量子点光谱仪产业化 用手机检测物质成为可能
4月28日，2017年度全球移动互联网大会(GMIC)专门设置G-Summit全球科学创新峰会顺利召开，此次峰会旨在打通科技和商业的隔阂。传统光谱仪历经科技的“洗礼”，从体积到性能都逐渐趋于完善，在科技如此发达的背景下，将量子点光谱仪与手机集成，利用手机检测PM2.5已不是梦。 峰会期间，被誉为量子点光谱仪的开拓者、清华大学博士生导师、芯视界科技创始人兼董事长鲍捷作为此次大会的新锐材料科学专家，就量子点光谱仪产业化以及其是否能用手机做出回答。 清华大学博士生导师、芯视界科技创始人兼董事长鲍捷 “手机摄像头是传统数码照相机的小型化。但手机摄像头无法读出被拍摄物体的光谱信息，现在我们把光谱仪做小型化处理，道理是一样的。”鲍捷说。据鲍捷介绍，光谱仪经过二十年的发展，性能上已经不是问题了。现在业界主要关注光谱仪如何做小的问题。 早在2015年7月,鲍捷及其研究小组就已经利用量子点纳米材料阵列成功研制出了高性能的微型量子点光谱仪。 与传统光谱仪使用光栅不同，作为新材料的量子点本身对光具有吸收性能，不同大小的量子点可以吸收不同波长的光，在光谱仪中用量子点来代替光栅，可以实现多波长测量同时进行。将不同种类的量子点集中在一张薄膜上做成的光谱仪，可以实现对多组份同时进行测量，提高光利用率。通过对光的解析，实现对物质的分析。 该项研究不仅革新了光谱仪的制作原理，还拓展了光谱仪的应用前景，在不久的未来，专业的化学检测有望通过微型量子点光谱仪的帮助走进日常生活，用手机就可以进行食品药品、个人健康、环境污染等检测。 目前, 鲍捷和他的团队为了早日实现量子点微型化光谱仪的产业化，正积极与国际科研机构、大学、公司等进行接洽。 关于产业化后的具体应用，鲍捷说：“人有指纹，物质也有指纹，光谱是物质的指纹，微型化光谱仪的用途取决于你什么情况下需要辨别物质。只要有可能用到物质检测的地方，都可以用到光谱仪。” 未来，量子点光谱仪将能够集成在芯片上，并就此开发相关的手机应用。这个新技术的产业化将可以用于辨别物质真假和含量，例如应用于监测食品安全和环境污染、检测战场安全和工农业产品质量等多个领域。 此外，鲍捷还以量子点光谱仪在检测皮肤癌方面的用途为例,介绍了其在医疗卫生方面的应用前景。他说，皮肤癌和其他癌症不一样，它的早期症状在体表光学特征上有所反应，检测人体体表光学特征，可以为早期诊断分析提供很大的帮助。
河北成立首家二噁英实验室 填补省二噁英检测空白
近日，河北省首家二噁英实验室在石家庄市质监局积极引导下，通过质监部门的检验检测资质认定，在石家庄市河北中旭检验检测技术有限公司建成，填补了河北省二噁英检测的空白。 大家生活中都碰到过路边焚烧垃圾的场面，这样的行为可不能忽视，因为它是世界上最毒的物质——二噁英产生的最主要来源。到底二噁英污染到了什么程度？这也需要一个准确的答案。 近日，河北省首家二噁英实验室在石家庄市质监局积极引导下，通过质监部门的检验检测资质认定，在石家庄市河北中旭检验检测技术有限公司建成，填补了河北省二噁英检测的空白，可以实现对水质、环境空气和废气、固体废物、土壤和沉积物中二噁英类进行准确可靠的定性定量分析。 据介绍，该实验室采用国际一流的全封闭恒温恒湿、负压、超洁净空间设计，总投资近2000万元，配备了国际先进的意大利TECORA环境空气和污染源废气等采样装置。 作为河北省首家二噁英实验室，将为政府主管部门对二噁英污染监管和决策、河北省二噁英履约减排和环境质量提升提供有力的技术支撑;同时，将在环境保护领域的技术开发、科研创新和人才培养等方面发挥重要作用。
河北成立首家二噁英实验室 填补省二噁英检测空白
近日，河北省首家二噁英实验室在石家庄市质监局积极引导下，通过质监部门的检验检测资质认定，在石家庄市河北中旭检验检测技术有限公司建成，填补了河北省二噁英检测的空白。 大家生活中都碰到过路边焚烧垃圾的场面，这样的行为可不能忽视，因为它是世界上最毒的物质——二噁英产生的最主要来源。到底二噁英污染到了什么程度？这也需要一个准确的答案。 近日，河北省首家二噁英实验室在石家庄市质监局积极引导下，通过质监部门的检验检测资质认定，在石家庄市河北中旭检验检测技术有限公司建成，填补了河北省二噁英检测的空白，可以实现对水质、环境空气和废气、固体废物、土壤和沉积物中二噁英类进行准确可靠的定性定量分析。 据介绍，该实验室采用国际一流的全封闭恒温恒湿、负压、超洁净空间设计，总投资近2000万元，配备了国际先进的意大利TECORA环境空气和污染源废气等采样装置。 作为河北省首家二噁英实验室，将为政府主管部门对二噁英污染监管和决策、河北省二噁英履约减排和环境质量提升提供有力的技术支撑;同时，将在环境保护领域的技术开发、科研创新和人才培养等方面发挥重要作用。
支持国家重点实验室建设 发挥最顶尖科研平台作用
日前，科技部网站发布了《国家重点实验室2015年度报告》，报告对我国国家实验室和国家重点实验室的运行情况进行了披露。截至2015年底，正在运行的国家重点实验室共255个，试点国家实验室7个。 作为目前我国最顶尖的科研平台，国家实验室和国家重点实验室在科学前沿探索和解决国家重大需求方面发挥了非常重要的作用，在科学研究方面取得不少具有国际先进水平的成果。 但是目前我国到底有多少国家实验室和国家重点实验室，知道的人却并不多。日前，科技部网站发布了《国家重点实验室2015年度报告》，报告对我国国家实验室和国家重点实验室的运行情况进行了披露。截至2015年底，正在运行的国家重点实验室共255个，试点国家实验室7个。 2015年下达经费超过44亿元 2015年，国家对国家重点实验室和试点国家实验室给予支持，下达国家重点实验室专项经费40亿元，国家(重点)实验室引导经费2亿元，青岛海洋国家实验室专项经费2.073亿元，为实验室的健康发展提供了有力保障。 目前共有7个试点国家实验室 国家实验室代表了一个国家相关领域的最高科技水平，在西方，国家实验室已成为主要发达国家抢占科技创新制高点的重要载体。世界著名的国家实验室，例如美国的劳伦斯伯克利、布鲁克海文、橡树岭、阿贡等享誉全球。 根据科技部的统计报告，目前我国正在运行的国家实验室共有7个，依托单位主要来自高校和中国科学院，高校依托单位主要包括北京大学、清华大学、中国科学技术大学、华中科技大学和中国海洋大学等。不过，除了沈阳材料科学国家（联合）实验室和青岛海洋科学与技术试点国家实验室外，其余5个国家实验室均未去“筹”。 在今年1月举行的全国科技工作会议上，全国政协副主席、科技部部长万钢曾表示，2017年将按照“成熟一个、启动一个”的原则，在重大创新领域启动组建国家实验室，因此2017年试点国家实验室能否去“筹”值得关注。 运行国家重点实验室共255个 国重领域分布 255个国家重点实验室分布在8个学科领域，其中，地球科学领域44个，生物科学领域44个，工程科学领域43个，信息科学领域32个，医学科学领域31个，化学科学领域25个，材料科学领域21个，数理科学领域15个。 依托单位分布 国家重点实验室主要分布在教育部和中国科学院，其中教育部132个，占51.8%;中国科学院所属部门分布78个，占30.6%；其他部门和地方45个，占17.6%。 国重地域分布 根据报告，国家重点实验室分布在全国25个省、自治区和直辖市，其中北京市79个，上海市32个，江苏省20个，湖北省18个，陕西省13个，基本反映了我国基础研究力量的地域分布。 特别值得关注的是，福建、广西、贵州、新疆、河北、山东、山西、安徽、河南和云南等10个省国家重点实验室都在4个以下，西藏、青海、海南、宁夏和内蒙古等省份一个国家重点实验室都没有，这些省份基本上都是我国高等教育水平和科技实力比较落后的省份。国家重点实验室的地域分布也反映了我国中西部地区与东部发达地区高等教育、科技实力之间的巨大差异。 国重主要集中在各大著名高校和中科院 从各大国家重点实验室依托单位的统计结果来看，目前我国正在运行的255个国家重点实验室主要集中在各大著名高校和中国科学院。 高校方面，清华大学和浙江大学各有10个国家重点实验室，位居第一。北京大学共有8个国家重点实验室，排名第三。南京大学和上海交通大学各有7个和6个。复旦大学、西安交通大学、吉林大学和武汉大学也有5个国重实验室。其他高校国重实验室都在4个以下。
500MHz超导核磁共振波谱仪项目顺利验收
日前，由中国科学院武汉物理与数学研究所承担的国家重大科学仪器设备开发专项“500MHz超导核磁共振波谱仪的工程化开发”项目顺利通过科技部评估中心组织的综合验收，验收会议由中科院院士祝世宁主持。500MHz超导核磁共振波谱仪项目顺利验收 首先项目负责人刘朝阳汇报了项目总体实施情况以及异地测试验收情况，并播放了产业化实施过程中的生产视频。随后，验收专家组对项目研发的500MHz超导核磁共振波谱仪样机及关键部件进行了实地检查，远程查看了产业化实施情况，并对项目进行了质询和评议。 验收专家组认为，该项目完成了5台500MHz液体高分辨核磁共振(NMR)波谱仪整机、四通道600MHzNMR波谱仪实验样机的研制，开发了300-600MHzNMR波谱仪系列化产品，完善了产品工程化和产业化开发的质控过程，形成了系列技术文件、工艺文件、质量文件、管理文件和工业化产品，并建立了核磁产业基地;产业化质量与管理体系通过了ISO9001质量管理体系认证。项目技术形成的超导核磁共振波谱仪已实现销售，技术就绪度达到了8级。在仪器应用研究方面，建立了食品NMR基础谱库、天然产物提取物鉴定和代谢组学NMR数据库，并建立了若干物质结构的NMR分析方法。与会专家一致同意该项目通过验收，综合评分为98.1分。
不再一“筹”莫展 论卓越的国家实验室如何运行
国家实验室是一个国家最高科研力量的“国家队”。实施创新驱动发展战略的中国正在积极稳妥推进国家实验室建设。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》提出，“在重大创新领域组建一批国家实验室”。 我们今天刊发一位中国学者在美国国家实验室的见闻。国家实验室是一个国家最高科研力量的“国家队”。在中国科学界，国家实验室建设尤其受到关注。部分原因在于，科技部自2000年开始试点国家实验室的探索和实践工作，先后批准试点建设7个国家实验室，此外还有一些国家实验室进入筹建阶段，但十几年后，这些筹建中的国家实验室仍未摘掉“筹”字，可谓一“筹”莫展。最近几年，科学界不少人士提出过对国家实验室建设的建议。 2016年1月至今，作为清华大学与斯坦福大学联合培养的博士后，我进入美国劳伦斯伯克利实验室(Lawrence Berkeley Laboratory，简称“LBL”)开展研究工作，得以近距离观察这个大名鼎鼎的研究机构的运行。在这里，我的具体工作是利用先进光源设备，研究储能电池材料的机理。 在科学界，LBL几乎相当于“卓越”的同义词。作为美国国家实验室之一，与之相关的荣誉灿若星辰：13位科学家获得诺贝尔奖，15位科学家获得美国国家科学勋章，1位科学家获得美国国家技术创新奖章，70位科学家是美国科学院院士…… 我的合作导师、斯坦福大学教授、美国科学院院士沈志勋先生一次与我谈话时提到，LBL的运营模式在美国国家实验室中极具代表性。他的这句话使得我对国家实验室的运营模式有了特别的关注。 国家实验室是不是“金饭碗” 正如人们所知，国家实验室作为一种世界通行的科研基地形式，兴起和发展于二战前后，围绕着国家使命开展基础性和战略性科研任务，通过多学科交叉协助，解决事关国家安全和经济社会发展全局的重大科技问题。 国家实验室是国家创新体系的重要组成部分，我国政府在2003年和2006年先后批准建立了15个国家实验室，然而基本仍都处于筹建状态。 直到今年1月的全国科技工作会议，科技部部长万钢提出，2017年将按照“成熟一个、启动一个”的原则，在重大创新领域启动组建国家实验室。在我的理解中，这意味着今年中国的国家实验室将要挂牌，要摘掉“筹”字的帽子。 作为一个科研工作者，我关心的是，我们的国家实验室到底如何运营？每年能拿多少经费？我们这些人能不能用上国家实验室？ 恰巧，3月份，我所在的先进光源实验室(Advanced Light Source，简称“ALS”)接受美国能源部的考核，以邮件形式向所有实验室相关人员披露了《ALS向美国能源部提交的汇报材料》。结合我的见闻，我想谈谈我眼中的国家实验室运营机制。 和众多初到者一样，我一度对LBL和加州大学伯克利分校的关系感到困惑。LBL隶属于美国能源部，但有意思的是，美国能源部并不实际参与实验室的运行工作，而是由加州大学负责管理。LBL的主任由加州大学董事会任命，并向加州大学校长报告工作，约20多名能源部雇员进驻LBL，行使联邦政府对LBL的监督工作。这就使得LBL在管理上，摆脱了行政力量的过度乃至盲目干预，而相对独立地依据学术规范进行专业运营。 这种管理模式使得大学与国家实验室形成了有效互补关系，两者可以各自发挥所长开展合作研究。在加州大学系统中，与LBL联系最为密切的是伯克利。天然相近的地理位置使得两者密切关联：2015年的数据显示，有超过200名LBL的研究人员在伯克利兼任教授，500多名伯克利的学生在LBL开展研究，LBL有力地提升了伯克利的研究水平，甚至有人称是LBL成就了今天的伯克利。这种说法虽看似夸张，但我个人觉得并非全无道理。 值得一提的是，虽然LBL看似由加州大学代管具有“想当然”的合理性——历史上，实验室创始人、诺贝尔奖得主欧内斯特·劳伦斯为伯克利教授，且地理上两个机构又如此接近——然而在制度设计上，却存在着竞争淘汰机制：美国能源部每5年对加州大学进行一次考核，评估LBL的管理水平和产出质量。准确地说，加州大学之所以能代为管理LBL，不仅是历史或地理的因素，更重要的是行之有效的管理。而一些国家实验室则在过去发生过“不幸”易主的局面，比如：2006年，洛斯·阿拉莫斯国家实验室不再由加州大学管理，改由洛斯·阿拉莫斯国家安全公司主管；同年，阿贡国家实验室的管理方也由芝加哥大学变更为芝大阿贡有限责任公司。这种淘汰机制打破了第三方机构永久持有“金饭碗”的幻想，有利于提升国家实验室的管理绩效。 科学家为什么不去“申请项目” LBL规模有多大？它现在有3304名雇员。按照美国能源部的规划，国家实验室应当更注重科学领域的交叉点，而不是各个学科内部；国家实验室的价值，在于它们能从事高校或民间研究机构难以开展的交叉学科综合性研究。为此，LBL已经建成了5套大科学装置，同时成立了相应的研究团队，分别为：先进光源实验室、能源科学网络中心、联合基因组研究所、分子铸造工厂、能源研究科学计算中心。 在我看来，大科学装置与大科研团队形成了LBL十分明显的规模优势：一方面在创造科学上，LBL对拓展人类知识边界形成了强大的冲击作用，以先进光源实验室(ALS)为例，在最新披露的数据中，2014～2016年3年间，ALS直接或间接贡献的研究成果(期刊论文、会议论文、学位论文、专利、书籍等)高达3000余件，相当于每天就有3件成果问世；另一方面在社会贡献上，LBL对发展国民经济也作出了突出的贡献，以2010年的评估结果为例，LBL当年度财务支出约为6.9亿美元，雇佣职员3200余名，而其对美国经济贡献却高达16亿美元，相当于社会每投入1美元即可获得2.3美元的收益，同时还为美国创造就业岗位1.2万个，平均每个职员带动了3.3个岗位。 可见，国家实验室的规模优势不容小觑。我国在布局建设国家实验室时，应充分考虑大学及大型工业企业的需求及优势，有效凝聚和整合全国财物资源和科技资源，发挥其国家创新平台和经济增长引擎的功能。 LBL差不差钱？我无法概括LBL里所有实验室或研究团队的情况，但是我所在的ALS，或者更确切来说，我所在的研究组是“不差钱”的。ALS是LBL拥有的大科学装置之一，它的人事管理制度具有一定的代表性。 我在ALS访学期间加入了杨万里研究员的课题组。有意思的是，我们虽然有自己的研究课题，但他几乎从不申请项目以争取研究经费。这种“不差钱”的局面，背后则有一套制度来保障。根据统计，像杨万里一样在ALS工作的职业科学家目前共有175名。而经费的数额和实用情况更是非常公开和透明。 在经费使用上，ALS每年享有美国能源部6000万美元的财政拨款，其中有约1/3为软硬件费用，其余2/3为科研人员薪资。值得关注的是，ALS对于科研人员的绩效考核十分弹性，他们的薪资水平并不直接取决于其每一年度发表文章、申请专利、完成课题的情况；加之科研经费相对充足，科研人员根本没什么动力去申请项目、争取科研经费，这就规避了许多繁琐的程式化工作。这种持续的大投入和相对宽松的管理，可以使科研人员更多地出于使命和兴趣来选择课题方向，心无旁骛地从事科学研究，而且能让实验室在全球范围内吸引一大批优秀科技人才，有利于催生重大科学发现和颠覆性创新成果。 谁能使用国家实验室 在LBL工作时，我们经常能够看到一些游客在工作人员带领下参观实验室。任何人都可以通过网站申请到此参观，程序十分简单便捷。当然，这只是实验室自由开放风格的一个小缩影。 作为实验室的创始人，劳伦斯教授本人十分崇尚自由开放的学术研究氛围，他认为，具有不同领域专业知识的个人组成团队一起工作，可更出色地开展科学研究。 同时，在ALS，每年数以千计的科研人员，从世界各地聚集于此，他们作为用户，借助先进光源开展各种学科的研究工作。美国能源部对ALS进行3年一度的考核，所披露的报告列举了2014～2016年年间运行的一些基本情况：2014～2016年的3年间，ALS累计接待7320名光源用户，比上3年累计增长20%。这意味着，在先进光源运行期间，任一时刻都有60～120名用户在同时使用；在地理分布上，7320名光源用户中，只有16%来自LBL内部，而34%来自加州其他地区，31%来自美国其他地区，其余19%则来自其他国家。在学科分布上，7320名光源用户中，约30%来自生命学科，约30%来自材料学科，约15%来自物理学科，约15%来自化学学科，约8%来自地球生态学科，还有约2%来自其他学科。 通过这些数据我们可以直观地感受这里的研究氛围，来自不同地域、不同学科的研究人员共同工作的局面，对于学术创新非常重要，这也是国家实验室发挥平台性优势、促进学科交叉、开展综合研究的一大体现。 先进光源作为大科学装置，全世界任何地方任何学科的科研人员原则上都可以申请到ALS开展实验，以半年为周期，用户可在上一个半年提交下一个半年的光源使用申请书。根据ALS的统计数据，2014～2016年3年间，ALS年度平均运行时间为5000小时，而每年平均接受的使用申请书则高达1600份。也就是说，平均每份申请书可获得3小时的使用时间，光源的实验时间是极其宝贵的。 那么，如何确定时间分配就变成了一个值得关注的话题。谁能使用实验室？如何排除人情因素对时间分配的影响？再比如，作为美国国家实验室，ALS是否会照顾本国的研究应用？ 实际上，为了公正合理地分配光源时间，ALS建立了一个十分庞大的专家库，将申请书随机提交给数据库中的若干位专家进行评审。专家则参考申请书中的内容，只依据研究课题的科学价值进行打分，并不会考量申请书的地域、机构而加以区别对待。这种以学术为本的评审制度，使得在光源时间的分配过程中排除了人情因素的影响，确保有限的资源用在最有价值的研究上。这彰显了美国国家实验室学术为本的社会责任和价值取向。 科技部部长万钢在全国科技工作会议上表示，今年将正式启动组建国家实验室。这标志着我国国家实验室的建设已进入实质性操作阶段；但同时他也表示，当前我们建设国家实验室，关键是要做好管理机制设计和领域的选择。 在我看来，任何一个模式或制度都不是万能的，我们需要根据自身实际情况扬长避短，我们具有后发优势，应该树立信心和决心，努力实现弯道超车。有一点可以肯定的是：在全球经济社会发展突飞猛进的今天，科技创新的力量已经成为国家综合实力的核心，中国的国家实验室建设愈发显得重要且紧迫。
