張新星談質譜技術：面向世界科技前沿的反應機制監測工具

　　2020年9月11日，中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平在京主持召開科學家座談會并發表重要講話，就“十四五”時期我國科技事業發展聽取意見，希望廣大科學家和科技工作者肩負起歷史責任，始終堅持面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，不斷向科學技術廣度和深度進軍。針對四個面向中“面向世界科技前沿”指導精神，《質譜學報》推出了本次“化學反應中間產物的質譜捕捉與測量”專輯化學反應在自然界中無處不在。揭示化學反應及其相關過程的機制和基本規律，對認識化學反應的本質、創制新的物質有著不可替代的作用。質譜作為一種重要的分析檢測技術由于其極高的原位性、特異性、靈敏度、高通量、易操作性，在化學反應中間體的捕捉、化學反應機制的跟蹤等方面大放異彩。從化學反應發生的物相來分，有氣相反應、液相反應固相反應、界面反應等；從化學反應發生的驅動力來分，有電化學反應、高電場反應、光化學反應、催化反應等；從化學反應發生的環境來分，有大氣化學反應、生物化學反應、微液滴反應、氣泡反應等。質譜技術在這些反應所涉及到的中間體捕獲和機理探索的研究中，均已取得了巨大進展。

　　然而機遇和挑戰并存，化學反應中間產物通常有著不穩定、壽命短等特點，對質譜的進樣、電離、結構解析等過程提出了挑戰，也對質譜方法的開發提出了新的要求。此外，化學反應中間產物的質譜捕捉與測量是集成了化學測量學、儀器創制、化學理論與機制、多種物理電離等學科的前沿交叉科學，對研究人員提出了全方位的綜合的挑戰。

　　為應對上述挑戰，貫徹執行“面向世界科技前沿”精神的要求，本專輯歷時一年時間，收錄了來自我國17家科研單位的9篇研究論文和7篇綜述。在科學上，本專輯囊括了電化學反應、微液滴反應、金屬催化的有機反應、納米團簇催化反應、固液界面反應、脂質組鑒定反應、光催化反應、氣相自由基反應等不同物相、不同對象、不同能量驅動、不同環境的化學反應中間體產物的識別。在技術上，本專輯介紹了多種新質譜硬件技術的進展及其在化學反應機制研究中的應用，如真空紫外光電離源、二次離子束電離源、電化學-質譜聯用、微流控-質譜聯用、離子淌度質譜等，并提出了不同質譜技術在識別化學反應中間產物中的關鍵問題和可能導致的錯誤，為其他研究人員提供參考和警示。這些工作都展現了質譜技術的前沿發展對化學反應機制探索兼容并蓄的強大功能。

　　我們寄望“化學反應中間產物的質譜捕捉與測量”專輯的出版，為質譜科技創新“面向世界科技前沿”貢獻微薄之力。

　　在此特別感謝本專輯所有撰稿人和審稿人的大力支持與合作!

　　南開大學 張新星

張新星，南開大學化學學院杰出教授、博士生導師，《質譜學報》編委，中國儀器儀表學會科普專家，中國儀器儀表學會質譜分會主任委員，天津市色譜研究會理事。入選國家杰青、國家海外高層次人才引進計劃、天津市杰出青年基金，并獲得了中國儀器儀表學會朱良漪分析儀器創新獎、中國化學會菁青化學新銳獎美國質譜學會新興科學家、中國物理學會質譜青年獎、天津市色譜研究會質譜-色譜青年獎等榮譽或稱號。主要從事質譜分析的儀器開發、基礎研究和前沿探索。在PNAS，AngewChem,JACS，Nat. Commun.等期刊上發表論文100余篇。

本文為《質譜學報》創刊四十周年專題報道13