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中国科学院院士杜江峰:科学仪器研制要从“零”到“万”


  来源: 中国科学报 时间:2021-06-07 编辑:清风
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过去百年来,诺贝尔自然科学奖所涉及的开创性工作和重大发现中,近70%借助仪器完成,物理和化学领域的发展更是离不开科学仪器的支撑。


正是意识到仪器在促进科技进步、推动人类认识客观世界方面的重要意义,十多年来,中国科学院院士、中国科学技术大学副校长杜江峰带领的微观磁共振重点实验室团队在国家自然科学基金的长期支持下,“边科研边研制”,在微观尺度磁共振谱学及生物、物理、信息等领域取得了一系列原创成果,60余篇相关论文在《科学》《自然》《自然》子刊和《物理评论快报》等期刊上发表,多项成果获得奖励。他们依托创新科研成果研制的近20种仪器,已广泛服务于高校、研究所、医院和企业。


杜江峰(右)指导学生做实验


杜江峰认为,如果研制出原创的科学仪器是从“0”到“1”,那么把仪器送到千万用户手中,让用户来验收就是从“一”到“万”。在当前中国急需各种高端仪器的情况下,仪器研制应做到从“零”到“万”。


“借”和“买”的困境


上世纪末以前,我国科学家多数是做些不用仪器或使用低端仪器的研究。后来能从国外买一些高端仪器,但不少研究仍是“买得到就做,买不到就不做”。


“这给科技创新带来了巨大阻碍。一是发达国家对高端仪器禁运,有钱也买不到。二是即便能买,拿到仪器时也比人家晚一个阶段。三是拿到仪器后,因为没有维护维修能力,往往难以发挥最大作用。”杜江峰对《中国科学报》说,“现代科技已经发展到高度依赖尖端科学仪器的阶段,但我们的供给严重不足,仪器缺乏已经成为制约我们原始创新的大问题。”


20年前,杜江峰团队基本上靠借仪器做实验,听说哪里有仪器,就跑去测一测,做个实验。10年前,团队有了第一台进口仪器,利用那台仪器,做出了一些成果、也发了文章。很快,“借”和“买”都不能满足需求了,他们就萌生了“自己做仪器的想法”。


2010年,团队得到中科院支持,启动一个200多万元的仪器研制项目。通过那个项目,团队积累了研发经验,也得到了锻炼。


随着国内科学研究对仪器的需求越来越旺盛,国家自然科学基金委、科技部、财政部陆续推出一些仪器研制计划。国家自然科学基金委的国家重大科研仪器研制项目定位于“前端”和“创新”,项目承担者需要做出从“0”到“1”的突破,研制出原创的仪器。


“我们去申请国家自然科学基金委重大科研仪器研制项目时,既有一定的研制基础,又做出了很好的成果,还有一支优秀的团队。”杜江峰说,“当时我们提的方案合理,各项指标也非常高,国际上又没有同类型仪器,这完全符合项目定位。”


“多波段脉冲单自旋磁共振谱仪”能够在不破坏研究对象的前提下,提供微观物质内部结构信息,拓展人们驾驭单个核自旋的能力,对前沿基础科学以及提升我国开展原创性研究能力意义重大。


2013年初,杜江峰团队顺利获得国家自然科学基金委国家重大科研仪器研制项目资助,团队成员摩拳擦掌,准备大干一番。


蓄积力量


缺乏高端科研仪器之“痛”有两个突出表现。一是发达国家的技术封锁,有钱也买不到。二是当我国少数领域迈入国际前沿时,迫切需要的仪器国际上也不一定有。


当中国科学家在多个领域跻身国际前列时,缺“仪”之痛和今天的缺“芯”之痛如出一辙。


在研制多波段脉冲单自旋磁共振谱仪时,有个关键部件叫钻石传感器,它的灵敏度决定着仪器的性能。但当时相关的原理才提出来四五年时间,国内外都没有现成的设备可参考。


“当时美、德有个研究组也在往这个方向走,知道我们要研制后,马上把相关的技术和产品都封锁了。”该团队成员、中科院微观磁共振重点实验室副研究员王鹏飞说,“国外厂商禁运了钻石传感器相关的产品和技术,所以一开始,我们就面临很大的困难。”


关键词:科学仪器 研制 杜江峰    浏览量:444

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