化学工具锦囊

SPring-8是什么?(初级篇)

小编在日本上博一的时候,就听说过SPring-8,那时是被和我一样刚来日本学无机材料专业的博士闺蜜常常在耳边感慨SPring-8,第一次听说的时候,心里很不屑的说那是神马东东,有啥用啊?春-8么?我们是有机专业,实在用不到这样高大上的东西,至于它有多么的高大上,到底能用来干什么,我听了那么多次,可惜都没有记住。。。(我的闺蜜看到这儿估计会气晕吧!)

所以开始正文介绍前,就引用维基百科里的解释吧,显得比较专业:

SPring-8Super Photon ring-8 GeV)是兵库县播磨科学公园都市内的大型同步辐射设施。该设施将电子加速、贮存而产生放射光以应用于科学研究及医疗之领域。其名称因其储存电子之最大加速能量为8 GeV而来。目前为世界上储存电子能量最高的第三代同步辐射设施。(引自维基百科)

—哦,这样啊。。。

—看懂了么?

—果然专业啊,说实话,不太懂。

其实听过SPring-8的名字的人不在少数,而实际去过的人却不多。不过说SPring-8是能为你服务的设施真的一点也不为过、一眼就让人望而生畏,对化学感兴趣的你,就一起来学习一下SP-8吧!

—什么?你对SPing-8不感兴趣啊! 别着急,先看看我们的 “8-博士”,也许你会转变想法吧! EnglishVersionBanner

1. SP-8是什么?

简单一点,先不管专家的吐槽,SP-8是「大型的X射线装置」! 对,没错。大家一听到X射线,浮现在脑中的应该是单晶X射线结构解析、X射线光电子能谱、粉末衍射、X射线荧光分析等、因研究领域不同对X射线的联想也不同。但是SPring-8是上述提到的这些测试中,能够达到世界最高水平的大型综合设施。

SP-8有40种以上光束线(beamline、或者简称line,光束)、各自有其擅长的测定,每种光束线有它的工作站,有的光束线是专为测定单晶结构,有的是X射线光电子能谱、还有的射线是EXAFS(X光吸收精细结构谱)各有所用,分工不同。 因为有40种以上的光束线、就拿X射线粉末衍射这一种测试线来说,也有专门针对小角度的测定(小角X射线衍射)的测试线、对低温物质测定的测试线,以及非正常压力下物质测定的测试线。比如高温高压光束线、能够探索地球内部及其它宇宙星体内部构造、常被”地质学、天文学”的研究者使用。 说到这儿,也是讲解SP-8比较费劲的地方了、当我们想用它时,大概浏览一下SP-8的主页,不清楚的地方很多,也不知该如何发问的人大有人在,没关系!这个记事就是给你这样的新手准备的。 首先作为基础篇,先知道最基本的吧!

  • SPring-8的是与英文spring-eight同音的念法,可别拆开念成S-P-ring-8啊!
  • SPring-8的“P”可是大写字母!

另外,以下这两点容易混乱的地方我们也要注意下:

  •  SPring-8的所属机构有好几个!SPring-8的所有权是理研RIKEN(对,就是前两天帖子里报道的发现113号元素的森田浩介就是理研的研究员)、负责SPring-8运营的是理研下属的“子机构”高辉度光科学研究中心(JASRI)、而SPring-8里的工作人员则所属SPRUC机构。

2016-01-03_10-55-41

  • 说到「SPring-8」、有时单指圆形「储蓄环」(图里巨大的环状建筑) 、另外有时候人们也把入射侧的射线加速器、圆形加速器、工作站等包括在内,也有的人把旁边SACLA,食堂、宿舍等附属设施及周边全部纳入统称「SPring-8」!

SPring-8

略懂皮毛的话,知道这些,应该问题就不大了吧!

2. SP-8能干什么呢?

这里依然不怕被吐槽的简单说下、对于合成类的化学研究者来说、SP-8最能发挥强项的地方主要在以下三点:

  • 1. 能够解析大学或研究所里的X射线仪器解析不了的单晶构造(当然肯定不是万无一失了)
  • 2. 对周期排列的分子、在表面排列的分子、比分子大的结构、纳米粒子的尺寸等用粉末X射线可以解析。
  • 3. 原子间距离和成键的原子数通过EXAFS能够解析。

SP-8的X射线非常强、能量分解非常厉害、且定向匹配,另外做测定的专业技术人员对射线精确调节,能实现研究室测定数据到不了的数量级,做到更加精确的测定。

SPring-8 produces light that is about one billion times more brilliant than conventional X-ray sources. (出自Spring-8主页

再举个具体的例子、好比单晶结构解析的R值是15%,结果论文悲剧了的人,如何补测都没法拿到好的数据的时候,就可以申请SP-8了!绝对是准确率较好的数据。由于其高能,高精度,说不定还能看到之前没发现的结构或者是溶剂等等。 还有、如果研究发现了活性非常好的催化剂,或者非常有意思的理化性质的高聚物,不知道它们结构的话,很难通过高水平杂志的审查,这时如果测一下上述第2、3项这样表征物性的数据,说不定能增加一些中稿的把握。

3、其他关于SP-8的基本知识

关于SP-8使用的注意事项(这些就只有在日本研究的读者才能用得到了)

  •  通常的测定、每年6月份申请,通过后这一年的下半年就可以去测,而十二月申请的则在第二年上半年测定。
  • 申请时间(叫做“shift 一次换班”)、8小时为一班(8小时 = 1shift),是最短的申请时间。不过通常都是以一天(3班24小时)为单位申请的人多一些。
  • 测定的话通常是早上10点到第二天早上10点为。因为申请一次不容易大多来测定的课题组申请连续两天测样,为了充分的利用宝贵以及昂贵的设施,很多课题组都是轮流24小时不间断实验。(去过的人一定深刻感受过那高强度通宵测样的疲惫甚至虚脱吧!)
  • 通常测定的出差费包括:兵库县的相生站的交通費+Bus单程710日元、住宿费一晚2000日元、消耗品费(什么都不用一次换班8小时也要花费10,560日元),这些是非专有项目的基本收费。对于学校等研究机构学术研究、数据不公开的专有项目的话一班在基本收费上还要加48万日元,1天的话就要150万日元。。。果然好东西就是贵啊!(具体收费SPring-8 user information
  • 吐槽一下食堂:每天除了乌冬和咖喱饭永恒不变,每天的两三份日替菜单都是提前一个月就定好了,没有啥选择,万一实验紧张错过了饭点,就只好那个每天十点开门六七点关门的便利店了,万一你连便利店时间都错过了,那么各种自动贩卖机就是最大的福利了,啤酒,巧克力,粥汤,泡面,没有想不到。。。对了,最重要的,此地不能刷卡,最近的ATM也得坐三站车…… (此吐槽来自小编一位去过SPring-8的闺蜜师妹提供,–咋这么多闺蜜!!!)

 

4、Eight-Hakase(八博士)

事实上SPring-8的主页里、专门推出了关于「八博士」的漫画介绍。这个漫画是物理学研究者画的,(小编感慨科学家果然万能),这漫画介绍也是被SP-8的常用用户以及内部职员广为流传的内容。

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“八博士”隆重登场8人(匹)博士

好了,这次基础篇先说到这里吧,以后有机会的话,再为大家做关于SPring-8更深入详细的介绍吧!

※注:这次介绍SPring-8的内容、只重点说了粉末XRD测定,对Rietveld分析、穆斯堡尔谱、UPS、XMCD等用途没有提到,另外,UV、IR、γ射线对结构物性解析的测定也没有提到,有关这些研究的人士请谅解。

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