在深圳光明科学城，一座形似长剑的银色建筑正蓄势待发，静待“出鞘”。

这就是被央视《新闻联播》称为“超级光剑”的深圳自由电子激光装置，建成后，这座国之重器将以每秒百万次脉冲的X射线激光，开启人类观测微观世界的“超清模式”。

深圳自由电子激光装置全称叫深圳中能高重复频率X射线自由电子激光，是深圳光明科学城重大科技创新载体，也是全国第一台由地方主导投资建设的先进光源大科学装置，这个装置是目前全球仅有的3个重复频率达一百万赫兹的自由电子激光项目。

从2024年7月获批至今，这个总投资114亿元的“科技之剑”已吸引全球顶尖科学家汇聚，与上海硬X射线装置形成“双子星”格局，更与松山湖科学城携手构建大湾区创新共同体。

未来，它的每一道光束，都在叩击着新材料研发周期减半、生物医药研发效率跃升的产业变革之门。

从外观上看，深圳自由电子激光装置犹如一把蓄势待发的 “超级光剑”。

据设计方介绍，建筑设计灵感源自 “昆吾剑切玉如泥” 的传说，整体呈竹笋拔节状向上生长，屋顶线条恰似宝剑出鞘，将建筑美学与科研功能完美融合，尽显科技锋芒。

该装置于2024年7月可行性研究报告获正式批复，项目总投资114亿元，总建筑面积超35万平方米，规模宏大。目前各项建设工作正紧锣密鼓地推进。

它基于直线型超导加速器，是全新一代 X 射线相干光源大科学装置。全球仅中国和美国布局建设该类型装置，深圳自由电子激光装置将成为全球三台高重频自由电子激光装置之一，且是唯一一台优势波段位于极紫外至软 X 射线波段的同类型装置。

据介绍，建设这样的大科学装置面临着诸多挑战。在技术层面，需攻克高重复频率、高亮度 X 射线自由电子激光产生的难题，对超导加速器、光束线等关键技术要求极高。

例如，超导低温技术中心需确保超导加速器在极低温度下稳定运行，以实现电子的高速加速；超快激光技术中心要提供超短脉冲、高能量的激光，用于电子束的调制。

此外，工程建设方面，要保证超长跨度、超高精度的建筑施工，满足装置对稳定性、防震等严格要求，每一个环节都不容有失。

作为深圳首个通过国家发改委“窗口指导”的大科学装置，其2024年7月获批可研报告后，深光院（深圳先进光源研究院）迅速组建八大技术中心，从加速器技术到超快激光系统，全力攻克超高精度设备研制与复杂系统集成难题。

目前装置初步设计及概算正在优化，预先研究与实验条件建设同步推进，这座被列入2025年深圳市重大项目的“科技光剑”，正朝着照亮微观宇宙的目标稳步进发。

作为全球仅有的三台高重频自由电子激光项目之一，深圳自由电子激光装置不仅能够发出世界上最亮的软X射线和极紫外光，还将与规划中的同步辐射装置“交相辉映”，为材料科学、生命科学等领域提供革命性的研究手段。

它的建成将极大助力物质科学领域的原始创新，并为培养拔尖创新人才、汇聚全球顶尖人才提供重要平台，成为推动粤港澳大湾区乃至全国科技进步的重要力量。

深圳自由电子激光的核心突破在于其时空分辨率的颠覆性提升。传统同步辐射光源如同照相机，只能捕捉分子静态瞬间；而这台装置则以每秒百万次的高频脉冲，形成亮度超太阳百亿倍的极紫外与软X射线激光束，相当于一台超高速摄影机。它能实时追踪化学键断裂、蛋白质折叠等原子尺度的飞秒级动态过程，将微观研究带入“分子电影”时代。

独特波段设计使其成为不可替代的科研利器。相比上海SHINE聚焦硬X射线，深圳装置的优势波段（极紫外-软X射线）对轻元素更为敏感，特别适用于观测有机分子、生物组织及催化剂表面反应。中科院院士杨学明指出，该装置将引领新一代信息技术、生物医药、能源催化等领域的原始创新，为破解“卡脖子”技术提供全新视角。其光束线站设计可同时服务多学科实验，如同一座永不落幕的微观世界“观测站”。

这把“科技光剑”的锋芒将赋能产业前沿。在生物医药领域，它能解析病毒入侵细胞的瞬间机制，加速靶向药物设计；在新材料研发中，可实时观察电池充放电过程的离子运动，推动储能材料突破。

目前，深光院已与多家高新技术企业共建联合实验室，在高端科学仪器、红外激光3D打印、氢能催化剂等领域开展横向攻关，实践科技成果“沿途下蛋”。

这个装置的战略价值更辐射整个大湾区。作为粤港澳综合性国家科学中心的核心设施，该装置与东莞散裂中子源形成“双子星”互补。

据相关负责人介绍，它将满足芯片制造、精准医疗等产业的升级需求，推动大湾区形成高新技术集群。南科大同步建设的材料基因组大科学装置，正通过激光3D打印、非晶陶瓷等技术与深圳“20+8”产业集群对接，双装置协同有望将新材料研发周期与成本双双减半。

值得一的是，深圳自由电子激光装置是光明科学城创新版图的一块拼图。

“十四五”期间，深圳市在光明科学城这片99平方公里的热土上，布设了一系列重大科技创新载体：数学科学轴上，布设了“鹏城云脑Ⅲ”、国家超级计算深圳中心（二期）等；物质科学轴上，落子了深圳中能高重复频率X射线自由电子激光装置和材料基因组重大科技基础设施、特殊环境材料器件科学与应用研究设施；生命科学轴上，布局了脑解析与脑模拟重大科技基础设施、合成生物研究重大科技基础设施、光明科学城P3实验室。

目前，合成生物研究、脑解析与脑模拟、材料基因组三大科学设施已建成启用，其他设施也正加快建设。

随着一系列重大科技创新载体的布局和顶尖人才的不断涌入，光明科学城正逐渐成为世界级科学中心的核心承载区。通过教育、科技、人才的一体化发展，光明科学城不仅汇聚了一批批国内外顶尖科学家，还通过深化跨区域、跨机构、跨学科的合作，探索出了大湾区科技自立自强的“光明实践”。

在通往科技强国的道路上，“深圳光剑”即将出鞘，将以无尽的光芒照亮着中国基础研究的创新之路，为粤港澳大湾区建设国际科技创新中心提供坚实支撑。