1同步輻射技術(shù)同步輻射（synchrotronradiation）是速度接近光速的帶電粒子在磁場中做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)放出的電磁輻射，具有能量高、亮度大、發(fā)射度低、脈沖時(shí)間短、能量連續(xù)可調(diào)等優(yōu)異特性。固體物理學(xué)家將其應(yīng)用于X射線譜學(xué)研究領(lǐng)域，發(fā)展出了一大批先進(jìn)的X射線譜學(xué)技術(shù)。本項(xiàng)目主要應(yīng)用X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（XAFS）、同步輻射X射線衍射（SR-XRD）、同步輻射X射線熒光分析（SR-XRF）等技術(shù)，用以解析礦物及其分解過程中間產(chǎn)物的物相和電子結(jié)構(gòu)信息，監(jiān)測礦物在生物冶金過程中轉(zhuǎn)化過程和元素遷移，以及闡述微生物與礦物間相互作用對礦物表面元素分布的影響。2譜學(xué)技術(shù)XRD技術(shù)是應(yīng)用最廣泛的X射線譜學(xué)技術(shù)之一，其中粉末衍射應(yīng)用較為廣泛，它可以給出固體結(jié)構(gòu)在多晶凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、實(shí)際晶體微結(jié)構(gòu)三個(gè)層次上的信息，而同步輻射XRD的分辨率為常規(guī)光源XRD的十倍以上。應(yīng)用本技術(shù)除了可以對礦物和礦物分解過程中間產(chǎn)物進(jìn)行表征之外，進(jìn)一步對數(shù)據(jù)進(jìn)行峰寬峰形、全譜擬合分析，還可以獲得各個(gè)物相晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶學(xué)參數(shù)。本項(xiàng)目利用同步輻射XRD技術(shù)對不同來源、不同成礦條件下的礦物進(jìn)行礦物化學(xué)成分、結(jié)晶度、純度、表面化學(xué)元素分布、晶格摻雜與缺陷、晶體結(jié)構(gòu)與類型等礦物學(xué)性質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)解析。應(yīng)用同步輻射gXRD技術(shù)進(jìn)行礦物微區(qū)物相的定性表征，分析礦物中微量、痕量物相所占的比例和其分布。應(yīng)用SR-XRD和gXRD技術(shù)解析生物冶金過程中的礦物溶解過程的中間產(chǎn)物。基于電化學(xué)原位檢測裝置，應(yīng)用原位XRD等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對界面電化學(xué)反應(yīng)過程和反應(yīng)產(chǎn)物的實(shí)時(shí)原位監(jiān)測。同步輻射XRD研究將在北京光源的4B9A實(shí)驗(yàn)站和上海光源的BL14B1線站上實(shí)施。BSRF的4B9A實(shí)驗(yàn)站也即衍射站，光束能量4-15keV，具有專用、兼用兩種用光模式，可進(jìn)行以下試驗(yàn)項(xiàng)目：X射線衍射（XRD）、X射線反射率（XRR）、小角散射（SAXS）、衍射異常精細(xì)結(jié)構(gòu)（DAFS）、XAFS；主要應(yīng)用于材料科學(xué)、納米科學(xué)、催化能源、生物科學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域。SSRF的BL14B1實(shí)驗(yàn)站也即X射線衍射光束線實(shí)驗(yàn)站，采用彎鐵光源，光子能量在4-22keV的范圍，定位于材料科學(xué)應(yīng)用的通用衍射線站，以多晶粉末、薄膜、納米材料等為主要研究對象，建成為以粉末晶體衍射實(shí)驗(yàn)方法為主，可同時(shí)開展納米和表面材料的掠入射（反常）衍射（GIXAD）、反射率、倒易空間mapping.DAFS測量等實(shí)驗(yàn)技術(shù)及動(dòng)態(tài)過程等研究。XAFS通常可以分成兩個(gè)部分：擴(kuò)展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（EXAFS）和X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)（XANES）oXAFS技術(shù)具有對中心吸收原子的局域結(jié)構(gòu)和化學(xué)環(huán)境敏感的特征，能夠在原子尺度上給出某一原子周圍幾個(gè)鄰近配位殼層的結(jié)構(gòu)信息，包括配位原子的種類及其與中心原子的距離、配位數(shù)、無序度等，并且XAFS可以研究固態(tài)、液態(tài)和氣體等幾乎所有凝聚態(tài)物質(zhì)的局域結(jié)構(gòu)。本技術(shù)將用來解析礦物分解過程中各元素原子電子結(jié)構(gòu)的變化，闡述礦物所經(jīng)歷的氧化還原反應(yīng)和元素遷移過程。本項(xiàng)目利用同步輻射XANES等技術(shù)研究微生物在礦物表面的吸附、生物膜及其胞外多聚物（EPS）的形成。應(yīng)用XAFS和XANES技術(shù)研究中間產(chǎn)物的電子結(jié)構(gòu)，解析礦物的價(jià)態(tài)變化和氧化還原反應(yīng)歷程，分析中間產(chǎn)物對礦物表面電荷傳遞與物質(zhì)遷移的影響。應(yīng)用原位XANES等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對界面電化學(xué)反應(yīng)過程和反應(yīng)產(chǎn)物的實(shí)時(shí)原位監(jiān)測。利用同步輻射XAFS和XANES技術(shù)研究生物冶金體系多元離子組分行為與機(jī)制，包括基本離子組元和實(shí)際礦石生物冶金體系伴生離子組元對硫化礦溶解過程的影響。同步輻射XAFS、XANES等的研究將在北京光源的1W1B、4W1B實(shí)驗(yàn)站和上海光源的BL14W1線站上實(shí)施。BSRF的1W1B實(shí)驗(yàn)站也即XAFS實(shí)驗(yàn)站，光束能量4-29keV,具有專用、兼用兩種用光模式，可進(jìn)行以下試驗(yàn)項(xiàng)目：透射XAFS、熒光XAFS；主要應(yīng)用于材料科學(xué)、納米科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、化學(xué)化工、能源催化、人文考古等學(xué)科領(lǐng)域。BSRF的4W1B實(shí)驗(yàn)站也即X射線熒光微分析實(shí)驗(yàn)站，準(zhǔn)單色光聚焦模式下光子能量為8-15keV，單色光聚焦模式下光子能量為5-18.5keV，使用專用用光模式，可進(jìn)行以下試驗(yàn)項(xiàng)目：XRF、微區(qū)XRF、微區(qū)XAFS；主要應(yīng)用于地質(zhì)礦產(chǎn)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)、人文考古、法學(xué)鑒定等學(xué)科領(lǐng)域°SSRF的BL14W1實(shí)驗(yàn)站也即X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜線站，是一個(gè)基于多極wiggler光源(MPW)的通用、高性能X射線吸收光譜實(shí)驗(yàn)裝置；本光束線站將主要用于高能量分辨、高光譜純度和高信噪比的X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜學(xué)研究，光子能量在聚焦模式下為4-22keV、非聚焦模式4-40kev，其主要技術(shù)指標(biāo)如下：對于土壤環(huán)境樣品和地質(zhì)樣品等有很多熒光本底的樣品中的重金屬元素的實(shí)際檢測限可望接近10ppm；對于金屬蛋白溶液樣品，檢測限可以達(dá)到20gM；通過調(diào)節(jié)wiggler的磁場強(qiáng)度，對于低濃度的K、Ca、V、Ti等低K能量邊的元素的檢測十分有利；更適合開展時(shí)間分辨的EXAFS并縮短快速掃描時(shí)間。XRF根據(jù)探測來自樣品的特征X射線的能量或波長，可以分析樣品中有何種元素，而計(jì)算相應(yīng)特征X射線的強(qiáng)度便可以得到該元素的含量以及分布。而同步輻射XRF技術(shù)的特點(diǎn)在于可以實(shí)現(xiàn)亞微米級(jí)的空間分辨，成為對微量元素進(jìn)行定量分析的高靈敏度的光子微探針，同時(shí)聯(lián)合EXAFS、XANES、CT(計(jì)算機(jī)斷層成像分析技術(shù))，能夠獲得非常有用的結(jié)構(gòu)、成分和形貌信息。本技術(shù)將用來分析微生物與礦物間相互作用對礦物表面元素分布的影響，即元素溶解的具體過程。本項(xiàng)目應(yīng)用XRF和XRF成像技術(shù)研究生物冶金體系下礦物表面元素的分布和變化，分析微生物對礦物表面元素溶解的具體影響。同步輻射XRF研究將在北京光源的4W1B實(shí)驗(yàn)站和上海光源的BL15U線站上實(shí)施。SSRF的BL15U實(shí)驗(yàn)站也即硬X射線微聚焦及應(yīng)用(微束)光束線站，采用真空室內(nèi)波蕩器作為光源，通過引出高次諧波使得光子能量在2-23keV連續(xù)可調(diào)；本試驗(yàn)站主要用于開展微束X射線熒光分析(p-XRF)、微束X射線譜學(xué)(p-XAFS)以及微束成像實(shí)驗(yàn)研究，具備原位分析樣品的元素組分、化學(xué)特性、物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其二維分布的能力；其空間分辨達(dá)到微米至亞微米量級(jí)，元素分析的靈敏度達(dá)到ppb級(jí)。（2）SCI分析報(bào)告截至2015年8月在SCI數(shù)據(jù)庫生物冶金研究領(lǐng)域以文章總數(shù)排名的世界前100位作者內(nèi)中南大學(xué)作者有19名。SCI文章總數(shù)為1961篇，其中中南大學(xué)獨(dú)占215篇，占10.9%，為所有文章機(jī)構(gòu)排名的第一位。近五年全世界共新增文章978篇，中南大學(xué)新增文章122篇，為世界新增文章總數(shù)的12.5%，且近三年來增速明顯，在目前同研究領(lǐng)域競爭者越來越多的情況下保持高水平增長。中南大學(xué)在冶金工程方面相比世界上其他研究機(jī)構(gòu)具有相當(dāng)大的優(yōu)