张德添:我和电子显微镜这三十年

2016-8-19 09:12 来源: 分析测试百科
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  分析测试百科网讯 “最近两天,我这还有几个评审的会要开,咱们的会面能不能后延几天?”在分析测试百科网联系北京电镜学会秘书长张德添时,张德添抱歉地回应。刚从“第九次华北五省市电子显微学研讨会及2016年全国实验室协作服务交流会”归来,就又要赴外地参加评审会议,已经从军事医学科学院退休十余年,但他还是那么忙碌。

  作为国内较早开展电子显微镜研究的学者,张德添活跃于科研、社会活动领域,认真、执着,同时也得到了业内的广泛认可和尊敬。

北京市电镜学会秘书长 张德添(资料照片)

  三个十年的分野

  “我从事电镜领域的研究算是‘半路出家’。”张德添说,在电镜之前,他从事的是保密性质的科研工作。从一则旧时报道中的只言片语,可以看得出他有多么“拼”:有一次,队伍已经进驻试验现场,研究员张德添突发急性阑尾炎,医生要把他送往后方医院手术,为了能够尽快工作,他坚决要求就地手术,两张桌子拼成手术台,用动物解剖刀割下了阑尾。

  保密科研任务结束后,张德添开始接触电镜。说是“半路出家”,其实张德添浸淫于电镜领域已经三十余年。

  “我觉得电镜是个需要人的行业,我就去了。”张德添说,三十年前,也正是国内电镜行业飞速发展的时候。“我赶上了好时光,刚好是我国电镜研究开始飞速发展的临界点。”

  从张德添分析的我国电镜采购情况变化,也可以看得出来,他介绍,20世纪80年代,是我国电镜采购的第一次高峰。到90年代,国内的电镜采购量趋缓。到了新世纪,电镜采购量又一次爆发式增长。2010年以后,电镜采购趋向于平稳增长。

  “如果说大型电镜(排除台式电镜),国内目前在用的保有量大约有8000-9000台,每年以几百台的量在增加。”张德添说,据分析测试百科网对自有数据的分析,如果算上台式电镜,国内目前的在用电镜保有量将达数万台。

  “我在电镜领域从业三十多年了。”张德添说,“第一个十年,我在打基础,第二个十年,做了一些研究,第三个十年,做了一些社会活动。”

  资料显示,张德添曾经获得过部队、国家部委等各种奖项近十项。“差不多每年一个奖吧。”张德添说,他利用电镜研究肌肉组织,获得了不少成果。已退休十年,至今还不断有研究者找他,咨询学术问题。

  “第三个十年”其实是指张德添退休后的十年,他就任北京电镜学会理事长。

  “我还没退休的时候就参与了电镜学会的工作,退休以后,我们老两口生活安逸,大家也希望我能再做点事,我就想,那就发挥点余热。这是一件公益的事儿。”张德添说。

  如今的北京电镜学会每年组织三大显微领域的会议,分别是前面提到的“华北五省市电子显微学研讨会”、“北京市电子显微学年会”和“全国激光共聚焦显微技术理论与应用学术交流研讨会”,三个学术会议在国内显微学术领域有较大的影响力。

  说到这三个会议,张德添特意强调:“今后,激光共聚焦的会,要加上‘超分辨’,这是新的发展趋势。”

  “我现在也在着力培养年轻人(组织公益活动),得有人接我的班啊!”张德添说。

  电镜应用需要突破

  张德添介绍,国内电镜领域的应用研究飞速发展始于20世纪80年代,其中,有两个关键的学术发展对电镜应用起了重要作用。一个是纳米材料学科的发展,另一个是蛋白组学的发展。

  纳米材料中,对微观材料的结构观察,刺激了科研工作者对显微技术的需求,一度形成了全国性的“纳米热”。当“纳米热”逐渐恢复理性时,蛋白组学的兴起,对变异蛋白观察和发现的需求,再次刺激了电镜热。

  “这两个学科的兴起,对国内电镜采购起了比较重要的作用,在纳米方面,前二十年使得我国在材料的微观研究方面有很大的促进。在生命科学方面,到施一公团队用冷冻电镜发现剪结体结构形成一个高潮。”张德添说,“在材料微观研究和生命科学研究方面,国内的电镜研究技术水平基本与国外持平或略有差距。”

  张德添介绍,虽然我国在材料领域的电镜应用已经非常广泛,但电镜本身的发展也制约了其在领域的进一步应用。“最近十几年,电镜主要是在高压电镜引入了球差,但总体而言,没有大的突破。”张德添说。

  目前电镜主要应用于材料和生命科学领域,“其中大约七到八成的电镜都用于材料领域,二至三成左右用于生命科学。”张德添说。

  在生命科学领域,冷冻电镜、环境扫描电镜等产品,目前已成为热门采购对象。“现在好多高校都想采购冷冻电镜。”张德添说,“在生命科学领域,电镜的作用是观察形貌和内部结构,但在解决问题、对民生提供帮助方面的作用还有限。”

  电镜又是特殊的科学仪器,它的作用是观察物质的微观形貌和内部结构,不像质谱,可以对物质成分作准确的定量分析。据分析测试百科网自有的国内仪器保有情况数据库显示,我国电镜的主要拥有者集中于高校和科研机构,用于质量检验检测的电镜保有量相对较少。

  虽然电镜更多地用于科研领域,但在产品检验检测方面,电镜的市场在逐渐出现并扩大,这意味着未来国内电镜市场的增量还会持续。“之前,质检部门希望采购一批电镜,用于出入境检验检疫体系。”张德添说,“如果每个口岸配一台,大约是十几台,甚至二三十台的量。”去产能和产业升级,《中国制造2025》的发布,都意味着生产企业对电镜分析的需求将呈上升趋势。这都是对电镜市场的利好消息。

  “这三四十年,电镜应用高速发展,在基础科学研究、人们对微观世界的认识等方面起了很大的促进作用,但电镜本身的技术进展没有质的变化,还是在电子光学的水平上,这在国外也同样如此,电镜需要新的突破。”张德添说。

  国产电镜还是要做

  “上世纪八十年代,也就是改革开放之初,我国的电镜生产水平和国际基本处于一个水平,或略差。”张德添说,“但之后这几十年,由于体制、人才培养、基础科学和国家的综合工业实力等多因素,导致了尴尬局面。”

  “当时国内透射电镜生产企业有3家,扫描电镜生产企业最多的时候达到了11家。”张德添说。

  分析测试百科网根据自建数据库的分析显示,目前,国内在用电镜中,还有北京的中科科仪、上海电子光学技术研究所和南京江南光学仪器厂等三家机构的产品。

  但实际上,到现在,国内只剩下能够生产扫描电镜的中科科仪一家电镜企业。

  2013年,中科科仪获得了国家重大科学仪器设备开发专项的资助,开发场发射扫描电镜。据分析测试百科网了解,目前该产品已经形成了销售。至此,我国已能生产商品化的钨灯丝扫描电镜和场发射扫描电镜。

  “到现在,透射电镜已经完全被打趴下,扫描电镜基本被打趴下了。”张德添说,说到这里,他心情沉重。“历史上国家对电镜有过很多次好的支持机会,但因为各种各样的原因,我们错过了这些好机会。”

  “大约三十多年前,我曾经希望国内能发展中低端的透射电镜。”张德添说,当时,在一次学术交流中,一位加拿大沃太华中心实验室电镜室主任告诉他,欧美在临床病理诊断时,如果病理报告结果只提供了光学显微镜的诊断结果,病人是不接受的,必须带电镜观察的结果。“这是三十年之前,他们就已经达到这种应用水准了。那时我国在病理诊断方面基本是清一色的光学显微镜,甚至是用肉眼观察。”张德添说,对于中国电镜市场而言,这其实是一个潜在的巨大市场,100千伏的透射电镜可以很好地解决这个问题。在材料领域,100千伏的透射电镜需求量更大。

  但他的建议遭到了拒绝,此事之后不了了之。到如今,我国可生产电镜的企业只剩下中科科科仪一家,并且只能提供中低端扫描电镜。据分析测试百科网的统计,中科科仪的电镜市场占有率大约为3%,排在日本电子、日立、FEI和蔡司之后。

  “一个决策失误,会带来几十年的落后。”张德添说,“我作为一个电镜工作者,回想这段历程,心里觉得不是滋味。”

  如今,也有一些创业团队在找张德添,希望做电镜,张德添对此不置可否。对在电镜行业从业三十年的他来说,一款产品是否有市场,他能很快地给出清晰的答案。

  “其实,现在国内的机加工水平上来了,有条件生产电镜的单位还是有不少的。”张德添说,但是,能够生产出来和能够商品化,这是两个概念,“现在电镜领域排在前列的企业,市场占有率已经很高了,并且当前是产能过剩的时代,电镜也一样。我们是否有很好的积累?即使生产出来,是否有市场竞争力,是否卖得掉?”

  “现在,老一批电镜人或者退休,或者离世,年轻人又接不上来,在大型仪器,比如核磁、电镜、质谱等领域,基本是国外在垄断,并且这个局面一时之间很难有改观。”张德添说。

  但话说回来,电镜还是要做,“我们现在买电镜,越买越贵。”张德添说,“对仪器企业来说,电镜还是得国产化,应该从中低端做起,先占领中低端市场,而不是一味买国外的仪器。”

  对科研与产业的期望

  “现在的科研体制很尴尬,如果不改,就很难促进电镜的发展。”张德添说,“做科研工作的年轻工作者,还是要沉下心来,深入其中,希望有所发现,有所作为,别被发表论文捆绑死了。”

  张德添回忆自己当年从事电镜研究时的情形,“我做研究的时候,把电镜从头拆到尾,很多故障我都能修。那时候想得也很简单,设备那么贵,得发挥出应有的价值,如果坏了找人修又很贵,那就只有自己修。实在修不好的时候,才找工程师来。即使是找了工程师来修,我也清楚地告诉对方哪里坏了,该修什么。现在的科研工作者,基本不会这些了。”

  “现在的电镜集成化、模块化情况越来越普遍,所有仪器都是这样,也少了很多个人维修的机会。”张德添说。

  对于电镜产业,张德添用了现在常用的四个字:工匠精神。

  “我和日本做电镜的专家进行学术交流,当时有一个感受,他们很投入,做分子泵的就做分子泵,一直做,越做越精。”张德添说,众所周知,日本企业在全球电镜领域都拥有强大的竞争力。

  “我提倡工匠精神。精耕细作,精益求精。现在我国找这种具有工匠精神的人已经很难了。”张德添说。