──專訪ICAS 2017秘書長，清華大學化學系教授林金明
分析測試百科網訊 分析化學的發展，趕上了歷史最好時期。全球學者對生命科學領域的探索，打開了全新的分析化學研究空間。而對于中國的分析化學學者，經歷了改革開放后三十余年的高速發展，尤其是近十年來的快速發展，逐漸在向世界一流水平靠近。
“我國的分析化學，在部分領域，已經達到世界先進水平，未來的目標是能夠在某些領域引領世界，出現由我國學者提出分析化學新概念、新原理。過去30多年來，從不夠先進，經過追趕，逐漸縮短到只慢一步、慢一毫米的前沿水平，直至未來能夠快人家一毫米的目標。”清華大學化學系教授林金明說。
2017年5月5-8日，由中國化學會(CCS)及國際純粹與應用化學聯盟 (IUPAC)聯合主辦的2017國際分析科學大會(ICAS 2017)將在海南舉辦。汪爾康院士擔任名譽主席，中國化學會分析化學學科委員會主任楊秀榮院士擔任主席。
在我國首次舉辦分析化學學科領域的綜合性國際學術交流會議前夕，分析測試百科網采訪了本次大會的秘書長，清華大學化學系林金明教授。
“我很樂意做這件事，希望通過我們的努力，進一步促進我國分析化學界與世界的交流。”林金明說。
清華大學教授 林金明
分析儀器使分析化學實現跨越式發展
“早在公元前3000年甚至公元5000年前，古代埃及人就已知稱量的技術。最早出現的分析用儀器當推等臂天平，在許許多多的文獻報道中能夠發現對這一稱重裝置的描述，但是等臂天平用于分析，當在中世紀用于試金法之中。數千年前，人們已經能夠使用試金石以鑒定金的成色，通過火燒的方式來識別銅和金，這就是早期的元素分析。再到后來的‘煉丹術’ 等各種方法基本上都與元素有關系。”林金明說。
林金明把分析化學在方法學上的發展分成三個階段，遠古時期的分析化學，集中于簡單的稱量以及對物質體積的判斷。經過長期的發展，滴定管的出現，天平和量筒的使用得到了完美的結合，形成了近代的分析化學，也被稱為容量分析方法。天平和量筒這兩個最簡單的工具，構成了最基礎的分析化學單元，在此基礎上，發現了一些元素、化合物，逐漸建立了基礎的分析化學理論。
“近一百年來，特別是第二次世界大戰之后，隨著光譜、色譜、質譜、電化學等分析儀器理論和技術的出現與發展，分析化學融合了數學、物理、化學、生物學、信息科學等多學科的內容，形成了一門交叉的學科，逐漸從工具發展成為一門初具規模的科學，形成了跨越式的發展。”林金明說。
也因此，2017年5月5-8日即將在海南國際會展中心召開的國際分析科學大學，主題定為 “分析化學-從工具到科學”。
以色譜、質譜發展為例，20世紀初科學技術迅速發展，石油、分子生物學和遺傳工程等新領域興起，由于這些物質成分復雜，將這些成分進行分離就成了需要解決的問題，色譜技術的出現給小分子的分離和分析帶來了很大的機會，其中氣相色譜的出現使得揮發性和半揮發性的物質得以分離，而對于一些較大的分子，比如醫藥中的一些難揮發的高沸點物質，氣相色譜就顯示出了局限性，于是就出現了液相色譜。
從上個世紀80年代直到本世紀初，以往的技術已經滿足不了蛋白質、基因等更大分子的檢測需求，于是就出現了電泳、毛細管電泳等技術，這項技術目前還在不斷發展和完善之中。
物質分離之后就需要高靈敏的，選擇性好的檢測器與之匹配完成不同成分的檢測。除了電導、紫外、熒光等檢測器，質譜是至今為止最典型的檢測技術。
在光譜方面，近100年來，也獲得了超常規的快速發展。從面對的研究對象來看，有分子光譜、原子光譜；從光譜波長來看，有可見、紫外、紅外等光譜；從光譜的產生方式來看，又可分為吸收、發射、散射等光譜……
“近100年來，這些分析方法的發展形成了相應的分析儀器理論，分析化學學科的發展也亦步亦趨。”林金明說。
分析化學從早期的定性研究，逐漸發展到定量分析，分析的對象，也從早期的元素分析，逐漸發展到了對小分子的研究，以及如今仍然處于熱點的蛋白質、DNA等生物大分子的研究。在研究進展方面，分析工具的不斷發展，給科學家們創造了研究新問題的可能性。也因此，在諾貝爾獎歷史上，諸多分析儀器理論或技術發明人獲得了諾貝爾獎。“尤其在質譜領域，有多位科學家獲得了諾貝爾獎。”林金明說。
分析化學已成為人民生活保障的重要手段
“分析化學經常被人們比喻為現代科學技術的‘眼睛’，一個國家分析化學發展得好，科技水平就容易獲得提高。”林金明說，“比如鋼鐵中的微量元素對它的品質影響很關鍵，如果我們沒有辦法分析和檢測，就很難做出高質量的鋼材。”
“無論對于材料還是人們的生活品質，分析化學都起著重要的保障作用。”林金明說，“過去，我們國家比較貧窮，物質相對比較匱乏，對于物質數量的追求是人們的重要目標。通過各種手段增加物質數量和創造新物質是科研領域重中之重。甚至創造出許許多多危害人體健康、危害自然界的新物質或者新的生物品種。但是，經過近10多年來的各種環境事件、食品安全、醫藥品事故以及目前嚴重的霧霾現象，人們逐漸開始重視分析化學的作用，大力投資分析儀器的研發，鼓勵分析方法的創新。
“與其他產業相比，分析儀器的制造和銷售規模往往都不是很大，產生的直接經濟效益也不高，在GDP主導的思維下，這一塊就很容易被人忽視。近三十年來，我國分析儀器的發展可謂突飛猛進，但與世界發達國家相比，還有差距。而對于這個銷售量不大，產生的直接經濟效益不多的行業，因為它牽涉到人民生活的方方面面，又代表了一個國家科學技術的水平，更應該重視和扶持。” 林金明說。
“在很多領域，我國的分析化學都取得了驚人的進步。就我的判斷，目前，我國的分析化學水平，在很多領域與國際先進水平只差了一毫米。”林金明說，“所以人家是引領，我們是前沿。”
要實現這一毫米的突破，并不是件容易的事，“從慢人一步到慢別人一毫米，我們取得了很大的成功。我希望有更多科學家能快別人一毫米，再往后，就有希望能夠快別人一步。”
開放與交流帶動學科發展
“近幾年，國際性的學術交流會議越來越多地在中國舉辦。”林金明說，“但是，這些會議大多是分析化學中的某個分領域，ICAS 2017將是一次綜合性的國際學術會議。”
“希望通過國際性的學術交流，讓更多年輕人在家門口作國際交流。”林金明說，“近年來，我國分析化學取得了很多成績，學者們需要把自己的研究成果、研究思路傳遞給全世界。同時，也需要聽聽世界一流學者正在思考什么，是什么想法，發現別人的新思路。”
“當前，分析化學的熱點集中于生命科學，可以說，生命科學的問題解決了，其他相關的問題就會迎刃而解。”林金明說。在分析工具設備開發方面，林金明認為，熱點集中于新材料的應用。“比如小型設備，沒有新材料，信號無法接收。在樣品前處理、重要元器件方面，新材料的應用都是關鍵。”
分析化學的研究難點，與熱點一樣，集中于生命科學。“分析化學要突破的難點，我認為是生命過程的實時、在線示蹤檢測。”林金明說，“以前的分析化學研究的是靜態的過程，而生命卻是動態的，一個現象會快速完成。比如，人瞬間的不高興是什么原因導致的，是什么物質發生了哪些變化，這需要對生命的動態過程進行示蹤。到現在還沒有比較成熟的工具能完全應對生命的動態過程的示蹤。”
“動態示蹤，這需要高靈敏、高選擇、快速的響應。目前，大家都還在思考中，這里面有很多的機會。或者是新原理的分析技術出現，或者是已有原理的分析技術進一步拓展，或者是不同原理的技術交叉，這需要更多的人來研究和思考。”林金明說。
近年來，林金明團隊也在生命科學領域不斷探索。在國家自然科學基金資助下，2010年，該團隊提出了微流控芯片-質譜聯用平臺，應用于細胞研究。他們很有信心地認為，用于細胞分析的芯片設計將會更加靈活有效，更重要的是用于細胞分析的標準化微流控系統的設計和制備，尤其是微流控芯片質譜聯用分析技術(Chip-MS)，也將逐步成熟，發展成繼氣相色譜-質譜(GC-MS)、液相色譜-質譜(LC-MS)、毛細管電泳-質譜(CE-MS)聯用三個不同階段的技術，分別應用于小分子、中等大小的分子、大分子等無生命的化合物的分離分析，到目前能夠初步應用于具有生命最小單元的細胞的微流控芯片-質譜聯用分析，其發展趨勢將有可能如下圖所示。
微流控芯片-質譜聯用細胞分析方法研究與應用發展趨勢。圖中GC-MS、LC-MS、CE-MS和Chip-MS分別代表氣相色譜、液相色譜、毛細管電泳、微流控芯片等四項重要的分離分析技術與質譜的聯用
“我們逐漸在追趕世界水平。要讓人家認可，就要做各種理論知識的推廣，還要造出設備來，讓大家知道這東西可用。從理論，到設備，再到應用領域，我們都需要堅持不懈的努力。當然，作為大學的教師，我們的首要任務是教書育人，我們希望通過這一前沿的研究培養學生科研興趣和產生新的科研思路。”林金明說。
林金明簡介
林金明，博士，清華大學化學系教授，博士生導師。1997年獲得東京都立大學博士學位，同年留校任教。2001年入選中國科學院“百人計劃”并獲得國家杰出青年科學基金的資助，同年受聘中國科學院生態環境研究中心研究員，博士生導師，環境化學與生態毒理學國家重點實驗室副主任。2004年入選清華大學“百人計劃”，受聘清華大學化學系教授，2008年受聘教育部長江學者特聘教授，2008年-2014年擔任清華大學分析中心主任、化學系副主任、分析化學研究所所長。2014年入選英國皇家化學會會士。主要從事：1）微流控芯片質譜聯用細胞相互作用研究；2）空氣負離子制備方法及其對促進健康作用的機理研究；3）超微弱化學發光新體系的研究。出版《化學發光基礎理論與應用》、《化學發光免疫分析》、《環境、健康與負氧離子》等專著三部，發表研究論文388篇，申請和授權發明ZL45項。目前擔任中國化學會質譜分析專業委員會副主任兼秘書長，中國質譜學會副理事長，中國藥學會藥物分析專業委員會副主任委員。Trends in Analytical Chemistry責任編輯，J. Pharm. Anal.副主編， Current Analytical Chemistry副主編、Chinese Chemical Letters副主編，《分析試驗室》副主編，以及10多種國內外學術期刊編委。