就在一周前，我國首臺擁有自主知識產(chǎn)權的國產(chǎn)商業(yè)場發(fā)射透射電子顯微鏡（以下簡稱透射電鏡）TH-F120完成了首單客戶交付，正式開啟了國產(chǎn)透射電鏡的科研應用。該透射電鏡由廣州生物島實驗室領銜研制，由廣州慧炬科技有限公司負責生產(chǎn)和商業(yè)化運營，產(chǎn)品的出現(xiàn)打破了透射電鏡100%依賴進口的局面，是中國電子顯微技術的重大突破。該透射電鏡的首單交付，在我國國產(chǎn)高精尖科學儀器發(fā)展過程中具有里程碑意義。
中國科學院院士、生物島實驗室主任、廣州市科學技術協(xié)會主席徐濤院士表示，“我們國家一直很重視高端科學儀器的自主研制，中央多次強調(diào)要打好高端科學儀器、基礎軟件的‘攻堅戰(zhàn)’，科技部在‘十三五’‘十四五’期間都設立了科研儀器專項。應該說，我國在高端科學儀器的自主研制上已取得了很大的進展。”在不久前結(jié)束的2024大灣區(qū)科學論壇期間，廣州市科學技術協(xié)會主席、中國科學院院士、生物島實驗室主任徐濤專門就國產(chǎn)高端科學儀器話題接受了記者的訪問。
“透射電鏡已經(jīng)有好幾個單位的訂單，很多高端科學儀器已經(jīng)逐步在我國實現(xiàn)‘從無到有’。接下來，我們要‘從有到優(yōu)’，比如在透射電鏡自動化、智能化方面，我們也布局了新的項目，未來，這個項目有望把透射電鏡解析蛋白結(jié)構的通量提升100倍，提高透射電鏡的檢驗效率。”徐濤談到，生物島實驗室除了研發(fā)透射電鏡外，還開發(fā)了第四代納米孔測序設備與技術，很多國內(nèi)實驗室已采用。而國內(nèi)高端科學儀器近年來也有不少出彩的亮點，例如寧波永新光學做的光學成像設備，因為技術領先，已行銷海內(nèi)外，也已經(jīng)被國外廠商列為主要競爭對手。
“應該說，高端科學儀器仍是我們國家的一個短板，所以我們在奮力地追趕?！毙鞚硎荆叨丝茖W儀器如果單單計算產(chǎn)值并不會很大，但儀器對培育新質(zhì)生產(chǎn)力的貢獻非常大，“很多尖端的科技突破，都需要我們的科學儀器來支撐，特別是當我們強調(diào)實現(xiàn)高水平的科技自立自強時，科學儀器將是十分重要的‘基石’，不把‘基石’扎牢，高水平自立自強將無從談起?！?/span>
透射電鏡具有超高分辨率，國際上最領先的透射電鏡觀察精度可達納米級別，這對于微觀領域的科研和產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分重要，已廣泛用于新一代信息技術產(chǎn)業(yè)、生物醫(yī)藥行業(yè)。透射電鏡利用了哪些科學原理？它在哪些方面極具科研及應用價值？在廣州，還有哪些重要的科學儀器正在積極研發(fā)？
廣州慧炬科技有限公司首席技術官郭志成告訴記者，人的眼睛要看清東西，必須要有光源，與光學顯微鏡不同，透射電鏡是以電子作為“光源”，電子加速后通過電磁透鏡匯聚照射并穿過樣品，再通過后面的透鏡進行放大觀察。其原理有點像我們觀看皮影戲一樣。
人類為何要發(fā)明透射電鏡？那是因為科學家所能制作的最精密的光學顯微鏡，也無法看清小于0.2微米的細微結(jié)構，要想實現(xiàn)對更微觀世界的觀察，就必須選擇波長更短的“光源”，以提高顯微鏡的分辨率。于是，以電子束為光源的透射電鏡應運而生，由于電子束的波長要比可見光和紫外光短得多，透射電鏡便可以觀察到更精細的微觀世界。如今，人類發(fā)明的透射電鏡可以觀察到的最小尺度已達0.1（0.039）納米，也就是原子的尺度。
“透射電鏡的制作工藝十分復雜，技術壁壘很高，每個零件組裝都非常精細，需要不斷在錯誤中積累經(jīng)驗。我們一直在邊工作邊學習，盡管研發(fā)過程很枯燥，但每當我們突破一個技術難點時，大伙兒就會非常開心。比如，當我們在實驗室內(nèi)終于見到那個照射樣品所必需的光斑時，就讓我們非常高興。我們?yōu)榇烁冻隽司薮蟮呐?，從最初的一個理論計算值，到最后的光斑出現(xiàn)，其間有很大的差距。這些差距，是經(jīng)過我們一點點地磨合、推翻、重建，才最終抹平，最終出現(xiàn)一束寶貴的光斑?！?/span>
郭志成告訴記者，從2017年生物島實驗室開始布局立項研發(fā)透射電鏡，2022年慧炬公司正式成立，2024年年初對外發(fā)布首臺國產(chǎn)透射電鏡，直到如今透射電鏡完成首臺交付，其中凝聚了眾多科研工作者的辛勤汗水。
從年初發(fā)布透射電鏡產(chǎn)品，到12月交付首臺電鏡，國內(nèi)一家科研機構成為國產(chǎn)透射電鏡的首個買家。
郭志成告訴記者：“現(xiàn)在已經(jīng)有很多高校、科研機構問我們，透射電鏡生產(chǎn)狀況如何，現(xiàn)在下訂單是否可以。我們預計，明年應該能交付6~10臺透射電鏡給客戶。”
郭志成說，相較而言，國產(chǎn)透射電鏡會比同類型國外透射電鏡更有優(yōu)勢，“第一，因為目前我們用的是全套國內(nèi)生產(chǎn)線和國內(nèi)供應商，價格上會有一定優(yōu)勢。第二，我們的售后服務更便利，售后人員都是自己培養(yǎng)，沒有任何技術保留，國外透射電鏡公司往往會做技術保留，遇到設備維修，中國的維修團隊搞不定，往往需要工程師從國外飛來修理，大大增加時間和經(jīng)濟成本。第三，國產(chǎn)電鏡可以根據(jù)用戶的需要進行定制化設計和服務，而國外透射電鏡公司只愿意提供標準化產(chǎn)品。這也是我們的最大優(yōu)勢。”
“我們目前生產(chǎn)的120kV透射電鏡還是入門級產(chǎn)品。預計明年我們能夠推出200kV的透射電鏡，這是一個中級產(chǎn)品。隨后，我們將在200kV的基礎上，進一步開展研發(fā)，有望再過兩三年后，發(fā)布300kv透射電鏡。打破高端透射電鏡的國外壟斷?！惫境杀硎?。
以透射電鏡為代表，近年來，廣州正不斷提升高端科學儀器的研制能力。近日，2024大灣區(qū)科學論壇特地在生物島上召開“高端科學儀器與高端醫(yī)療器械”分論壇，多位重量級嘉賓分享了他們對開發(fā)高端科學儀器的重視。
諾貝爾生理醫(yī)學獎得主厄溫·內(nèi)爾（ErwinNeher）：任何對疾病機制理解的進步，都需要更新更好的測量儀器，一旦這些儀器實現(xiàn)標準化，并應用于臨床藥物篩選或改進診斷，便會形成一個龐大的市場。例如，新一代基因測序儀當初的投入約10億美元，這套科學儀器不僅推動了基因組學領域的變革，更造就了價值超100億美元的科學儀器市場，同時還促進了價值千億美元的基因檢測。我建議要充分利用大灣區(qū)優(yōu)越的供應鏈環(huán)境和豐富的人才資源，加大對高端科學儀器研發(fā)的投資，預計未來幾年中國的科學儀器市場將實現(xiàn)年均增長率超10%。
共和國勛章獲得者、中國工程院院士、廣州國家實驗室主任鐘南山：“近年來，我們見證了高端科學儀器與醫(yī)療器械領域的迅猛發(fā)展，特別是在全球抗擊新冠疫情的過程中，高端科學儀器以及醫(yī)療器械發(fā)揮了不可替代的作用，挽救了無數(shù)人的生命。高端科學儀器與高端醫(yī)療器械的研發(fā)不僅需要有深厚的科學積累，更需要有跨學科、跨領域的合作和交流?！?/span>
科技部原副部長張雨東：我國已逐步形成了相對完善的科研儀器創(chuàng)新體制，但仍存在“受制于人”的情況，未來要堅持“第一性原理”，激發(fā)原始創(chuàng)新活力，同時需解決性能差距大、內(nèi)驅(qū)力不足等問題。
