過去百年來，諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)所涉及的開創(chuàng)性工作和重大發(fā)現(xiàn)中近70%借助儀器完成，物理和化學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展更是離不開科學(xué)儀器的支撐。
正是意識到儀器在促進(jìn)科技進(jìn)步，推動(dòng)人類對客觀世界認(rèn)識的重要意義，十多年來，中科院院士、中國科技大學(xué)副校長杜江峰帶領(lǐng)的微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)在國家自然科學(xué)基金的長期支持下，“邊科研邊研制”，在微觀尺度磁共振譜學(xué)及生物、物理、信息等領(lǐng)域得了一系列原創(chuàng)成果，60余篇相關(guān)論文在《科學(xué)》《自然》《自然》子刊和《物理評論快報(bào)》等期刊發(fā)表，多項(xiàng)成果獲得獎(jiǎng)勵(lì)。他們依托創(chuàng)新科研成果研制的近20種儀器，已廣泛服務(wù)于高校、研究所、醫(yī)院和企業(yè)。
杜江峰認(rèn)為，如果研制出原創(chuàng)的科學(xué)儀器是從“0”到“1”，那么把儀器送到千萬用戶手中，讓用戶來驗(yàn)收就是從“一”到“萬”。在當(dāng)前中國亟需各種高端儀器的情況下，儀器研制應(yīng)做到從“0”到“萬”。
“借”和“買”的困境
上世紀(jì)末以前，我國科學(xué)家多數(shù)是做些不用或使用低端儀器的研究。后來能從國外買一些高端儀器，但不少研究仍是“買得到就做，買不到就不做”。
“這給科技創(chuàng)新帶來了巨大阻礙。一是發(fā)達(dá)國家對高端儀器禁運(yùn)，有錢也買不到。二是即便能買，拿到儀器時(shí)也比人家晚一個(gè)階段。三是拿到儀器后，因?yàn)闆]有維護(hù)維修能力，往往難以發(fā)揮最大作用?！倍沤鍖Α吨袊茖W(xué)報(bào)》說，“現(xiàn)代科技已經(jīng)發(fā)展到高度依賴尖端科學(xué)儀器階段，但我們的供給嚴(yán)重不足，儀器缺乏已經(jīng)成為制約我們原始創(chuàng)新的大問題?！?/p>
20年前，杜江峰團(tuán)隊(duì)基本上靠借儀器做實(shí)驗(yàn)，聽說哪里有儀器，就跑去測一測，做次實(shí)驗(yàn)。10年前，團(tuán)隊(duì)有了第一臺(tái)進(jìn)口儀器，利用那臺(tái)儀器，做出了一些成果、也發(fā)了文章。很快，“借”和“買”都不能滿足需求了，他們就萌生了“自己做儀器的想法”。
2010年，團(tuán)隊(duì)得到中科院支持，啟動(dòng)一個(gè)200多萬元的儀器研制項(xiàng)目。通過那個(gè)項(xiàng)目，團(tuán)隊(duì)積累了研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，也得到了鍛煉。
隨著國內(nèi)科學(xué)研究對儀器的需求越來越旺盛，國家自然科學(xué)基金委、科技部，財(cái)政部陸續(xù)推出一些儀器研制計(jì)劃。國家自然科學(xué)基金委的國家重大科研儀器研制項(xiàng)目定位于“前端”和“創(chuàng)新”，項(xiàng)目承擔(dān)者需要做出從“0”到“1”的突破，研制出原創(chuàng)的儀器。
“我們?nèi)ド暾埢鹞卮罂蒲袃x器研制項(xiàng)目時(shí)，既有一定的研制基礎(chǔ)，又做出了很好的成果，還有一支優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)?！倍沤逭f，“當(dāng)時(shí)我們提的方案合理，各項(xiàng)指標(biāo)也非常高，國際上又沒有同類型儀器，這完全符合基金委的項(xiàng)目定位。”
“多波段脈沖單自旋磁共振譜儀”能夠在不破壞研究對象的前提下，提供微觀物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息，拓展人們駕馭單個(gè)核自旋的能力，對前沿基礎(chǔ)科學(xué)，對提升我國開展原創(chuàng)性研究能力意義重大。而且也是國際首臺(tái)具備單核自旋探測靈敏度的多波段脈沖單自旋磁共振譜儀。
2013年初，杜江峰團(tuán)隊(duì)順利獲得國家自然科學(xué)基金資助，這讓團(tuán)隊(duì)成員摩拳擦掌，準(zhǔn)備大干一番。
蓄積力量
缺乏高端科研儀器之“痛”有兩個(gè)突出表現(xiàn)。一是發(fā)達(dá)國家的技術(shù)封鎖，有錢也買不到。二是當(dāng)我國少數(shù)領(lǐng)域邁入國際前沿時(shí)，迫切需要的儀器國際上也不一定有。
當(dāng)中國科學(xué)家在多個(gè)領(lǐng)域躋身國際第一梯隊(duì)時(shí)，缺“儀”之痛和今天的缺“芯”之痛如出一轍。
在研制多波段脈沖單自旋磁共振譜儀的時(shí)候，有個(gè)關(guān)鍵部件叫鉆石傳感器，它的靈敏度決定著儀器的性能。但當(dāng)時(shí)相關(guān)的原理才提出來四五年時(shí)間，國際國內(nèi)都沒有現(xiàn)成的設(shè)備可參考。
“當(dāng)時(shí)美、德有個(gè)研究組也在往這個(gè)方向走，知道我們要自己研制后，馬上把相關(guān)的技術(shù)和產(chǎn)品都封鎖了?！痹搱F(tuán)隊(duì)成員、中科院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員王鵬飛說，“2012年，國外廠商禁運(yùn)了鉆石傳感器相關(guān)的產(chǎn)品和技術(shù)，所以一開始，我們就面臨很大的困難?！?/p>
鉆石傳感器研制中用到一種離子注入技術(shù)，但當(dāng)時(shí)大家連離子注入的機(jī)制都不清楚。
“杜老師在理論上給予指導(dǎo)，和我們一起討論，研究解決方案?！蓖貔i飛說，“最終我們從一臺(tái)農(nóng)業(yè)育種注入機(jī)上得到啟發(fā)，對它進(jìn)行改造和設(shè)計(jì)，又造了一些部件，最終達(dá)到了項(xiàng)目初步目標(biāo)?！?/p>
后來，團(tuán)隊(duì)不斷摸索，找相關(guān)單位攻克VR加工技術(shù)，波導(dǎo)設(shè)計(jì)加工工藝。經(jīng)過幾輪迭代、團(tuán)隊(duì)用不到3年時(shí)間，將鉆石傳感器技術(shù)提升至國際先進(jìn)水平。
“2016年底，連做傳感器的原料也被發(fā)達(dá)國家禁運(yùn)了，我們必須一點(diǎn)點(diǎn)摸索，攻克一道道工藝難關(guān)，但這也讓我們一步步，全鏈條地掌握了核心技術(shù)?！敝锌圃何⒂^磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員秦熙說，“在這個(gè)過程中，能明顯感覺到國外儀器廠商對我們的態(tài)度，經(jīng)歷了‘嚴(yán)防死守—針鋒相對—互惠合作’的幾輪翻轉(zhuǎn)?！?/p>
在國家自然科學(xué)基金委兩個(gè)儀器研制項(xiàng)目的資助下，杜江峰團(tuán)隊(duì)一路披荊斬棘，在實(shí)戰(zhàn)中蓄積著“起跳的力量”。
“落地”才算驗(yàn)收
2014年，杜江峰發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)一些研究機(jī)構(gòu)也面臨著自己曾經(jīng)的苦惱:迫切需要一些高端儀器但買不到。
這時(shí)他們已經(jīng)研制出部分儀器，杜江峰認(rèn)為，既然有這個(gè)能力，何不多做幾臺(tái)呢。
“我們要探索新的合作方式，改變過去那種‘立項(xiàng)研究，驗(yàn)收了事’的做法?！倍沤逭f，“比如，中科院的某個(gè)研究所要買儀器，現(xiàn)在這個(gè)錢由中科院來出，我來研制儀器，他作為用戶來驗(yàn)收?！?/p>
科學(xué)家研制儀器和企業(yè)家做儀器目標(biāo)、關(guān)注點(diǎn)完全不同。高校和研究所的儀器研制項(xiàng)目屬于“學(xué)術(shù)牽引”，可以不計(jì)原件成本，只要各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)在驗(yàn)收時(shí)最好即可。但企業(yè)要完全遵照市場規(guī)律，以產(chǎn)出成套儀器為目的，注重穩(wěn)定性，可重復(fù)性、講究成本可控。
“盡管都和儀器有關(guān)，但做產(chǎn)品和搞基礎(chǔ)研究是兩碼事?！倍沤逭f，“不少項(xiàng)目是‘進(jìn)門嚴(yán)苛，出門寬松’，只要能立項(xiàng)，驗(yàn)收通常并不困難。專家把各項(xiàng)指標(biāo)一測，達(dá)標(biāo)就可以通過。但儀器成為商品就像一個(gè)手機(jī)，不能今天有信號，明天沒信號了。”
為解決學(xué)研產(chǎn)銜接的難題，讓儀器研究真正“落地”，杜江峰下定決心，承諾延遲驗(yàn)收，讓用戶單位來驗(yàn)收?！坝脩羰裁磿r(shí)候覺得滿意了，什么時(shí)候通過驗(yàn)收”。
“我們這套儀器原計(jì)劃2016年完成，專家驗(yàn)收是2016年完成的，但用戶實(shí)際使用過程中，不斷發(fā)現(xiàn)問題、提出改進(jìn)，包括原來計(jì)劃里沒有，但因?yàn)檠芯砍霈F(xiàn)新情況、產(chǎn)生的新需求，我們都盡可能滿足，最后用戶徹底滿意了，所以到2021年才通過中科院驗(yàn)收?！倍沤逭f。
該儀器后期迭代也隨著國儀量子(合肥)技術(shù)有限公司的成立，交由公司負(fù)責(zé)，從而更加明確了科研團(tuán)隊(duì)從“0”到“1”、企業(yè)從“一”到“萬”的產(chǎn)學(xué)研模式。
底氣何來
“我們實(shí)驗(yàn)室有近40臺(tái)裝備，除了2009年買過一臺(tái)進(jìn)口儀器外，這12年來沒買過成套裝備，基本上自己想到的、需要的都自己來做?！倍沤逭f。
目前，該團(tuán)隊(duì)研制的儀器已廣泛服務(wù)于醫(yī)院、企業(yè)、科研院所。談及團(tuán)隊(duì)致勝的“法寶”，杜江峰用“品格、平臺(tái)、氛圍”六字概括。
“感謝中科院和基金委領(lǐng)導(dǎo)的遠(yuǎn)見和魄力，支持我們探索一種靈活的機(jī)制，比如‘邊科研邊研制’，比如支持我們把研制的儀器真正‘落地’。”杜江峰說，“在科學(xué)基金的持續(xù)資助下，我們也在實(shí)戰(zhàn)中鍛煉了一支特別能‘打’的隊(duì)伍?！?/p>
“務(wù)實(shí)、低調(diào)，凝聚力強(qiáng)”是國儀量子(合肥)技術(shù)有限公司總裁賀羽對團(tuán)隊(duì)的最深刻感受。目前，“國儀量子”已經(jīng)從科學(xué)家手中接過成果產(chǎn)業(yè)化的“接力棒”，開始用產(chǎn)品經(jīng)營的思路、以工程化的方式向商業(yè)化邁進(jìn)。
中國科技大學(xué)教授石發(fā)展說：“杜老師常說，學(xué)術(shù)討論只有對錯(cuò)，不分地位高低。所以我們形成自由、平等的學(xué)術(shù)討論氛圍。我們從不打卡，但晚上12點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室燈火通明也是常態(tài)。大家都奔著一個(gè)目標(biāo)，做得非常開心?！?/p>
杜江峰認(rèn)為，人才是大學(xué)最重要的產(chǎn)品，除了要培養(yǎng)他們的品格外，還要提供一流的平臺(tái)，好的工作環(huán)境、科研氛圍。
“非常感謝團(tuán)隊(duì)成員的努力?！倍沤逭f，“雖然我們在單蛋白質(zhì)分子磁共振探測、實(shí)現(xiàn)時(shí)間最優(yōu)量子控制等方面取得了多個(gè)世界第一。取得了一流成果，培養(yǎng)了一流人才、提供了一流平臺(tái)、做出了一流產(chǎn)業(yè)，但在儀器研制方面，跟國際先進(jìn)水平仍有差距。儀器研制‘路漫漫其修遠(yuǎn)兮’?！?/p>
