科学家们在世界重要科技会议——美国科学促进会年会上将讨论一个关键问题：英国长期实验设备（LDE)带来的便利。这是由于在长达两年的时间内，LDE使科学家们能够在不同条件下密切研究物质的原子和分子尺度的行为，这是世界范围内其他领域无法比拟的。

依托于英国的钻石光源（DLS）同步加速器，LDE制造出比阳光亮度亮100亿倍的超强同步辐射光用于穿透物质。但是区别于钻石光源的其他25个实验模式，LDE允许科学家们在一个较长的时间跨度研究材料的变化行为，这意味着实验可以不仅仅可以持续几小时或者几天，甚至可以长达数月乃至数年。

DLS的物理科学主任Trevor Rayment教授说：“同步加速器一直致力于为科学家充当实验工具，快速地收集短期实验结果。通过收集到的光束线，我们每天可以研究数以百计乃至数以千计的样本。这对于类似结构生物学这样的学科来说是至关重要的，这样的快速短期性实验在DLS也十分常见。但是我们知道，许多科学问题实际上需要在一个极慢的时间尺度内进行实验研究，这种研究通常不会依循直觉，很难事先做好周全的计划，也很难成功。可喜的是DLS的新型LDE设备已经能够支持研究者们进行长期的实验，特别是在制作高性能电池、提升药物在高温环境下的药效、检测用于英国GDF组织处理放射性材料的特种水泥时，起到了很好的效果。

LDE是一种特殊的设备资源，用来解决其他地方解决不了的问题。用DLS的同步光照射样品比一般实验室用显微镜好太多。它能够在一个较长时间段内可以对材料进行深度探究，也可调整温度或湿度等条件，这意味着科学家们可以在不同的环境分析材料的长期变化行为。

材料的长期变化行为从未被这样细致研究过，LDE开辟了新的研究视野：即材料长期在不同条件下的原子尺度的相互作用。

DLS近期提出一项关键性的研究议题，就是观测核废料水泥在渐变成水化物的一个长期变化行为。这项研究由来自Sheffield大学的Corkhill博士带领展开，这对于英国在放射性物质处理的政策上影响意义深远。

Claire说道：“英国政府计划将最危险的放射性废料埋在地下的一个处理设施中——这个地质处理设施在地表以下200-1000米之间。然而伦敦地铁最深也只有地下65米的深度。”

“因为放射性物质要花上百年甚至上千年才能被衰变到安全级别，这个设施也需要置于地下一段非常长的时间。这也是我们的研究对于能源研究的意义所在。我们团队在经过两年对水泥分子及水分子的化学反应研究后，已经可以推测更长时间后的影响。”

Claire将于2月14日举办的AAAS国际会议上阐述他们这项关于放射性废料处置的开创性工作。在名为“清洁能源解决方案”：21世纪长尺度物理学能给我们带来什么？的讨论会上，Claire同时也将组建三位杰出的能源科学家参与的座谈小组探讨这个问题。

与此同时，团队将阐述他们的独立研究项目，给观众直观地呈现一套针对全球变暖问题的实用可行的解决方案。如何面对气候变化带来的挑战？这也是在LDE等尖端设备的支持下，Claire等科学家想要实现的终极目标。除了能源研究，LDE还能提供给科学家很多方面的支持。DLS每年发出一次呼吁，机构外的科学家可以选择他们认为最感兴趣的研究来进行进一步的深入研究。Chiu Tang教授是I11和LDE的主要科学家成员之一。他说：“我们致力于给那些依托于现有实验设备完成不了的实验提供支持，同时也是我们所探索的——任何其他方法解决不了的问题以及之前被认为不可能的新现象。”

扩展：基于LDE设备的更多能源方面的研究

世界顶尖的LDE设备是诸多不同科学领域的研究资源。近期的扩展使得一次同时可进行的实验由6个增加到20个。

目前科学家正在研究北极冰长期融化的模式，土星的冰卫星形成之后可能发生的反应，以及普通药物在模拟亚洲与大洋洲的高湿度环境条件下的一系列反应。

但是，LDE只有对能源研究领域来说，是极其有用的。当我们面临能源资源未来的问题时，研究能源材料结构及其长期变化行为对于改进材料性能及其使用效率是至关重要的。

除了Claire教授带领研究的放射性废弃物实验，LDE也同时进行着该领域的另外两个实验研究。对于锂离子电池的研究试图分析其使用期间阴极降解对于电池性能削弱的影响。这项研究对于延长一系列产品的电池寿命十分重要，并且可以使得电池能源的应用更加广泛。

研究进一步着眼于金属有机骨架（MOFs）的获碳势能。这类物质的笼状结构有助于吸引并且束缚外界的碳原子。与此同时，这样可以为解决大量工业含碳废气排到空气中带来的危害提供有效途径。

然而科学家需要明白，MOFs能在很长的时间区间内持续工作。这也解释了为什么要在LDE设备上开展一个长达两年、在原子层面进行降解的测试和分析实验。

除了已介绍的，还有很多其他实验研究项目，尖端LDE设备都给不同领域的科学家们提供一个广泛的实验平台，这是世界上任何其他地方都无法比拟的。

新材料在线编译整理——翻译：蒋恒星     校正：摩天