离子束应用中心专注于纳米分辨率的质子束可用于多种应用，包括材料科学研究、生物细胞成像、纳米加工以及法医和遗产样本的研究项目。(照片：新加坡国立大学)

原子能机构和新加坡国立大学离子束应用中心(CIBA)同意开展联合工作，加强加速器科学和技术在多学科应用中的使用，包括材料科学和文化遗产到癌症护理。这是东南亚国家第一个原子能机构合作中心。

根据本周签署的新协议，原子能机构指定 CIBA 为 IAEA 合作中心，直至 2027 年。CIBA 的核心设施是离子束加速器，用于多学科研究。CIBA 可以产生高能 (MeV) 质子和 α 束。通过使用 CIBA 开发的尖端纳米聚焦系统，它最近产生了小至 10 nm 的束斑尺寸，这是世界上其他任何地方都没有实现的。一缕头发的宽度约为 100 000 纳米。

“原子能机构重视 CIBA 的创新研发方法，以及其用于开发基于快离子的新技术的无与伦比的研究基础设施，”原子能机构副总干事兼核科学与应用司司长纳贾特·莫赫塔尔说。“我们已经在材料科学、量子科学、文化遗产和法医学领域合作多年。我真的很高兴我们正在将我们的合作提升到一个新的水平。”

通过利用来自加速器的快离子探索原子水平的材料成分和特性，专家们可以研究和开发用于绿色技术的新材料，例如用于太阳能转换的改进光伏电池和用于能量存储的先进析氢过程。新的合作中心还将使用基于加速器的技术来确定食品包装、食品补充剂、玩具及其包装材料等的来源和真实性，以提高公众意识和安全性。

新加坡国立大学理学院研究与发展副院长 Koh Lian Pin 教授表示：“CIBA 被指定为 IAEA 合作中心，证明了我们研究人员的高质量创新和专业知识。” “合作中心将利用基于加速器的技术，研究从材料科学到放射生物学等高度相关的研究主题。我们期待与原子能机构合作，通过地方、区域和全球研究伙伴关系促进知识转让和能力建设，为现实世界问题制定解决方案。”

CIBA 的核显微镜光束线可以检测低至百万分之一的元素，并以亚微米分辨率可视化它们的分布。这些能力将用于研究材料的成分、结构、来源以及用于创造文化遗产的技术。这与新加坡高度相关，因为该城市过去和现在都是亚太地区的贸易中心。这项工作将与新加坡同步加速器光源和新加坡国家遗产委员会合作完成。作为新合作中心计划的一部分，原子能机构关于世界遗产核分析技术的新网络研讨会系列第一场会议将于 2023 年 10 月 3 日在新加坡举行。

一名研究人员在 CIBA 为芯片实验室样品准备进料线。该合作中心将利用 CIBA 开发的质子束写入技术来制造纳米流体芯片实验室技术，以实现单 DNA 分子检测，用于分子生物学分析，例如用于临床诊断和药物开发的基因测序。(照片：新加坡国立大学)亚细胞成像和照射

利用 CIBA 提供的高度聚焦离子束功能的另一个新颖应用是放射生物学的亚细胞照射。今年早些时候，国际原子能机构启动了一个关于使用基于加速器的技术的亚细胞成像和辐照的新协调研究项目(F11024)，CIBA 将于下周主办该项目的第一次协调会议。

500 nm(亚细胞)水平的活细胞离子束照射使得研究单个细胞器(例如癌症治疗中的线粒体)对辐射损伤的反应成为可能。基于离子束的成像技术可以通过纳米颗粒的摄取提供有关药物输送的信息，以研究放射增敏效应，从而有可能提高放射治疗的疗效。

该项目的主要目标是开发加速器技术，通过质子束疗法(现有的最先进的放射癌症治疗形式之一)改进和更好地控制肿瘤。新型基于量子科学的探测器将用于生物成像，这将使科学家能够非侵入性地实时观察生物功能。

新加坡国立大学副教授兼项目参与者 Andrew Bettiol 表示：“加速器技术在研究辐射对生物细胞的影响方面发挥着至关重要的作用，为 DNA 损伤和细胞反应提供了宝贵的见解。” “这些发现有可能转化为临床试验，最终提高放射治疗的效果。”

来自 13 个国家和该地区原子能机构合作中心(包括澳大利亚核科学技术组织和日本国家量子科学技术研究所)以及新加坡国立大学 CIBA 的专家将共同致力于这个为期五年的项目。