美国先进光源升级推进，软X射线亮度将提升至少100倍

美国劳伦斯伯克利国家实验室正在推进先进光源(ALS)同步加速器升级项目，计划通过新一代光源技术提升软X射线实验能力，为量子材料、微电子、能源技术、生物结构研究和人工智能辅助科研提供更高精度的数据支撑。项目团队正按照2029年的目标推进相关工作。

先进光源自1993年投入运行以来，长期服务于软X射线、紫外、红外和硬X射线等波段研究。全球研究人员利用该设施产生的聚焦光束，从原子尺度观察分子和材料结构，相关成果已被超过18000篇论文引用，并支撑了多项重要基础研究。

此次升级完成后，ALS将产生更聚焦、亮度至少比现有水平高100倍的软X射线束。更高亮度和相干性的光束将帮助科研人员更清晰地探测材料的化学、磁性和电子特性，观察电子行为以及化学反应的实时变化，从而获得更细致、更精确的实验数据。

在量子技术方向，升级后的ALS将增强X射线散射和角分辨光电子能谱(ARPES)等研究能力，可在约10纳米尺度上分析量子材料和自旋电子器件中的电子分布，为量子器件设计提供实验依据。

微电子领域也是ALS升级的重要应用方向。该设施及其X射线光学中心曾为极紫外(EUV)光刻技术研究提供基础支撑。随着升级带来更高亮度，研究人员将进一步研究光刻胶材料在分子和纳米尺度上的反应过程，为超数值孔径极紫外光刻等下一代微芯片制造技术提供材料和工艺理解。

在能源技术方面，升级后的ALS将以更高空间和时间分辨率观察催化反应、电池材料激活、老化和失效等过程，帮助研究人员理解电池内部带电粒子结构变化和催化反应细节，为新型电池及相关能源系统开发提供依据。

生物研究同样将受益于此次改造。ALS将在X射线晶体学和小角X射线散射(SAXS)光束线上安装新的硬件和软件，并建设晶体学样品制备设施。这些能力可用于解析生物分子原子结构、研究蛋白质等生物分子的构象变化，并为药物研发提供实验支持。

此外，升级后的ALS将产生更高质量、更高通量的数据集，可用于训练人工智能模型，辅助预测物理和化学反应。结合样品处理机器人和自动化分析工具，研究团队希望进一步提高实验效率，加快从纳米尺度观测到材料创新的转化速度。