产学融合南方对话①|研究登火星航天服,加速离子到90%光速!德国这样的机构惠州也要建

南方+ 记者

在元素周期表中,有6个元素在这里发现或合成。它可以把离子加速到光速的90%,从而完成许多国际级的复杂实验。它还在研究一种材料,未来可能用于制造登陆火星时穿的航天服。

它就是德国GSI亥姆霍兹重离子研究中心(简称“中心”),是德国最大的科研机构——德国亥姆霍兹国家研究中心联合会的18个研究中心之一,每年迎来1500名全球学者交流。它的加速器装置国际领先,而惠州目前正在推进建设的两大科学装置中,就有一台类似的加速器装置。

亥姆霍兹重离子研究中心大门。

有强大的科研能力才可能产生先进的技术成果,从而推动相关产业的大发展。作为全球制造业强国,德国如何通过提高科研水平来推动成果转化,从而促进经济社会的发展?

Tobias Engert正在接受记者采访。

近日,南方报业传媒集团科交会深调研全媒体报道小组带着这个话题,专访了德国GSI亥姆霍兹重离子研究中心技术转移部(简称“中心”)负责人Tobias Engert博士。

多所高校联合成立超级研究机构

南方日报:请您先介绍一下亥姆霍兹重离子研究中心的基本情况。

Engert:中心是1969年成立的,当时由海德堡大学、达姆施塔特工业大学、马尔堡大学等几所大学发起成立,后来耶拿大学等高校也加入了,这些都是德国最顶尖的理工科大学和研究型大学。中心属于德国联邦政府、黑森州政府、图灵根州政府等所有,它们对中心都有资金和人员等方面的扶持。

我们主要的研究方向是核物理科学,以及材料科学、生物科学、生物物理学等领域。在研究这些学科的时候,我们需要一个加速器装置,所以目前正在推进一个叫FAIR的项目建设(注:FAIR即Facility for Antiproton and Ion Research,反质子和离子研究装置)。它是新研发建造的一种加速器,借助于这个装置我们可以做很多高难度的实验。

中心内的设备模型。

南方日报:中心的研究队伍规模如何?

Engert:现在中心有1450名员工,大部分是科研人员。此外,每年从世界各地还有约1500名客座学者过来交流。由于中心和很多大学合作,有些学生一边在学校学习,一边在这里做研究写论文,可以说是建立在高校基础上的研究机构,后续的人才储备有足够的保障。同时,我们在世界上有50多个国家的400多个合作伙伴,包括中国的兰州等地。

研究中心内景。

南方日报:可见,中心的研究方向非常高端,研究队伍庞大。它与外界的合作模式是怎样的?

Engert:除了正常的科研交流之外,我们有一种合作模式叫“in kind”。比如现在的FAIR项目,公司股东之一是瑞典政府,它可以给公司提供几百万到1000万元价值的资助,但不是直接把钱给中心。怎么给法?如果在这个项目研发过程中需要用到瑞典的某种技术,瑞典政府就会找拥有这种技术的企业与它合作,而包括技术费用在内的各种合作费用,是由瑞典政府向企业支付的。

这种合作模式是多方共赢的。首先,中心作为基础研究机构可以得到一些需要的技术,得以推进一些研究项目。瑞典国家政府通过支持研究活动,使得双方的技术碰撞,可能会借此研发出一些新产品,催生一些新产业,国家也会因此受益。企业和中心合作,如果催生了新产品,可以将它市场化进而实现盈利。

基础研究要着眼于长远

南方日报:中心主要从事的是基础科学的研究,普通人对它感到非常陌生。您怎么看基础科学研究与经济社会发展之间的关系?

Engert:基础研究从发现到科技成果的转化,可能要经过十年甚至几十年。比如激光理论于1917年由爱因斯坦提出,1928年德国一位物理学家通过实验验证它存在,1960年世界上第一个激光装置建成,到90年代很多与激光相关的产品进一步推向社会,比如DVD、打印机等等。可见,从理论提出到应用产品的诞生花了几十年,但它对经济社会发展产生了重大影响。

研究中心新建的绿色化厂房。

基础研究很重要,更重要的是对它的进一步发展。同一个技术会在新领域有多种用途,研究机构和企业可建立协作机制,一起推动它的大发展,在这个过程中就需要很多专业的科技人员长期投入。因此,基础研究及其再发展不是短期的,而是个长期的过程,从科研机构、研究人员到政府都要做好长期的准备。

普通人不理解基础研究和经济社会发展的关系,是因为他们现在还意识不到,今天我们发现的新技术,明天能创造更多的新产业和工作岗位。因此,大众应该要理解和接受这些基础科学的研究,以及在此基础上更进一步的发展。

记者正在参观研究中心。

南方日报:您刚才提到,基础研究的再发展可能会创造更多新产业,它是怎么推动的?

Engert:比如在投资和建设大型研究项目的时候,肯定会先考虑和设定一些研究方向或预期的研究成果。但在项目运营期内,可能会出现新的想法、新的研究发现,如果抓住机会使这些想法和发现变成新的科技成果,它就可能运用到经济社会活动中,这是这些大项目建设的第二个目标。从之前的预期目标,到第二个目标,这个过程可能需要几十年时间。因此,在基础研究的时候人们要用长远的眼光来看待。

德国有比较丰富的科研人才储备,有些目前已掌握的技术可能还没有应用到社会中,但它可以为未来的发展做准备。这也是德国培养后备人才,促进科技发展的一个思路。

南方日报:也就是说基础研究和经济社会的发展是密切相关的,但需要一个长期的投入和发展?

Engert:是这样的,非常正确!

期待与惠州开展科研合作

南方日报:中心作为德国最高端的研究机构之一,产生了多少科技成果?

Engert:我们在德国申请了专利的有130多个,在世界范围内有640多个专利。还有的研究成果向公众开放,有的根本没有申请专利。没申请专利的成果太多了,没法计算。

南方日报:这些成果有比较典型的转化案例吗?

Engert:上个世纪,GSI曾发现离子可以深入肿瘤进行治疗,从而研究出了国际领先的重离子治疗技术。随后,中心和西门子合作建造了海德堡离子肿瘤治疗中心。此后,西门子继续在这方面加大投入,在德国马尔堡、上海等地都有合作。这种成果转化不仅取得了较好的医疗效果,可以造福人类,而且企业的获益也很可观。但西门子和GSI的合作合同到2015年结束,所以GSI也在全球找合作伙伴。

研究中心合作国及地区旗帜。

南方日报:刚才提到,中心和世界各地学者都有交流,和很多地方开展的合作,和中国有合作吗?

Engert:过去4年和中国在科学方面的交流合作项目超过18个,其中就包括和兰州科研机构的合作。

南方日报:目前,中国的广东省在国家的支持下,正在建设珠三角国家大科学中心,培养国际一流的科技团队和人才,促进重大科学发现,并以此带动相关产业的发展。您怎么看这项计划?

Engert:广东的国家大科学中心的目标非常好,我对此很感兴趣。想提醒的是,推进过程中可能会出现一些不在计划之内的研究成果。如果研究团队能开发利用好这些成果,说不定会对经济社会发展产生非常重要的价值。所以,这一点想再次提醒,研究过程中会有意外的收获。

研究中心内的一张核元素图,上面有中文标识。

南方日报:目前,惠州正在打造两个大科学装置,和重离子与加速器有关。刚好中心也有这方面的研究,您对惠州的这项建设有什么建议?

Engert:我听说过这个建设计划,它们不论是在科技还是工业方面都会产生很多效益,这是个非常好的发展计划。作为一个城市,在打造这种研究型项目的时候,可能会优先考虑它对工业和经济方面带来的利益。但我认为,城市也要借此加强培养后备的科研团队和人才。这两个重大科学装置在一个城市,要投入大量资金和技术人员维持它的发展。

建议惠州一方面大力扶持更多科技型初创企业,让它们保持创新,作为未来发展的后续力量,并以此支撑这两个项目的长远发展。另一方面,要从多个层面去思考和衡量新技术成果。从这两个装置产生的技术成果如何应用到其他行业里面去?有一些现在可能想不到,但必须有科研人员去发掘它的各种应用领域。

比如,我们做加速器研究的时候,同时在纳米技术等新材料领域也取得了研究成果。之前,在一个很小的活动上意外认识了一个传统的化工企业,它也没想到会和做加速器的研究机构有关系。但经过双方的交流,现在拓展了一个应用领域,而且在很多方面有共同的研究兴趣和利益,目前保持着非常好的合作关系。

我们和兰州的大学和研究机构有合作,今年10月我将到兰州参加一个讲座,讨论的就是技术转移话题。届时,我将更多地了解中国,尤其是广东等地的发展情况。我也期待能有机会和惠州相关机构对话,探讨双方合作的可能性。

研究中心各时期重要科学家图谱。

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GSI和惠州的大科学装置有什么关系?

在目前的元素周期表中,有6种新化学元素是由德国GSI亥姆霍兹重离子研究中心发现或合成的,为107-112号元素。其中,112号是迄今为止最重的元素。该中心还可以将离子加速到光速的90%,使得多种极为复杂的实验成为可能。而这些研究都借助了一项必不可少的设施——加速器。

以元素命名的访问研究人员住所。

目前,该中心正在推进一个新的加速器项目建设,即FAIR(Facility for Antiproton and Ion Research),名为反质子和离子研究装置,它是一个新的,独特的国际加速器设施。建设的预算主要由德国联邦和相关州提供,部分资助来自欧洲和海外的国际伙伴。借助这个新的设施,可以推进多种高端的物理研究项目,为大约来自50个国家的3000名科学家提供研究机会。

距该中心万里之遥的广东惠州市,目前正在推进两大科学装置的建设,其中之一为强流重离子加速器,它的基本功能与德国GSI亥姆霍兹重离子研究中心的加速器大体类似。也就是说,当惠州的强流重离子加速器建成后,它也可以加速离子,甚至发现或合成新元素,做很多复杂的实验。

它的目标是建成国际领先水平的重离子加速器综合研究装置,建成后将为核物理和核天体物理基础研究创造国际领先水平的条件,为重离子束应用研究提供先进的实验平台,为核能开发、核安全及核技术应用提供理论、方法、技术和人才支撑。

这将使我国重离子科学研究从“紧跟”走向“并行”、并逐步实现“引领”,形成在国际上具有重大影响的重离子科学研究中心。在这些研究的基础上,还有可能在更多领域形成大量科技成果,并催生一些新产业,推动经济发展,造福人类社会。

【记者】刘光明宝 余嘉敏 发自德国

【摄像后期】梁维春

编辑 糜朝霞
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