深度探索續寫輝煌|第25屆光譜儀器研討會共議創新未來

2024年4月13日，第二十五屆全國光譜儀器學術研討會第二天，眾位學者大咖繼續帶來精彩報告。

復旦大學 陳良堯教授

復旦大學陳良堯教授在第二日首場帶來了題目為“全波長區零慧差高分辨二維光譜的快速檢測與分析”的報告。陳良堯教授詳細介紹了團隊在核心技術方面的突破，新型二維折疊光譜分析同時具有三大功能：寬光譜工作區、極高的光譜分辨率及高速光譜信息獲取。通過將傳統光譜儀的串聯模式改為并聯模式實現全光譜高精度和高速度測量分析。陳良堯還介紹了影響高精度光譜分析的核心困難，包括衍射器件、光路設計等因素。經典光譜儀結構中存在慧差缺陷，解決離軸反射光路導致的慧差等缺陷需使沿x軸方向的離軸角為0，基于此設計了全波長消慧差光譜儀，并應用于原子譜線的測量等領域。

廈門大學 李耀群教授

廈門大學李耀群教授做題目為“基于表面等離子體耦合定向增強的熒光分析儀器”的報告。李耀群教授團隊發展基于SPCE的新儀器和新技術，SPCE的兩種激發模式分別為KR模式和RK模式，前者信號更強且具有更好的界面選擇性，后者激發光無需角度調制。基于以上研究，團隊構建了設計出多模式SPCE系統不同檢測方式，包括SPFS成像、KR-SPCE成像、RK-SPCE成像、FS成像。棱鏡型多功能表面等離子體耦合發射測量系統可進行定向熒光和定向拉曼信號檢測。此外還有物鏡耦合型的SPCE顯微鏡系統可調控激發角度和偏振性，并且調控SPCE可有效提高光譜特征精準識別能力。

西湖大學 王鴻飛教授

西湖大學王鴻飛教授做題目為“高分辨超快非線性光譜學及實驗技術的近期發展”的報告。他首先介紹了和頻振動光譜技術的發展。之后王鴻飛教授提出以短飛秒+長皮秒激光系統為技術基礎建立多模式非線性激光光譜與動力學平臺，包括亞波數高分辨寬帶受激拉曼振動光譜(FSRS)、亞波數高分辨寬帶反斯托克斯相干拉曼振動光譜(CARS)、亞波數高分辨寬帶可見-可見和頻電子光譜(VV-SFG-ES)、亞波數高分辨寬帶可見-紅外與紅外-可見和頻電子光譜(VI和IV-SFG-ES)、亞波數高分辨寬帶紅外吸收光譜(NL-IR)及亞波數高分辨寬帶和頻振動光譜(SFG-VS)。此外，團隊研究設計100k赫茲亞波數高分辨寬帶和頻振動光譜，使其不再是昂貴和難以實現的光譜手段。

北京郵電大學 夏安東教授

北京郵電大學夏安東教授做題目為“基于受激虧蝕的飛秒時間分辨光譜技術及其在激發態過程中的應用”的報告。溶劑化現象在物理化學反應中廣泛存在，其可誘導激發態震蕩并影響復雜分子體系的結構和功能。夏安東教授團隊基于關鍵科學問題和原理，,提出發展基于受激虧蝕原理的寬帶飛秒時間分辨光譜裝置。該裝置主要包括平移臺控制器、飛秒激光器、斬波器及電腦控制系統。使用該裝置能夠完整描述分子內質子轉移“四能級系統”的光循環動力學，實現超快基態質子轉移反應的光譜追蹤，同時研究基態質子轉移反應的中的溶劑化作用，實現了基態溶劑化的探測和激發態的調控。

四川大學 呂弋教授

四川大學呂弋教授做題目為“氣固界面催化化學發光傳感技術研究”的報告。呂弋教授以氣固界面化學發光為基礎介紹了基于氣固界面化學發光傳感分析方法、作為表面化學過程研究的特殊分析/表征工具及相關表面化學反應機理的理論三個方面內容。其實界面設計是對界面上分子的吸附氧化和發光過程的調控，團隊通過設計指紋識別方法發現在界面上首先是氧化的發生，其次才是能量的轉移。并且基于此類研究，團隊設計出高分辨方法進行時間區分，之后通過外加能量如微波、輻射等發現不同分子之間也會產生不同效果。最后，呂弋教授表示希望設計出氣固界面分子相互作用裝置如催化裝置等。

廈門大學 顏曉梅教授

廈門大學顏曉梅教授做題目為“納米流式檢測技術的研發及納米生物顆粒表征應用的報告。納米生物顆粒的突出特征是粒徑微小、個體差異性大，迫切需要發展能夠對<100nm的粒子在單顆粒水平進行高通量多參數綜合表征的技術。顏曉梅教授團隊研發出納米流式檢測技術，具有靈敏度高,信號均一，散射、熒光同時檢測的優勢。該方法已應用于病毒、納米藥物表征，在單顆粒水平實現完整病毒顆粒、病毒空殼和游離病毒核酸的快速甄別,為細胞基因治療載體和疫苗研發提供有力工具。此外還通過采用全息光柵光譜儀和高靈敏EMCCD,成功研制光譜型納米流式檢測裝置,并開發了配套軟件系統應用于聚球藻的區分等領域。

清華大學 李景虹院士

清華大學李景虹院士做題目為“表面等離子體顯微成像”的報告。生命體具有從小型分子復合物到介觀尺度的多層次結構和功能單元，在單分子水平觀測分子相互作用過程對理解生物功能單元形成機制至關重要。SPR具有靈敏度高、無標記、響應速度快等優勢,是分子結合動力學分析的標準技術，現在已發展到超分辨單分子成像技術。其中SPR顯微成像(SRPM)可測量單個病毒體積、質量、與抗體結合過程，表面等離子體電化學電流成像可進行單顆粒水平的電催化活性表征，表面等離子體交流電阻抗成像可用于單細胞水平分析。李景虹院士最后總結道，表面等離子體顯微成像技術具有高靈敏度、高分辨率與豐富的功能性,是生物和化學分析的重要手段，其發展應聚焦于功能性、超分辨及超靈敏。

中國科學院青島生物能源所 徐健研究員

中國科學院青島生物能源所徐健研究員做題目為“高通量拉曼流式分析/分選儀(FlowRACS)服務精準醫學&生物制藥”的報告。徐健研究員表示他們希望構建光譜學和遺傳學的橋梁，通過單細胞拉曼光譜進行“全景式”檢測代謝組學，包括物質合成、底物代謝等多個方面。總體思路即通過實時高通量的單細胞代謝體檢、篩選和培養，實現在線生態監控。其中的關鍵技術是流式拉曼分析-分選-培養體系，通過菌群單細胞拉曼流式分析、菌群拉曼流式分選耦合培養及數字化單細胞克隆挑選解決關鍵難點。團隊基于關鍵技術瓶頸設計出FlowRACS微流控芯片及其適配器，具有簡單、穩定、易操作等優勢。

南京大學 夏興華教授

南京大學夏興華教授做題目為“納米紅外光譜電化學系統”的報告。夏興華教授首先介紹了1986年至今的儀器研究經歷，然后提出微區電極界面是電化學研究的核心。電化學即外加電場下電極表面發生的電化學反應，電化學界面和能源轉化與存儲由形貌、結構、電荷、分子種類等共同決定的多維構效關系。發展納米尺度同時獲取形貌電荷密度和分子信息的微區測量新方法、新技術與新儀器,是全面理解電化學過程的關鍵。通過波長相關的光生力測量,研制納米紅外光譜電化學系統可同時獲取電極界面微區形貌、電荷信息和分子光譜。并且，以納米探針檢測光生力、紅外激光取代干涉儀及構建全內反射光路+電場增強解決了納米紅外光譜電化學面臨的主要挑戰。

中國海洋大學 鄭榮兒教授

中國海洋大學鄭榮兒教授做題目為“面向深海應用的水下激光誘導擊穿光譜技術”的報告。鄭榮兒教授介紹了團隊設計研發的深海熱液化學場多光譜聯合原位綜合探測系統及目前報道的深海LIBS系統，對比中國、日本和德國的設備，其中我國系統是目前國際上最小、原位探測深度最深，并且已進行冷泉區應用測試。此外，多金屬結核和錳結殼分別在4000-6000 m和800-2400 m深度，團隊現已開始進行深海富鈷結殼品位和厚度原位探測。同時團隊內成員研制面向水體測量的LIBSE系統新版本，包括微氣柱增強技術和基地輔助增強技術。不止于此，團隊現在正在進行多光譜和多技術融合，涉及Raman-LIBS-LIF多光譜以及NDIR/氣液分離技術等。

廈門大學 王海龍副研究員

廈門大學王海龍副研究員做題目為“基于峰值力掃描的原位電化學納米紅外光譜顯微鏡”的報告。電化學納米紅外光譜顯微系統的設計初衷是實現高能量分辨率、高檢測靈敏度和高空間分辨率的結合。其設計結構包括底部垂直激發光路結構,穩定性好,易于耦合紅外光和探針;光譜電化學池維持穩定的原位液體探測環境,支持電池測試。同時自主建立儀器的中控系統，支持EC-nanoIR等需求定制化測量。此外，團隊還經過一系列實驗對結果進行驗證，包括對單層、亞單層分子的檢測，其空間分辨率<5 nm；原位跟蹤固/液界面苯胺電化學聚合與摻雜過程獲得形貌和紅外化學成像信息；EC-nanoIR同時、同位點解調力曲線,獲得聚苯胺膜多模態信息等方面。

蘭州大學 曾智聰教授

蘭州大學曾智聰教授做題目為“像散測距顯微鏡(ADM):微納形貌成像和振動分析新方法”的報告。研發精密儀器裝備需要有高精尖的表征手段，譜學電化學則需要有高時空分辨表征手段，而傳統設備具有一定的局限性，因此發展微納形貌成像和振動分析方法的尤為重要。曾智聰教授團隊開發出一種新型像散測距顯微鏡表征方法，對振動分析靈敏度高達17 pm rms，并具有高時空分別特征可實現10 s/圖，并可滿足半導體集成器件形貌表征、壓電元件性能測試及電化學界面體系測量。此外，團隊自主開發高性能拉曼儀器，研制出核心部件激光器、譜儀和探測器，具有極高的性價比。

廈門大學 方寧教授

廈門大學方寧教授做題目為“單分子化學成像的新思路”的報告。方寧教授表示希望在單分子成像領域能夠研究出新的方法解決單分子在化學體系中動態過程。金納米顆粒的實時快速追蹤，研究分子馬達的機制問題。通過自研顯微鏡結合定位方法實現納米級別的空間定位準確度。其中介孔納米材料是單分子成像的重要研究體系，通過該體系可以得到反應動力學信息以及對擴散過程的實時追蹤，同時通過缺陷位機理也可以從二維材料中獲得多種數據。此外，團隊基于單分子成像技術開發出其他應用，包括多模態寬場單分子成像、單分子與超快光譜聯用:高時空分辨率和超高精度單分子定位成像系統。

中國工程物理研究院 李海波副研究員

中國工程物理研究院李海波副研究員做題目為“面向工況應用的科研級便攜式拉曼設備研發與應用”的報告。李海波副研究員發展的系列便攜式科研級拉曼光譜設備包括雙波長近紅外波段便攜式拉曼光譜設備等，填補了國內市場空白，具備了工況下原位分析核材料腐蝕產物能力。拉曼光譜氣氛傳感器技術，基于光纖增強拉曼光譜監測方法獲得高靈敏度的空芯光纖氣氛監測樣機，可用于復雜體系氣氛監測傳感和聚變堆同時在線檢測，包括氫氣同位素等。最后，李海波副研究員認為，微型化傳感器技術、國產化要求以及面向工況場景和戰略需求是未來的發展趨勢。

廈門大學 鄭蘭蓀院士

廈門大學鄭蘭蓀院士做題目為“質譜儀器研究進展”的報告。鄭蘭蓀院士首先提出進行質譜研究的必要性，原位化學研究需要質譜分析的支持，并需要發展適合金屬團簇配合物等原子團簇分析的質譜儀器。以上設備的研制需要合適的離子源和質量分析器，基于此，團隊設計出電噴霧雙反射式飛行時間質譜儀、電噴霧四極桿-飛行時間串聯質譜儀、超高溫熱解光電離質譜儀、催化反應產物瞬時分析質譜儀等。此外，團隊還對質譜儀離子源進行改進和設計，研制出可控電離能的小型飛行時間質譜裝置。鄭蘭蓀院士始終關注儀器教學發展，研制出教學質譜儀，讓學生們可以真正接觸儀器，了解質譜。

報告會結束后，全體與會代表共同參與圓桌論壇，本次論壇由廈門大學鄭蘭蓀院士、廈門大學任斌教授、上海理工大學張大偉教授主持，眾大咖圍繞“綠色、教育”兩大儀器主題展開熱烈探討。

由左到右分別是：廈門大學任斌教授、廈門大學鄭蘭蓀院士、上海理工大學張大偉教授

參會代表發言

光譜儀器專家委員會主任委員 、廈門大學任斌教授最后表示感謝各位專家的到來，并宣布本次大會圓滿結束。

光譜儀器專家委員會主任委員 、廈門大學任斌教授

至此，第二十五屆全國光譜儀器學術研討會在福建省廈門市圓滿落幕。本次盛會匯聚了光譜學領域的專家學者、科研人員以及相關行業代表，共同探討了光譜儀器技術的最新進展、前沿理論、創新應用以及未來發展趨勢，為我國光譜儀器科學與產業發展注入了強大推動力。