn)看頭”的就是墻上貼著的兩張大紙:一張印著高能同步輻射光源效果圖,另一張印著這個(gè)裝置的管理進(jìn)度表。

  董宇輝不喜歡把事情搞復(fù)雜?!按蟮乐梁啞笔撬钚械娜松軐W(xué)。

  然而,作為高能同步輻射光源副總經(jīng)理、中科院高能物理研究所副所長,董宇輝的哪項(xiàng)工作都不可能“簡單”。于是,在實(shí)踐中,他摸索出了一套化繁為簡的辦法:遇到復(fù)雜情況,做與不做的準(zhǔn)繩就是六個(gè)字——于國于民有利。

  “國家有需要,我就回來”

  追求“至簡”的董宇輝,日子過得并不寡淡。1997年,年僅27歲的董宇輝已經(jīng)是中科院物理研究所的博士后。在國際理論物理中心的資助下,這年9月,他去了意大利特倫托大學(xué)材料工程系進(jìn)行訪問研究,一年后成為客座研究員。這所大學(xué)位于意大利北部,緊鄰阿爾卑斯山,與奧地利接壤。董宇輝平時(shí)做做實(shí)驗(yàn)、寫寫文章。周末只要天氣好,他就和妻子出去看看風(fēng)景、徒步旅行。

  2000年,董宇輝純粹而平靜的生活中出現(xiàn)了一個(gè)新選項(xiàng)。他的老師、我國著名理論物理學(xué)家冼鼎昌院士告訴他,北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)改造工程需要建一個(gè)生物大分子晶體學(xué)實(shí)驗(yàn)站,希望他回國做這件事。

  董宇輝清楚這個(gè)裝置在老師心中的分量,更知道它對(duì)于我國生物大分子晶體學(xué)發(fā)展有多重要。我國生物大分子晶體學(xué)研究最早起步于20世紀(jì)60年代中期,曾獲得諸如豬胰島素空間結(jié)構(gòu)等重要成果,但是,隨著國際同步輻射大分子解析手段越來越強(qiáng),我國逐漸落后于國際發(fā)展潮流。國內(nèi)科研人員想做蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析,必須把樣品拿到國外去。冼鼎昌曾倍感愧疚:“我們欠生物學(xué)家一個(gè)情。”

  接到老師的邀請(qǐng)后,董宇輝告別了同事,和妻子一起回到國內(nèi)?!皼]有想太多,國家有需要,我就回來?!本瓦@樣,30歲出頭的董宇輝成為我國第一個(gè)同步輻射裝置生物大分子晶體學(xué)實(shí)驗(yàn)站設(shè)計(jì)建設(shè)的負(fù)責(zé)人,而這個(gè)實(shí)驗(yàn)站也成為他人生中主持的第一個(gè)大項(xiàng)目。

  實(shí)驗(yàn)站建設(shè)開始后,董宇輝經(jīng)常沒日沒夜地在一線調(diào)試。不過,他的日子依然純粹,董宇輝的“搭檔”是他的同門師弟、中科院高能物理研究所研究員劉鵬,兩個(gè)年輕人一個(gè)做上游的光束線,一個(gè)做下游的實(shí)驗(yàn)站,都奔向同一個(gè)目標(biāo)——把平臺(tái)建起來。

  “需要‘跨界’,那就‘跨’”

  建生物大分子晶體學(xué)實(shí)驗(yàn)站時(shí),董宇輝基本是邊學(xué)邊干。

  實(shí)驗(yàn)站建成后要為生物學(xué)家服務(wù),因此董宇輝必須知道生物學(xué)家在想什么、需要什么?!靶枰缃纭?,那就‘跨’?!辈牧蠈W(xué)科班出身的董宇輝心想。于是,不去實(shí)驗(yàn)站一線做調(diào)試的時(shí)候,董宇輝就窩在辦公室自學(xué)生物化學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)。

  2002年,生物大分子晶體學(xué)實(shí)驗(yàn)站試運(yùn)行成功。利用這一平臺(tái),我國第一次用自己的同步輻射專用設(shè)備采集到蛋白質(zhì)晶體完整、成套的衍射數(shù)據(jù)。

  2003年,非典疫情暴發(fā)之后,實(shí)驗(yàn)站正式向用戶開放。當(dāng)年12月,清華大學(xué)教授饒子和團(tuán)隊(duì)利用這一平臺(tái),解析出了世界上第一個(gè)SARS冠狀病毒蛋白質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu),并將成果發(fā)表于美國《國家科學(xué)院院刊》。

  2004年,中科院生物物理研究所常文瑞院士利用這一平臺(tái),測(cè)定了菠菜的光合膜蛋白晶體結(jié)構(gòu), 研究成果以封面形式發(fā)表于《自然》。

  生物大分子晶體學(xué)實(shí)驗(yàn)站推動(dòng)了我國分子生物學(xué)發(fā)展,也讓董宇輝成功“跨界”。

  沿著生物晶體學(xué)方向,董宇輝深入研究,首創(chuàng)出一種不需要反常散射或同晶置換即可解析全新蛋白結(jié)構(gòu)的新方法,被美國物理學(xué)會(huì)的同行評(píng)價(jià)為“相位解析問題上的重要進(jìn)展”。不僅如此,他還發(fā)明了對(duì)參與衍射的蛋白質(zhì)晶體尺寸進(jìn)行校正、使得必需的衍射畫面數(shù)目降低一個(gè)數(shù)量級(jí)等方法,推動(dòng)了X射線自由電子激光應(yīng)用于晶體結(jié)構(gòu)解析的技術(shù)進(jìn)步。

  “想太多反而走不快”

  生物大分子晶體學(xué)實(shí)驗(yàn)站取得的一系列重大成果,讓董宇輝覺得與有榮焉。但很快他心里就不安起來,“我們的機(jī)器太落后了”。

  在國外工作時(shí),董宇輝曾在英國做過同步輻射實(shí)驗(yàn),回國后他與國際同步輻射實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的聯(lián)系未曾中斷過。2008年,董宇輝得知,位于法國的歐洲同步輻射裝置正在策劃新一期改造。當(dāng)時(shí),我國在規(guī)劃建設(shè)第三代中能同步輻射光源——上海光源。而盡管上海光源可以達(dá)到當(dāng)時(shí)的世界先進(jìn)水平,但是一旦國外裝置完成升級(jí),我國就又將落后。

  “是否應(yīng)該新建一個(gè)光源?”董宇輝自問,“新建一個(gè)光源,必定要耗費(fèi)幾十億元的投資,你能給國家什么回報(bào)?”

  帶著疑問,董宇輝去世界各地調(diào)研同步輻射技術(shù)。最終,他得出兩個(gè)結(jié)論:一是未來國家工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)一定會(huì)需要國際最先進(jìn)的同步輻射裝置;二是我國的同步輻射技術(shù)與國際還有很大的差距。

  2008年,董宇輝醞釀并提出了在北京建設(shè)世界性能最高的第四代同步輻射光源——高能同步輻射光源(HEPS)的想法。而在開始建設(shè)這個(gè)光源之前,一定要先攻克技術(shù)上的難點(diǎn)。

  這一想法得到了來自國家的支持。為了解決技術(shù)瓶頸問題,國家發(fā)改委支持了HEPS驗(yàn)證裝置項(xiàng)目。驗(yàn)證裝置項(xiàng)目中,董宇輝擔(dān)任副經(jīng)理,負(fù)責(zé)光束線站實(shí)驗(yàn)技術(shù)的研發(fā)。經(jīng)過近十年的攻關(guān),2019年1月,HEPS驗(yàn)證裝置終于完成。

  2019年6月,HEPS項(xiàng)目正式開工。董宇輝又過起了邊學(xué)邊干的日子。他辦公室里有一本加速器物理學(xué)家、中國科學(xué)院院士陳佳洱主編的《加速器物理基礎(chǔ)》,書中夾了本寫滿推演公式的筆記本?!肮庠囱b置由加速器、光束線、實(shí)驗(yàn)站構(gòu)成,每一個(gè)部分又包含數(shù)不清的具體技術(shù)。我要能判斷技術(shù)狀態(tài),就要不斷學(xué)習(xí),不能拍腦袋做決定。”董宇輝說。

  HEPS項(xiàng)目的建設(shè)周期約6年半,預(yù)計(jì)2025年底竣工驗(yàn)收。為了做到心中有數(shù),董宇輝把工程管理進(jìn)度表貼在緊挨著辦公桌的那面墻上。他還在難度較大的節(jié)點(diǎn)上畫上圓圈,以提醒自己時(shí)刻注意。

  當(dāng)面對(duì)“會(huì)不會(huì)壓力太大”的問題時(shí),董宇輝微微一笑:“每天解決一個(gè)問題,不用想太多,想太多反而走不快?!?/p>

 ?。ㄔ醋浴吨袊茖W(xué)報(bào)》 2021-06-11 第4版 綜合 地址:http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2021/6/363237.shtm)


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