回顧晶體學(xué)的發(fā)展歷程不難看出，X射線技術(shù)在其中扮演了重要角色，功能強(qiáng)大的X射線激光器推動(dòng)著晶體學(xué)不斷前進(jìn)。

直擊物質(zhì)“心臟”

在美國(guó)加利福尼亞州帕洛阿爾托市附近的丘陵中，物理學(xué)家為世界上最快速的電子建造了一個(gè)“極端超越障礙訓(xùn)練場(chǎng)”。首先，粒子在一個(gè)長(zhǎng)達(dá)3公里的真空管內(nèi)加速到接近光速，然后它們將穿過一段磁鐵，并被猛烈扭曲。最終出現(xiàn)強(qiáng)烈X射線暴，使它們足以穿透鋼板。

不過，SLAC的科學(xué)家對(duì)武器并不感興趣。他們的機(jī)器是全世界功率最大的X射線自由電子激光(XFELs)發(fā)射器之一，也是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一種工具。結(jié)構(gòu)生物學(xué)家尤其能從XFELs中獲益匪淺。SLAC的激光器發(fā)射出的X射線脈沖短到足以捕獲分子運(yùn)動(dòng)的類似頻閃燈的圖片，并且強(qiáng)烈到足以為生物分子集群成像——這是傳統(tǒng)技術(shù)難以完成的。XFELs正賦予生物學(xué)家新的方法掃描潛在的藥物標(biāo)靶、探討光合作用粒子的結(jié)構(gòu)等。

“毫無疑問，XFELs是顛覆性技術(shù)。”伊利諾伊州芝加哥大學(xué)晶體學(xué)家Keith Moffat說，“到目前為止，它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了之前的技術(shù)，并正在改變?nèi)藗冏鍪碌姆绞��！盡offat也是XFELs發(fā)射器科學(xué)顧問委員會(huì)成員。

但XFELs也是備受爭(zhēng)議的技術(shù)，尤其是SLAC的直線性連續(xù)加速器光源(LCLS)更是如此。LCLS是世界上首個(gè)也是最大的XFELs發(fā)射器。2002年，面對(duì)研究人員的頻頻質(zhì)疑，美國(guó)能源部(DOE)牽頭開始建造LCLS。當(dāng)時(shí)許多人質(zhì)疑：即使假設(shè)這個(gè)未經(jīng)證實(shí)的技術(shù)能夠工作，LCLS未來的科學(xué)產(chǎn)出是否值得投入4.14億美元呢?

2009年LCLS開始運(yùn)行后，爭(zhēng)論逐漸消失，Moffat提到，“它按時(shí)按預(yù)算工作了，并且更突出、更方便”。日本緊跟其后，建造了自己的XFEL設(shè)備，歐洲則計(jì)劃了一個(gè)功率更大的設(shè)備，將于2015年啟動(dòng)。預(yù)計(jì)在未來幾年中，全球?qū)�XFELs的投入將達(dá)數(shù)十億美元。但要充分發(fā)揮其潛力，這些設(shè)備還必須克服更多的技術(shù)障礙，從推進(jìn)功率到更好地處理產(chǎn)生的數(shù)據(jù)等。

“物理學(xué)家、生物學(xué)家、激光科學(xué)家和高能密度學(xué)家—— 一個(gè)徹底的新團(tuán)體正在形成，因?yàn)槿藗儽仨毩私庀嚓P(guān)工作的所有程序�！比鸬錇跗账_拉大學(xué)分子生物物理學(xué)家Janos Hajdu說，“很多發(fā)展必須統(tǒng)合在一起，以便完成這項(xiàng)工作。”

當(dāng)然，在如此龐大復(fù)雜的晶體學(xué)領(lǐng)域，少不了女性科學(xué)家的身影。

另一半天空

“這是一個(gè)女性支配的科學(xué)領(lǐng)域�！�2004年一位教授在介紹晶體學(xué)家Judith Howard時(shí)這樣說道，當(dāng)時(shí)Howard獲得了英國(guó)布里斯托大學(xué)榮譽(yù)學(xué)位。

大約15年前，Howard收到一封信函，邀請(qǐng)她申請(qǐng)英國(guó)杜倫大學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)的一個(gè)新職位，但是這封邀請(qǐng)函有著令她討厭的措辭：“難道女性不應(yīng)擅長(zhǎng)這項(xiàng)工作嗎?”。她的博士生導(dǎo)師、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者Dorothy Hodgkin鼓勵(lì)她不要受這些評(píng)論的影響。Howard得到了這份工作，建立了世界領(lǐng)先的低溫可變溫度結(jié)構(gòu)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，并出任該�；瘜W(xué)系主任。之后，她被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員，并成為達(dá)拉謨跨學(xué)科生物物理學(xué)研究所創(chuàng)始所長(zhǎng)。

無論她們獲得的榮譽(yù)有多少，女性晶體學(xué)家總是屬于少數(shù)，但她們也是晶體學(xué)的先鋒。一個(gè)世紀(jì)以前，William Bragg和兒子Lawrence Bragg共同提出了X射線晶體學(xué)分析;1922年，Bragg招募Kathleen Lonsdale進(jìn)入他的實(shí)驗(yàn)室。在英國(guó)倫敦皇家研究院工作期間，Lonsdale確定了苯環(huán)的結(jié)構(gòu)，開展了金剛石研究，她也是兩位最早進(jìn)入皇家學(xué)會(huì)的女性科學(xué)家之一(1945年)，并且成為倫敦大學(xué)學(xué)院首位女性終身教授。