

上周,我们前往纽约长岛,参观了世界上最先进的粒子加速器之一。 ocasião:正式启用。任务:看看它可能很快会为我们的日常生活带来哪些技术进步。
在容纳 国家同步辐射光源 II(NSLS-II)的仓库式建筑内部,这座加速器被政治人物们带到了舞台上。能源部长欧内斯特·蒙尼兹、纽约州参议员查克·舒默和纽约州众议员李·泽尔丁发表了各自的讲话,以奉献该设施,而科学家、技术人员和其他知名人士则在一旁观看。
“这是下一个大事的开端,”布鲁克海文国家实验室(BNL)主任多恩·吉布斯告诉人群。
在这种情况下,“大”是一个轻描淡写的说法。NSLS-II 配备了 843 个巨大的磁铁,排列成周长半英里的圆形。每个磁铁的精度达到 30 微米,比一薄片铝箔还薄,它们共同将接近光速的电子弯曲成圆形光束。光束弯曲的地方,x 射线就会泄漏出来——NSLS-II 产生的 x 射线比牙科或医疗办公室中的 x 射线强 1000 万倍;即使与位于街对面(现已关闭)的第一代国家同步辐射光源相比,新机器的 x 射线也要亮 10,000 倍。
如此强大的 x 射线的用途几乎是无穷无尽的。随着 x 射线(以及红外线和紫外线)从主环泄漏出来,科学家们正用仪器等待着它们,以观察科学样品并进行实验。一个束线可能研究用于太阳能电池板的纳米材料,另一个束线则研究生物蛋白质的结构。
NSLS-II 目前有七个束线正在运行,但最多可容纳 60 个束线车间。同意向公众发布您的研究成果可以获得免费的“束流时间”,但像 IBM、GE 和 GM 这样的公司愿意支付每小时约 400 美元的费用,以期为其发现申请专利。最终,每年可能有高达 4000 名科学家可以使用该设施——并且期望很高。以下是 NSLS-II 可能为您的未来带来的一些事物。
更好的电池
过去,电池研究人员会反复试验现有设计,直到获得更高效的电池。“我们说,嗯,那个工作得更好,但我们不知道为什么,”BNL 能源储存集成中心主任 Esther Takeuchi 说。基本上必须摧毁电池才能了解其内部发生的情况。在 NSLS-II,研究人员可以观察电池原型在充电周期中的情况——并确切了解正在发生什么。希望是,通过观察电池等材料“在运行中”(学术术语,意为“在工作时”),研究人员终于可以实现我们一直期待的:一部永远不会没电的手机!(好吧,这可能只是我的愿望清单。)更有可能的是,我们将看到 NSLS-II 涌现出最适合储存风能和太阳能发电的电池技术,从而使这些能源来源更加一致并对电网更有用。
更多令人惊叹的材料
说到电网:研究人员计划使用的另一种方法是研究纳米材料,包括那些可能改善能源分配和发电的材料。“纳米材料”顺便说一下,基本上涵盖了十亿分之一米的尺度。原子级别的工程可能会使科学家开发出比当今任何电线 导电性更好的材料,可以 阻止飞弹,自我修复,甚至可能 帮助我们在黑暗中看见。有了 NSLS-II 的强大光线,研究人员可以极其近距离地观察材料,并进行调整,嗯,纳米尺度。
更智能的药物
BNL 的第一代光源主要用于化学家、物理学家和工程师检查人造材料、岩石以及在微小尺度上探索物理世界。但事实证明,该实验室第一代光源上进行的年度研究中约有 40% 涉及生物学。其中大多数研究人员涌向 NSLS 来解码蛋白质的结构——因为一些药物的作用是 与体内的蛋白质结合,人们认为,了解其确切构成可能会导致更有效的药物。这类工作将在 NSLS-II 继续进行,制药公司和医学研究人员将致力于开发新一代药物。
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