2023年1月，備受業(yè)界關(guān)注的2022年“朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎”頒獎典禮在京隆重舉行，評選出“創(chuàng)新成果獎”3項(xiàng)，“青年創(chuàng)新獎”5名。中國儀器儀表學(xué)會分析儀器分會與儀器信息網(wǎng)聯(lián)合采訪了“朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎”獲得者，傾聽了解他們的獲獎感受、研發(fā)過程以及今后的研究方向。
中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所花磊研究員獲得2022年“朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎”之“青年創(chuàng)新獎”，獲獎成果是“高靈敏光電離飛行時(shí)間質(zhì)譜關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”?；诖耍瑑x器信息網(wǎng)與花磊研究員就其研制成果及對質(zhì)譜儀器研發(fā)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化等方面的看法進(jìn)行了深入交流。
中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所 花磊研究員
儀器信息網(wǎng)：首先恭喜您獲得“2022年朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎”，請向廣大網(wǎng)友介紹一下您自己，以及您所在的單位？
花磊：感謝您的采訪，謝謝儀器信息網(wǎng)的關(guān)注并且提供這次訪談機(jī)會。我是來自中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所儀器分析化學(xué)研究室的花磊，非常榮幸能夠獲得朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎·青年創(chuàng)新獎。首先感謝中國儀器儀表學(xué)會和各位專家學(xué)者對我工作的認(rèn)可，感謝學(xué)會一直以來對我們青年人的大力支持和鼓勵，感謝我所在的中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的領(lǐng)導(dǎo)和同事們的關(guān)懷和幫助。大連化物所是一個基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究并重、應(yīng)用研究和技術(shù)轉(zhuǎn)化相結(jié)合，以任務(wù)帶學(xué)科為主要特色的綜合性研究所。我目前在質(zhì)譜與快速檢測研究中心擔(dān)任副主任，主要研究方向?yàn)樾滦唾|(zhì)譜電離源和在線質(zhì)譜的關(guān)鍵技術(shù)研究、儀器研制和應(yīng)用開發(fā)。我們質(zhì)譜與快速檢測研究中心團(tuán)隊(duì)面向國家安全、化學(xué)智能制造和精準(zhǔn)醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)焖僮V學(xué)技術(shù)的迫切需求，開展基于質(zhì)譜、離子遷移譜、色譜和光譜等譜學(xué)的基礎(chǔ)理論、前沿科學(xué)研究和核心技術(shù)研發(fā)，致力于發(fā)展用于在線、現(xiàn)場、原位快速分析的新儀器和新方法，實(shí)現(xiàn)譜學(xué)儀器的系統(tǒng)集成和方法學(xué)應(yīng)用，解決各行業(yè)真實(shí)應(yīng)用場景中的“卡脖子”難題，推進(jìn)快速測量譜學(xué)儀器的產(chǎn)業(yè)化落地。目前團(tuán)隊(duì)擁有科研人員50余人，入選遼寧省興遼英才計(jì)劃“高水平創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)”，并先后承擔(dān)了國家重大科學(xué)儀器專項(xiàng)、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、科技支撐計(jì)劃、中科院重大儀器研制等十余項(xiàng)儀器研制項(xiàng)目，積累了豐富的質(zhì)譜儀器研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，特別是在基于真空紫外光電離技術(shù)方面開展了大量創(chuàng)新性的研究工作。
儀器信息網(wǎng)：2022年度“青年創(chuàng)新獎”的五項(xiàng)獲獎成果多與質(zhì)譜技術(shù)相關(guān)，與往年相比有很大不同。對于這一情況，您最大的感受是什么？您認(rèn)為這將給從事質(zhì)譜儀器及應(yīng)用相關(guān)研究工作的青年人帶來怎樣的影響？
花磊：2022年度“青年創(chuàng)新獎”的獲獎成果與往年相比，質(zhì)譜技術(shù)相關(guān)項(xiàng)目所占比例有很大的提升，我想這與國家政策支持密不可分。近年來，政策與經(jīng)濟(jì)雙重驅(qū)動中國科學(xué)儀器行業(yè)快速發(fā)展?！笆奈濉币?guī)劃提出要加強(qiáng)高端科研儀器設(shè)備研發(fā)制造；為進(jìn)一步落實(shí)《中國制造2025》，《產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)發(fā)展指南》將“儀器儀表”明確列為優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)；科技部、發(fā)展改革委、中科院等多部門聯(lián)合發(fā)布的《加強(qiáng)“從0到1”基礎(chǔ)研究工作方案》，也特別提到了注重高端科學(xué)儀器的自主研發(fā)與創(chuàng)新。其中，質(zhì)譜是重要的分析檢測技術(shù)以及高端科學(xué)儀器之一，質(zhì)譜儀器研制以及應(yīng)用創(chuàng)新開發(fā)受到了多部門格外的關(guān)注與支持，相關(guān)項(xiàng)目的立項(xiàng)數(shù)量與資金支持額度都有明顯提升，多家質(zhì)譜類研發(fā)企業(yè)也得到投資機(jī)構(gòu)的青睞與支持。在一系列政策以及環(huán)境的大力推動下，有基礎(chǔ)、有條件吸引更多的優(yōu)秀人才、后備力量加入質(zhì)譜儀器以及應(yīng)用研究的行列。對于我們廣大的質(zhì)譜從業(yè)者，特別是青年學(xué)者而言，充滿了機(jī)遇和挑戰(zhàn)，我們應(yīng)該在這樣一個“廣闊天地、大有可為”的發(fā)展階段抓住機(jī)會，大展拳腳。
儀器信息網(wǎng)：您如何看待中國質(zhì)譜自主技術(shù)創(chuàng)新、質(zhì)譜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展？
花磊：質(zhì)譜技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展是一個系統(tǒng)性的工程，涉及物理、化學(xué)、機(jī)械、電子、自動化、軟件等多個學(xué)科和上下游行業(yè)與領(lǐng)域。我國質(zhì)譜技術(shù)起步較晚，研發(fā)基礎(chǔ)相對薄弱，在多個支撐領(lǐng)域的發(fā)展水平均與國外有較大差距，特別是高端質(zhì)譜儀器大多依賴進(jìn)口。但近年來隨著質(zhì)譜研發(fā)投入的持續(xù)加大，自主創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級快速發(fā)展，特別是針對一些空白領(lǐng)域進(jìn)行的一系列重點(diǎn)布局，國產(chǎn)質(zhì)譜崛起勢頭逐漸凸顯。近年來國產(chǎn)質(zhì)譜行業(yè)完成了多款高端儀器的研制和產(chǎn)業(yè)化，多項(xiàng)質(zhì)譜產(chǎn)品研發(fā)實(shí)現(xiàn)了從無到有的突破，也有個別質(zhì)譜儀器實(shí)現(xiàn)逆向輸出至歐美國家，實(shí)現(xiàn)了一定程度的國產(chǎn)替代和自主創(chuàng)新。我國質(zhì)譜技術(shù)和產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，但與國際上先進(jìn)技術(shù)的差距依舊明顯，尚有很大的發(fā)展空間。國產(chǎn)質(zhì)譜技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，離不開國家的政策扶持和引導(dǎo)、國家項(xiàng)目和社會資本的資金支持、研究人員的持續(xù)深耕、產(chǎn)學(xué)研一體化研發(fā)體系建設(shè)以及多個行業(yè)的共同努力和進(jìn)步。
儀器信息網(wǎng)：請介紹下您與儀器研發(fā)的機(jī)緣？
花磊：我2006年本科畢業(yè)于鄭州大學(xué)，同年被保送至大連化物所攻讀博士學(xué)位，跟隨李海洋研究員從事新型質(zhì)譜電離源、飛行時(shí)間質(zhì)譜關(guān)鍵技術(shù)的學(xué)習(xí)與研究工作。作為國內(nèi)較早從事質(zhì)譜技術(shù)研究的科學(xué)家之一，李海洋研究員始終將目光聚焦在新型質(zhì)譜關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、質(zhì)譜儀器整機(jī)系統(tǒng)研制和國產(chǎn)化，以及面向真實(shí)場景的應(yīng)用開發(fā)。我非常有幸加入這個富有活力和創(chuàng)造力的團(tuán)隊(duì)，進(jìn)入質(zhì)譜儀器研究的行業(yè)。同時(shí)，我也很幸運(yùn)地在質(zhì)譜這個領(lǐng)域遇到了眾多非常優(yōu)秀的前輩和同事，在和大家的交流和合作中受益匪淺。我所從事的所有科研學(xué)習(xí)和工作，始終都在跟質(zhì)譜儀器打交道，時(shí)至今日已有近17年的時(shí)間：從最初讀博時(shí)期揮發(fā)性有機(jī)物在線檢測的質(zhì)譜儀MS 500的研制，當(dāng)時(shí)儀器分辨率只有幾百，只能測量ppmv量級的化合物；到大氣環(huán)境痕量物種在線檢測的大氣壓電離負(fù)離子質(zhì)譜儀研發(fā)，使儀器的檢測靈敏度大幅提升3個量級以上；再到目前團(tuán)隊(duì)研發(fā)的TOFMS 5020，靈敏度達(dá)到pptv量級，最佳分辨率超過10000，并實(shí)現(xiàn)儀器量產(chǎn)。這一路研發(fā)歷程的發(fā)展，除了技術(shù)的進(jìn)步更多的是需求驅(qū)動以及團(tuán)隊(duì)的持續(xù)投入，未來也將繼續(xù)堅(jiān)持以“做有用的儀器”為最高目標(biāo)，努力通過高水平產(chǎn)品和應(yīng)用示范引領(lǐng)市場。
儀器信息網(wǎng)：您在質(zhì)譜相關(guān)技術(shù)的研制和產(chǎn)業(yè)化方面開展了哪些工作，取得了怎樣的創(chuàng)新成果?其潛在用戶主要是哪些，將解決用戶哪些實(shí)際問題？成果的市場前景如何？
花磊：在過去十余年的研發(fā)工作中，我們從構(gòu)成質(zhì)譜儀的電離源、離子傳輸及質(zhì)量分析器等核心關(guān)鍵部件入手，先后突破了復(fù)合光電離源、高效離子傳輸系統(tǒng)，以及高分辨飛行時(shí)間質(zhì)量分析器等關(guān)鍵技術(shù)，持續(xù)改善儀器電離覆蓋度、檢測靈敏度和質(zhì)量分辨率，掌握了在線質(zhì)譜儀從原理設(shè)計(jì)、部件研發(fā)到產(chǎn)品生產(chǎn)的一整套工藝流程，研制出完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高靈敏在線光電離質(zhì)譜儀，形成了可產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)成果。特別是我們基于真空紫外燈發(fā)明的單光子電離（SPI）、光電子電離（PEI）、化學(xué)電離（CI）復(fù)合光電離技術(shù)，獲得了多項(xiàng)國內(nèi)發(fā)明專利以及美國專利授權(quán)。該技術(shù)克服了傳統(tǒng)電子電離（EI）碎片化嚴(yán)重、譜圖解析困難的問題，具有分子離子產(chǎn)率高、電離覆蓋度寬、背景雜質(zhì)組分影響小等諸多優(yōu)勢，適用于復(fù)雜組分的快速、在線質(zhì)譜分析，已在工業(yè)過程、生命健康、公共安全和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域開展了多項(xiàng)成果轉(zhuǎn)化和應(yīng)用推廣。比如：過程在線監(jiān)測質(zhì)譜儀在金鎧儀器（大連）股份有限公司應(yīng)用推廣，能夠?qū)崿F(xiàn)催化/化工過程反應(yīng)產(chǎn)物、中間體的種類和濃度快速變化的原位、在線測量，為探索反應(yīng)路徑、揭示反應(yīng)機(jī)理提供了可靠工具和科學(xué)依據(jù)；應(yīng)用于疾病早期篩查的呼出氣質(zhì)譜技術(shù)在深圳市步銳生物科技有限公司成果轉(zhuǎn)化，已完成GMP批量化生產(chǎn)線建設(shè)，獲批生產(chǎn)許可以及第二類醫(yī)療器械產(chǎn)品注冊（CFDA Ⅱ）認(rèn)證。目前團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的質(zhì)譜儀器已在國內(nèi)20余家高校、科研院所和知名企業(yè)獲得成功應(yīng)用，解決了不同應(yīng)用場景下面臨的檢測難題。值得一提的是，我們自主研發(fā)的“光電離飛行時(shí)間質(zhì)譜儀”產(chǎn)品于2019年出口美國寶潔公司，實(shí)現(xiàn)高端質(zhì)譜產(chǎn)品出口零的突破，獲得了用戶的認(rèn)可和高度評價(jià)。隨著國產(chǎn)質(zhì)譜技術(shù)的快速崛起，以及國家政策的大力支持，國內(nèi)質(zhì)譜儀器市場在過去幾年間的長足發(fā)展，促進(jìn)了市場空間的逐年攀升，國產(chǎn)質(zhì)譜未來的市場前景非?？捎^。
儀器信息網(wǎng)：后續(xù)您還將開展哪些創(chuàng)新工作?
花磊：未來的工作還是主要集中在質(zhì)譜儀器研發(fā)和應(yīng)用方法開發(fā)上，以解決國家安全、化學(xué)智能制造和精準(zhǔn)醫(yī)療等領(lǐng)域真實(shí)應(yīng)用場景中的實(shí)際需求以及“卡脖子”難題為目標(biāo)，追求極致的質(zhì)譜儀器分辨率、質(zhì)量精度、靈敏度、檢測速度等性能指標(biāo)，開展多維質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)研究，以提高質(zhì)譜儀器的定性定量能力。在質(zhì)譜儀器應(yīng)用方面，重點(diǎn)開展如下研究：能源催化過程的原位動態(tài)表征、微量/痕量組分快速精準(zhǔn)定性定量分析；滿足工業(yè)現(xiàn)場使用的皮實(shí)耐用的質(zhì)譜儀器，以服務(wù)于工業(yè)智能制造；高通量、高靈敏、高精度臨床質(zhì)譜儀器研制和近患者床旁的快速檢測技術(shù)等。希望通過我們科研團(tuán)隊(duì)的不懈努力，能夠助力國家科學(xué)儀器研發(fā)與科技創(chuàng)新的快速、穩(wěn)定發(fā)展！
