深度探索 续写辉煌|第25届光谱仪器研讨会共议创新未来
2024年4月13日，第二十五届全国光谱仪器学术研讨会第二天，众位学者大咖继续带来精彩报告。
复旦大学 陈良尧教授
复旦大学陈良尧教授在第二日首场带来了题目为“全波长区零慧差高分辨二维光谱的快速检测与分析”的报告。陈良尧教授详细介绍了团队在核心技术方面的突破，新型二维折叠光谱分析同时具有三大功能：宽光谱工作区、极高的光谱分辨率及高速光谱信息获取。通过将传统光谱仪的串联模式改为并联模式实现全光谱高精度和高速度测量分析。陈良尧还介绍了影响高精度光谱分析的核心困难，包括衍射器件、光路设计等因素。经典光谱仪结构中存在慧差缺陷，解决离轴反射光路导致的慧差等缺陷需使沿x轴方向的离轴角为0，基于此设计了全波长消慧差光谱仪，并应用于原子谱线的测量等领域。
厦门大学 李耀群教授
厦门大学李耀群教授做题目为“基于表面等离子体耦合定向增强的荧光分析仪器”的报告。李耀群教授团队发展基于SPCE的新仪器和新技术，SPCE的两种激发模式分别为KR模式和RK模式，前者信号更强且具有更好的界面选择性，后者激发光无需角度调制。基于以上研究，团队构建了设计出多模式SPCE系统不同检测方式，包括SPFS成像、KR-SPCE成像、RK-SPCE成像、FS成像。棱镜型多功能表面等离子体耦合发射测量系统可进行定向荧光和定向拉曼信号检测。此外还有物镜耦合型的SPCE显微镜系统可调控激发角度和偏振性，并且调控SPCE可有效提高光谱特征精准识别能力。
西湖大学 王鸿飞教授
西湖大学王鸿飞教授做题目为“高分辨超快非线性光谱学及实验技术的近期发展”的报告。他首先介绍了和频振动光谱技术的发展。之后王鸿飞教授提出以短飞秒+长皮秒激光系统为技术基础建立多模式非线性激光光谱与动力学平台，包括亚波数高分辨宽带受激拉曼振动光谱(FSRS)、亚波数高分辨宽带反斯托克斯相干拉曼振动光谱(CARS)、亚波数高分辨宽带可见-可见和频电子光谱(VV-SFG-ES)、亚波数高分辨宽带可见-红外与红外-可见和频电子光谱(VI和IV-SFG-ES)、亚波数高分辨宽带红外吸收光谱(NL-IR)及亚波数高分辨宽带和频振动光谱(SFG-VS)。此外，团队研究设计100k赫兹亚波数高分辨宽带和频振动光谱，使其不再是昂贵和难以实现的光谱手段。
北京邮电大学 夏安东教授
北京邮电大学夏安东教授做题目为“基于受激亏蚀的飞秒时间分辨光谱技术及其在激发态过程中的应用”的报告。溶剂化现象在物理化学反应中广泛存在，其可诱导激发态震荡并影响复杂分子体系的结构和功能。夏安东教授团队基于关键科学问题和原理，,提出发展基于受激亏蚀原理的宽带飞秒时间分辨光谱装置。该装置主要包括平移台控制器、飞秒激光器、斩波器及电脑控制系统。使用该装置能够完整描述分子内质子转移“四能级系统”的光循环动力学，实现超快基态质子转移反应的光谱追踪，同时研究基态质子转移反应的中的溶剂化作用，实现了基态溶剂化的探测和激发态的调控。
四川大学 吕弋教授
四川大学吕弋教授做题目为“气固界面催化化学发光传感技术研究”的报告。吕弋教授以气固界面化学发光为基础介绍了基于气固界面化学发光传感分析方法、作为表面化学过程研究的特殊分析/表征工具及相关表面化学反应机理的理论三个方面内容。其实界面设计是对界面上分子的吸附氧化和发光过程的调控，团队通过设计指纹识别方法发现在界面上首先是氧化的发生，其次才是能量的转移。并且基于此类研究，团队设计出高分辨方法进行时间区分，之后通过外加能量如微波、辐射等发现不同分子之间也会产生不同效果。最后，吕弋教授表示希望设计出气固界面分子相互作用装置如催化装置等。
厦门大学 颜晓梅教授
厦门大学颜晓梅教授做题目为“纳米流式检测技术的研发及纳米生物颗粒表征应用的报告。纳米生物颗粒的突出特征是粒径微小、个体差异性大，迫切需要发展能够对<100nm的粒子在单颗粒水平进行高通量多参数综合表征的技术。颜晓梅教授团队研发出纳米流式检测技术，具有灵敏度高,信号均一，散射、荧光同时检测的优势。该方法已应用于病毒、纳米药物表征，在单颗粒水平实现完整病毒颗粒、病毒空壳和游离病毒核酸的快速甄别,为细胞基因治疗载体和疫苗研发提供有力工具。此外还通过采用全息光栅光谱仪和高灵敏EMCCD,成功研制光谱型纳米流式检测装置,并开发了配套软件系统应用于聚球藻的区分等领域。
清华大学 李景虹院士
清华大学李景虹院士做题目为“表面等离子体显微成像”的报告。生命体具有从小型分子复合物到介观尺度的多层次结构和功能单元，在单分子水平观测分子相互作用过程对理解生物功能单元形成机制至关重要。SPR具有灵敏度高、无标记、响应速度快等优势,是分子结合动力学分析的标准技术，现在已发展到超分辨单分子成像技术。其中SPR显微成像(SRPM)可测量单个病毒体积、质量、与抗体结合过程，表面等离子体电化学电流成像可进行单颗粒水平的电催化活性表征，表面等离子体交流电阻抗成像可用于单细胞水平分析。李景虹院士最后总结道，表面等离子体显微成像技术具有高灵敏度、高分辨率与丰富的功能性,是生物和化学分析的重要手段，其发展应聚焦于功能性、超分辨及超灵敏。
中国科学院青岛生物能源所 徐健研究员
中国科学院青岛生物能源所徐健研究员做题目为“高通量拉曼流式分析/分选仪(FlowRACS)服务精准医学&生物制药”的报告。徐健研究员表示他们希望构建光谱学和遗传学的桥梁，通过单细胞拉曼光谱进行“全景式”检测代谢组学，包括物质合成、底物代谢等多个方面。总体思路即通过实时高通量的单细胞代谢体检、筛选和培养，实现在线生态监控。其中的关键技术是流式拉曼分析-分选-培养体系，通过菌群单细胞拉曼流式分析、菌群拉曼流式分选耦合培养及数字化单细胞克隆挑选解决关键难点。团队基于关键技术瓶颈设计出FlowRACS微流控芯片及其适配器，具有简单、稳定、易操作等优势。
南京大学 夏兴华教授
南京大学夏兴华教授做题目为“纳米红外光谱电化学系统”的报告。夏兴华教授首先介绍了1986年至今的仪器研究经历，然后提出微区电极界面是电化学研究的核心。电化学即外加电场下电极表面发生的电化学反应，电化学界面和能源转化与存储由形貌、结构、电荷、分子种类等共同决定的多维构效关系。发展纳米尺度同时获取形貌电荷密度和分子信息的微区测量新方法、新技术与新仪器,是全面理解电化学过程的关键。通过波长相关的光生力测量,研制纳米红外光谱电化学系统可同时获取电极界面微区形貌、电荷信息和分子光谱。并且，以纳米探针检测光生力、红外激光取代干涉仪及构建全内反射光路+电场增强解决了纳米红外光谱电化学面临的主要挑战。
中国海洋大学 郑荣儿教授
中国海洋大学郑荣儿教授做题目为“面向深海应用的水下激光诱导击穿光谱技术”的报告。郑荣儿教授介绍了团队设计研发的深海热液化学场多光谱联合原位综合探测系统及目前报道的深海LIBS系统，对比中国、日本和德国的设备，其中我国系统是目前国际上最小、原位探测深度最深，并且已进行冷泉区应用测试。此外，多金属结核和锰结壳分别在4000-6000 m和800-2400 m深度，团队现已开始进行深海富钴结壳品位和厚度原位探测。同时团队内成员研制面向水体测量的LIBSE系统新版本，包括微气柱增强技术和基地辅助增强技术。不止于此，团队现在正在进行多光谱和多技术融合，涉及Raman-LIBS-LIF多光谱以及NDIR/气液分离技术等。
厦门大学 王海龙副研究员
厦门大学王海龙副研究员做题目为“基于峰值力扫描的原位电化学纳米红外光谱显微镜”的报告。电化学纳米红外光谱显微系统的设计初衷是实现高能量分辨率、高检测灵敏度和高空间分辨率的结合。其设计结构包括底部垂直激发光路结构,稳定性好,易于耦合红外光和探针;光谱电化学池维持稳定的原位液体探测环境,支持电池测试。同时自主建立仪器的中控系统，支持EC-nanoIR等需求定制化测量。此外，团队还经过一系列实验对结果进行验证，包括对单层、亚单层分子的检测，其空间分辨率<5 nm；原位跟踪固/液界面苯胺电化学聚合与掺杂过程获得形貌和红外化学成像信息；EC-nanoIR同时、同位点解调力曲线,获得聚苯胺膜多模态信息等方面。
兰州大学 曾智聪教授
兰州大学曾智聪教授做题目为“像散测距显微镜(ADM):微纳形貌成像和振动分析新方法”的报告。研发精密仪器装备需要有高精尖的表征手段，谱学电化学则需要有高时空分辨表征手段，而传统设备具有一定的局限性，因此发展微纳形貌成像和振动分析方法的尤为重要。曾智聪教授团队开发出一种新型像散测距显微镜表征方法，对振动分析灵敏度高达17 pm rms，并具有高时空分别特征可实现10 s/图，并可满足半导体集成器件形貌表征、压电元件性能测试及电化学界面体系测量。此外，团队自主开发高性能拉曼仪器，研制出核心部件激光器、谱仪和探测器，具有极高的性价比。
厦门大学 方宁教授
厦门大学方宁教授做题目为“单分子化学成像的新思路”的报告。方宁教授表示希望在单分子成像领域能够研究出新的方法解决单分子在化学体系中动态过程。金纳米颗粒的实时快速追踪，研究分子马达的机制问题。通过自研显微镜结合定位方法实现纳米级别的空间定位准确度。其中介孔纳米材料是单分子成像的重要研究体系，通过该体系可以得到反应动力学信息以及对扩散过程的实时追踪，同时通过缺陷位机理也可以从二维材料中获得多种数据。此外，团队基于单分子成像技术开发出其他应用，包括多模态宽场单分子成像、单分子与超快光谱联用:高时空分辨率和超高精度单分子定位成像系统。
中国工程物理研究院 李海波副研究员
中国工程物理研究院李海波副研究员做题目为“面向工况应用的科研级便携式拉曼设备研发与应用”的报告。李海波副研究员发展的系列便携式科研级拉曼光谱设备包括双波长近红外波段便携式拉曼光谱设备等，填补了国内市场空白，具备了工况下原位分析核材料腐蚀产物能力。拉曼光谱气氛传感器技术，基于光纤增强拉曼光谱监测方法获得高灵敏度的空芯光纤气氛监测样机，可用于复杂体系气氛监测传感和聚变堆同时在线检测，包括氢气同位素等。最后，李海波副研究员认为，微型化传感器技术、国产化要求以及面向工况场景和战略需求是未来的发展趋势。
厦门大学 郑兰荪院士
厦门大学郑兰荪院士做题目为“质谱仪器研究进展”的报告。郑兰荪院士首先提出进行质谱研究的必要性，原位化学研究需要质谱分析的支持，并需要发展适合金属团簇配合物等原子团簇分析的质谱仪器。以上设备的研制需要合适的离子源和质量分析器，基于此，团队设计出电喷雾双反射式飞行时间质谱仪、电喷雾四极杆-飞行时间串联质谱仪、超高温热解光电离质谱仪、催化反应产物瞬时分析质谱仪等。此外，团队还对质谱仪离子源进行改进和设计，研制出可控电离能的小型飞行时间质谱装置。郑兰荪院士始终关注仪器教学发展，研制出教学质谱仪，让学生们可以真正接触仪器，了解质谱。
报告会结束后，全体与会代表共同参与圆桌论坛，本次论坛由厦门大学郑兰荪院士、厦门大学任斌教授、上海理工大学张大伟教授主持，众大咖围绕“绿色、教育”两大仪器主题展开热烈探讨。
由左到右分别是：厦门大学任斌教授、厦门大学郑兰荪院士、上海理工大学张大伟教授
参会代表发言
光谱仪器专家委员会主任委员 、厦门大学任斌教授最后表示感谢各位专家的到来，并宣布本次大会圆满结束。
光谱仪器专家委员会主任委员 、厦门大学任斌教授
至此，第二十五届全国光谱仪器学术研讨会在福建省厦门市圆满落幕。本次盛会汇聚了光谱学领域的专家学者、科研人员以及相关行业代表，共同探讨了光谱仪器技术的最新进展、前沿理论、创新应用以及未来发展趋势，为我国光谱仪器科学与产业发展注入了强大推动力。
