光的利用和开发是人类文明史的一部分。1879年，电灯的发明照亮了黑夜；1895年，X射线的运用使得我们能够透视肉眼看不到的世界；20世纪初，更亮更纯的激光被用于研究单个原子；1947年，科学家发现当自由电子做环形高速运动时会发射电磁辐射，由此人类再添探索微观世界的利器。毫不夸张地说，每引出一束同步辐射光就能照亮一个学科领域里一些不为人知的“阴影”和“角落”。

《同步辐射：从发现到科学应用》作者在日常工作中经常用到同步辐射光源来进行科学研究。在接触和学习同步辐射相关知识的过程中，发现目前国内已出版的同步辐射类书籍对于非专业学科背景的读者而言比较晦涩难懂。基于此，本书将以通俗的语言，采用科学原理与科学故事相互贯穿的写作手法，聚焦于物质科学领域的诸多科学问题，着重介绍同步辐射在物质科学领域的应用，希望能为物质科学领域的读者提供专业的“指南”作用。

本书可供从事材料科学、化学、生命科学、物理学、医药学、环境科学等学科领域的高等院校和科研院所的科研人员及研究生参考。希望本书可以成为同步辐射物质科学领域的入门读物，能为物质科学领域的研究者初步了解同步辐射技术提供指导。

第1章 光的故事

人类文明的发展，始终与光相伴。从电灯、X光到激光，更亮、更强的光源照亮了一个个研究领域。迅速发展的同步辐射，更是凭借其无可比拟的优异特性，成为了人们进一步探索物质世界的“眼睛”。第1章主要介绍同步辐射光源的产生原理、基础装置、发展历史以及应用优势，旨在让读者对同步辐射有初步了解，积淀“内力”。

第2章 光与物质科学的交汇

宏观上，蓝天红霞、七彩霓虹、海市蜃楼，光与物质的相互作用带来一场场视觉盛宴；微观下，异常散射、精细吸收、能量转移，光子与粒子的碰撞奠定一个个表征基础。无论宏观还是微观，光与物质的交汇都使我们认识到自然的美丽、科学的真谛。第2章主要介绍同步辐射的应用基础，帮助读者们了解“招式”。

第3章 揭开物质的面纱

天为什么是蓝色的？草为什么是绿色的？水是什么？空气又是什么？从远古走来，人类一直探索这个世界的真相。20世纪50年代中后期，同步辐射的发现为这份未知的好奇注入了一股强大的动力，使得人类对物质的认知扩展至微观，甚至是原子水平。人类对世界的探索永无止境，同步辐射必将在人类探索史上留下浓墨重彩的一笔。

第4章 捕捉物质每个演变瞬间

瞬间即是时间上的须臾片刻，是一个无时无刻不在发生的动作。物质世界中存在各种各样的瞬间，它可以是物质从成核到长大的某一个片段，也可以是物质转化过程中的某一个驻足停留，或者是外界干扰下的那一份稍纵即逝的状态。瞬间给了我们一个驻足停留的时刻，而同步辐射技术将瞬息万变的物质世界捕捉和解析，从时间到空间描绘出它们的变化轨迹。

第3、4章以具体的科学问题为导向，结合经典案例，详细地阐述同步辐射在物质科学领域如何明析物质的组成与结构、如何探索物质的化学环境；如何原位捕捉物质变化过程及相互作用，包括物质的成核生长，在能源存储与转换以及多场调控过程中物质的演变，助力读者进行“沙盘推演”。

第五章 同步辐射光源世界大观

当今世界上拥有同步辐射光源的国家和地区呈现加速增长的趋势，光源软硬件更新换代的速度及性能的提升也较上世纪迅猛，同步辐射光源的全球化竞争在日趋激烈。基于此，本章将提供一个全球化的视角，让读者更好地了解当今世界同步辐射光源的发展现状。第5章概述了全球同步辐射光源的分布，提炼了典型光源的特色，为有同步辐射测试需求的读者提供“装备地图”。第6章则对全书进行了总结与展望，展示了作者的思考。

作者简介

付 磊，本科毕业于武汉大学化学学院，博士毕业于中国科学院化学研究所，国家自然科学基金委杰出青年基金获得者。于美国洛斯阿拉莫斯国家实验室从事博士后研究，后加入北京大学，任副研究员，现任武汉大学教授、博导。研究兴趣包括：原子制造、液态金属新兴应用。在利用同步辐射技术研究原子晶体生长机制方面具有丰富的经验。

何建华，本科毕业于北京大学技术物理系，博士毕业于中国科学院上海原子核研究所，2009年入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选。多年从事同步辐射装置技术及其应用研究，参加了国家大科学工程上海光源前期研究、工程建造、开放运行及后续光束线站建设等工作。现任武汉大学教授、博导，主要从事先进同步辐射光源技术研究与装置建设工作。

曾梦琪，本科和博士毕业于武汉大学化学与分子科学学院，入选“国家级高层次人才计划青年项目”“博士后创新人才支持计划”。目前在武汉大学工作，任副教授、博导，主要研究方向是以器件应用为导向的二维材料的精准合成。