钻石恒久远

“我以为在这里工作一定会很令人兴奋……我完全被这里的科学惊呆了。”安德鲁·哈里森(Andrew Harrison)笑着回忆起2013年参观钻石光源同步加速器(Diamond Light Source synchrotron)的经历，那次参观使他在几个月后被任命为该设施的首席执行官。

戴蒙德位于英国哈维尔，它为研究人员提供了强烈的光束，以探索原子的细节。哈里森显然对自己的工作感到自豪。他说，我们刚刚完成了10年的运营，从第一个用户到达到有9000个用户访问，我们的一些光束线是世界上最好的。

从他的办公室望去，视野被同步加速器大楼所占据:一个银色的圆环，光滑而充满未来感，直径有四分之一公里。在这里，600多名工作人员和科学家正在帮助来自世界各地的研究人员将戴蒙德的光芒应用到他们的科学中。

看到光明

在实验大厅里，站在环绕建筑外部曲线的人行道上，视野更加实用——全是混凝土块和钢梁。它看似静止，背景的嗡嗡声表明储存环正在努力工作:无线电频率将电子加速到接近光速，磁铁使它们在弯曲处偏转，从而产生从环中辐射出来的辐射爆发;光束比头发还窄，比太阳还要亮几十亿倍。

当我们在电路中忙碌时，玻璃幕墙的办公室滑过，墙上展示着同步加速器的科学:结构和模式;图表和方程式。展出的分子和材料揭示了同步加速器的六个科学小组所服务的不同学科，它们被迷人地称为“村庄”。我们毕竟是在英格兰农村。

哈里森说:“从生命科学，到物理科学、工程学、地球科学、古生物学、文化遗产……这听起来可能有点老套，但(研究)是如此多样化。”这听起来确实有点老套。但这听起来也很诚实。当我问在这里工作是什么感觉时，每个科学家都有相同的答案。

首席光束线科学家弗雷德·莫塞曼斯(Fred Mosselmans)从事同步加速器科学家已有20年，自戴蒙德第一次开设光束线以来，他就一直居住在光谱学村，现在他在那里运行I18光束线。在这段时间里，他研究了大脑、小行星、核废料，甚至玛丽玫瑰号的碎片。他似乎从来没有做过两次同样的事情。“(关于戴蒙德的)最好的事情之一是你能看到很多不同的科学。“(用户)有大量的科学问题，而我们拥有的技术有望解决这些问题，”莫塞尔曼斯谦虚地解释道。

“在过去的三四年里，我们已经从2D成像发展到了3D成像计算机断层扫描。我们正在使用两种不同的技术:x射线衍射断层扫描，我们可以在微米尺度上观察物种的分布，以及XRF，以获得样品本身中元素的分布。这种装置使他能够构建样品的3D图像，并观察它们发生的反应，这正是伦敦大学学院的安迪·比尔正在做的事情。

Beale正在探索如何为不同的催化剂定制3d打印支架来提高它们的性能，特别是碳支架上的镍纳米颗粒。莫塞尔曼斯指着他身后的一个屏幕，屏幕上显示着一个灰色的圆柱体:“实际上，我们是在工作状态下探测这根杆的内部，而不需要把它切开。”

在另一个屏幕上显示结果。“(打印方法)还不能产生我们感兴趣的纳米颗粒，”Beale解释说，“但这很好地说明了这种光束线如何为催化剂提供了新的见解……将空间和化学成分信息结合在一起。”我们称这种技术为催化化学断层扫描。”

他指着墙上，那里陈列着激光打印的艺术品复制品——这更多地证明了同步加速器科学的多样性。“同样的技术也被用于文化遗产，试图限制绘画的老化。”含铅颜料会与油画中的油发生反应，随着时间的推移，它会渗出。我们可以看到铅结构从最初的油漆到降解产物的演变，以帮助保护人员确定是否可以阻止或逆转这一过程。”

拐弯处

就在隔壁，在转弯处几度处，是I19光束线和它的首席科学家大卫·艾伦。像这里的许多工作人员一样，艾伦来自学术界，从未回头。“我们在这里看到了各种各样的科学;全世界都来看你。你和那些你在大学院系中通常不会遇到的人一起工作——工程师、软件开发人员等等，他们都必须走到一起，让整个事情正常运转。然后让它继续工作，他补充道，因为大多数设备都是独一无二的，是专门为光束线及其用户设计和建造的，比如格拉斯哥大学的罗斯·福根和爱丁堡大学的斯蒂芬·莫加奇目前正在使用的衍射仪和气体电池。

在控制室里，福根和莫加奇挤在一块屏幕前，与光束科学家莎拉·巴奈特一起工作。Barnett解释说:“这条光束线的一半工作对于化学家来说是‘标准的’x射线晶体学。”研究出了小分子晶体的结构。另一半则对晶体产生作用。所以你可能会施加气体或压力，或者用激光刺激它，看看它是如何改变结构的。今天，福根和莫加奇正在研究当前的mof材料，使用气体电池引入不同的气体。“当你把[MOFs]暴露在气体中时，它们通常会改变大小和形状。Moggach解释说:“这种装置的一个好处是，我们可以将它们暴露在高真空中，看看这些材料在取出溶剂时是否稳定，然后我们再放入气体。”

碰巧，财政部也是巴尼特的专业领域，但她指出，这不是常态;光束科学家必须是通才，在所有领域工作。她解释说:“我们不专注于某一特定领域，我们正在帮助每个来这里的人做他们特定的研究。”这种多功能性延伸到角色本身:既是科学家，又是顾问，又是工程师。“你会成为一个万事通，”艾伦补充道，“你必须了解正在发生的事情，比如‘为什么没有梁?——可能有101个原因。你总是在解决问题。”

喜气洋洋的微笑

最重要的问题之一是决定戴蒙德究竟应该去做什么研究——这是哈里森角色的关键部分。“在任何这样的机构中，挑战之一是想象你应该服务的科学将如何发展。所以我们和社区，和来我们这里的人交流。我们召开研讨会，以了解“你所在领域面临的最大挑战是什么?”“‘

在这个过程中，Diamond一直在稳步增长，增加了新的技术和光束线。“我们今天有28条(光束线)。我们还有另外五个项目的资金计划;我们要到2018年才能完成30条波束线。”伴随着新的光束将会出现新的员工，比如Rosa Arrigo。

在过去的两年里，Arrigo一直在表面和界面领域研究Versox(多功能软x射线)束流线，该束流线于7月上线。在戴蒙德之前，阿里戈是一名多相催化研究人员，也是同步加速器的常客。

Arrigo解释说:“(Versox)是由一群科学家提出的建议，他们想要一种表面敏感的技术，可以在接近材料使用环境的条件下研究材料。”

这意味着在光束线中能够有大气，而不是通常的高真空条件。当它投入使用时，这将是世界上压力最高的光束线——任何高达100毫巴的东西。“High”是一个相对的词，Arrigo笑着说。她解释说，虽然它与工业条件相差几个数量级，但它仍然比在超高真空下做实验信息量大得多。

Arrigo还没有和很多用户合作过，但她正享受着与其他村庄富有成效的交流。他说，我们与其他团队有很多互动。这是一个很好的多学科环境;你可以学到很多东西，你可以得到如何做得更好的想法。不过，我想知道，在同步加速器近在咫尺之际，等待这么长时间是不是一种折磨。她笑着说，喝完后我们再开一瓶。“我们对此感到非常兴奋。这就是科学家们想要做的。我们希望终于有了光束线，这样我们就可以开始做科学研究了。”