利用散裂中子源研究薄膜的特
性将有助于延长笔记本电脑电
池的寿命

散裂中子源能帮助科学家们研究用于蜂窝电话网络中超导微波器件的薄膜片这样的小样品

结构生物学    

    了解蛋白质的工作原理是解开生命之谜的一把金钥匙。作为酶，蛋白质对活细胞的化学反应起着催化作用。作为激素，蛋白质分子能够调节机体的发育，控制器官的活动。它们能使我们抵抗病毒的感染，但如果蛋白质发生变异或者将病毒包裹起来，就会使人病情恶化，患上癌症或者艾滋病之类的重症。为什么蛋白质的作用这样独特而多变呢？这主要取决于每一种分子的复杂形状，有的是椭球形，有的像碟子一样，有的又像哑铃。

    对微细蛋白质晶体来说，高亮度中子束流能够提供的信息可作为X射线的一种补充。实验表明，这种晶体在轨道空间站上可以生长到1立方毫米的大小，其所包含的微分子数目足以进行中子散射的研究。同样的，结合中子与X射线来研究蛋白质，将引起医药行业、农业和生物技术领域的极大兴趣。

    散裂中子源有助于研究酶的活性。将某块培养基掺入氘原子，利用中子散射技术，散裂中子源能够告诉科学家酶活性区域的位置，以及某种潜在药物黏附到该区域以阻止酶不良活动的可能性。

聚合物    

    上世纪40年代开始，工业界的化学家们开始合成一种叫做聚合物的巨分子，发明出来一种强度高重量轻的材料——塑料。在过去的60多年中，他们取得了一系列的成功：在汽车和飞机上（比如波音757喷气式飞机）应用的更加强韧、更加轻便的材料；警察身上的防弹背心；纺织用的合成纤维；民航机上常见的带有预开口的花生米袋等等。美国每年消耗的聚合物超过700亿磅（每磅约合0.45公斤），因此这些材料的研发引起了科学研究和工业领域的强烈兴趣。

    当化学工业生产含氟聚合物，用于制造不粘锅以及地毯防污剂时，环境污染作为副产品也困扰了我们。美国的北卡罗来纳大学的科学家们正在考虑如何才能更加洁净地生产塑料，以研究出一个不使用破坏臭氧的氯氟化碳、减少污水排放和有毒废物生成的绿色工艺过程。在这个绿色工艺中，将采用超临界二氧化碳（CO2）。超临界二氧化碳已被用作非毒性溶剂（例如去掉咖啡豆中的咖啡因），并作为可随时回收的“废气”。该过程中不会有纯二氧化碳释放到大气中，加重温室效应。但是，由于许多聚合物不溶于二氧化碳，所以美国橡树岭国家实验室和北卡罗来纳大学利用中子小角度散射来分析那些能够溶于CO2的聚合物的特点，并开发出能够使不溶于二氧化碳的物质悬浮在溶液中的乳化剂（去污剂），就像肥皂能够帮助油溶解在水中那样。散裂中子源所提供的详细信息，已经使科学家们了解到如何调节溶解的压力，使不可溶的聚合物变为可溶，或者在加工过程中，使它们于合适的时机从溶液中脱离开来，在新型聚合、萃取及清洁应用中达到控制溶解度的目的。

    利用散裂中子源，科学家们可以收集有关通讯光纤、用于小型化马达和发电机的金属玻璃（铁-硼）磁铁和可能用于蓄电池和燃料电池的离子导电玻璃方面更为详细的信息。散裂中子源将用来研究受污染的土壤和其他固化在玻璃里的核废料的长期稳定性。钴钛合金由于其生物学惰性，耐磨性和抗腐蚀性被用于医学植入，强中子束流有助于研究其整体性质及表面处理情况。另外在竞相开发新材料的电子工业中，中子散射还是研究非晶半导体结构和分子水平动力学（例如硅原子的结合）的重要工具，而且需要如散裂中子源那样更强的中子束流。