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光譜界專家分享光譜技術的新進展、新應用（一）

2016.10.28

——第十九屆全國分子光譜學學術會議暨2016年光譜年會大會報告（一）

　　分析測試百科網訊 2016年10月28日，第十九屆全國分子光譜學學術會議暨2016年光譜年會在福州盛大開幕（詳見本網報道：光譜領域專家匯聚福州共同探討光譜學發展），會議由中國光學學會和中國化學會主辦，中國科學院福建物質結構研究所、福州大學和閩江學院聯合承辦，來自國內外光譜領域的專家、學者等500多人參加了此次會議。中科院安徽關機所劉文清院士做大會特邀報告，在上午的大會報告中，東北大學王建華教授、島津公司村上幸雄、北京師范大學張文凱教授、安捷倫科技宋建華、北京化工大學呂超教授等紛紛帶來精彩的大會報告，介紹光譜學技術的新技術、新應用。

中科院安徽關機所劉文清院士

　　中科院安徽關機所劉文清院士做題為《大氣污染光學/光譜學立體監測技術與應用》的報告。

　　劉文清從中國大氣環境面臨的問題和挑戰開始，介紹了大氣環境多維度監測平臺。大氣環境高污染監測技術包括：色譜-質譜/化學-電化學、光學、生物傳感器等技術；接下來主要介紹了光學/光譜技術，覆蓋紫外、可見、紅外、激光等波段。課題組發展了超高分辨率分子光譜標準數據庫測量平臺，以及自主知識產權的多組分氣體光譜分析方法，包括光譜數據庫（污染物光譜吸收截面數據庫）、以及多組分氣體光譜數值算法，從而可以對多種污染物進行定量分析。2000年后，課題組發展了一系列在不同平臺上的光學/光譜學監測技術，包括：DOAS、FTIR、TDLAS、LIDAR、RAMAN、LiSA、LIFS、LIBS等。

　　劉文清在報告中舉例介紹了：主、被動差分光學吸收光譜學（DOAS），大氣污染激光雷達探測技術，MAX-DOAS氣態污染時空分布探測技術，氣態污染層析探測技術，VOCs與溫室氣體探測技術。課題組近幾年還承擔儀器重大專項，用FTIR組成各種監測系統，對各種污染進行監測，比如，對排放的VOC成分進行預警性監測，對排放通量的高效測量技術。

　　在應用示范方面，介紹了區域大氣環境監測，空氣質量在線自動監測，2013年開始差分吸收光譜法已被批準為國家標準方法（HJ654-2013），這種方法可用于SO₂、NO₂、O₃、CO等連續自動監測系統，以及苯系物、氨等；對北京、京津冀地區都建立了立體監測網絡進行應用示范。

　　最后，劉文清表示，中國環境污染治理面臨的挑戰還很大，國際經驗表明，經過大規模治理后，環境質量改善仍需要20-30年。中國“十三五”期間，將用三個5年計劃時間，推進珠三角、長三角、京津冀依次達標。2015年7月1日中央深改會議“生態環境監測立體化”為環境監測提供了新機遇，即發展痕量、區域、立體監測方法、技術與設備，突破制約我國先進環境監測技術創新的瓶頸。

東北大學王建華教授

　　東北大學王建華教授做題為《基于金納米載體的藥物可控釋放及殺菌研究》的報告。

　　金納米棒（Au-NRs）有很多優秀的性質如優良的光熱轉換性能，在成像、光動力治療、可控釋放方面有很多應用。在藥物可控釋放方面，可用于光熱治療，藥物負載、可控釋放、殺菌等。王建華首先介紹，以中孔SiO₂做載體，外層附著金納米棒，形成復合物，殺菌性能很大程度上有來光熱轉換性能。在一定條件下發生形變實現藥物可控釋放，實現殺菌性能。另一項技術是CTAB穩定核-殼-殼納米棒，也具有殺菌性能，濃度足夠高，輻照足夠長，都可以得到理想的殺菌效果。比較Au，AU-Ag，和Au-Ag-Au NRs，核-殼-殼結構的殺菌性能和核-殼類似，但穩定性得到了大幅提高；而且隨輻照時間增加，殺菌效能進一步增加。還有一項技術是將Au-Ag-Au NRs附著在磁性微球上，如果選擇氧化石墨烯或其衍生物，可以捕獲細菌，只是不容易分離出來；當再加上磁性（Fe₃O₄）后，然后包裹上核-殼-殼結構，就可以充分利用核-殼-殼的殺菌和穩定性能，同時又能捕獲細菌。課題組用拉曼光譜、XRD等技術驗證了實驗結論。

　　王建華最后總結：金納米棒作為納米加熱器，可用于藥物控釋，避免使用廣譜抗生素，Au-Ag-Au 核-殼-殼結構納米復合物具有優良的殺菌能力，磁性Au-Ag-Au 核-殼-殼結構可以有效地捕獲和分離細菌。

島津公司村上幸雄

　　島津公司村上幸雄經理做題為《Introduction of new generation infrared microscope AIM-9000 and its application》的報告，介紹了島津公司新一代紅外顯微鏡AIM-9000及其應用，全新設計的高性能紅外顯微鏡AIM-9000于2016年5月正式登陸中國市場。AIM-9000適用于異物分析等需要微區分析、微量分析的場合，并且具有領先業界的高靈敏度和自動化程度。

　　AIM-9000的主要特點包括：高靈敏度，信噪比優于30000:1（8cm-1 分辨率，2 分鐘掃描，100X100μm 光闌，峰 -峰值）；自動微區分析系統，可以觀測、定義測量點，進行測量和鑒定，自動化進行微區分析；觀察：優化的大視野（大視野相機，10X13mm）到顯微尺寸（顯微鏡相機，30X40μm）的 330倍連續放大能力；測量點位置自動識別，光闌自動設定，所有測量點的紅外光譜測量可以自動完成；具有異物紅外光譜的自動解析程序等。

　　村上幸雄還介紹了幾個應用，并進一步闡述AIM-000靈敏度S/N獲得提高的原因，信號提高來源于大數字孔，噪音降低來自于電子和機械的噪音都很小。還介紹了利用島津特有的Thermal-Damaged Plastics Library（熱損傷塑料數據庫）對加熱塑料進行降解分析；以及測量SD卡上的極薄污染的應用，以前大家都知道ATR方法有效，使用閃耀角物鏡（Grazing angle Objective，GAO）的反射方法同樣有效。

北京師范大學張文凱教授

　　北京師范大學的張文凱教授帶來題為《超快激光和X射線光譜及其應用》的報告。

　　飛秒超快激光光譜，是用3、4束激光，得到二維超快光譜的FT光譜，優點是：無探測光背景，有很高的靈敏度和信噪比，可以用于研究化學、生物體系中的超快結構和動力學，比如成功測定膜蛋白在溶液中的三維結構，解釋抗艾滋病藥物Rilpivirine的耐藥性機制。張文凱介紹了2D-IR光譜中的雜散光消除方法，比如利用時間延遲調控2D-IR光譜中的相位，可以測量大腸桿菌中的微弱信號。課題組還發展了非天然氨基酸紅外探針，，比如同位素取代的4-氰基苯丙氨酸紅外探針，5-氰基色氨酸，6-氰基色氨酸，7-氰基色氨酸探針等。

　　張文凱接下來介紹了甲型流感病毒M2質子通道機理的研究，利用FTIR和2D-IR光譜研究發現了很多新的機理。在X射線光譜應用方面，多聯吡啶釕是最好的光敏催化劑，但釕儲量非常低，多年來大家都在嘗試鐵配合物能否代替釕。課題組用超快紅外光譜確認了非局域態的存在，發展了超快X射線發射光譜系統，時間分辨率＜50秒，采樣時間縮短100倍；測量表面，鐵配合物作光敏化劑是可能的。該研究揭示了鐵過渡金屬配合物激發態的電子弛豫機制，配體調控機制，并將鐵過渡金屬配合物電荷轉移壽命延長了2個數量級。

安捷倫科技宋建華

　　安捷倫科技宋建華做題為《微區快速分析的利器——焦平面紅外成像系統》的報告。紅外顯微成像技術是一種快速、無損、無污染的原位檢測技術。該技術已經逐漸成為關注熱點，并被廣泛應用到材料學，生物學和生物醫學研究，電子器件和半導體的缺陷和故障分析，以及制藥，法醫學和食品行業等領域。

　　宋建華首先介紹了安捷倫焦平面紅外成像系統在高級材料研究方面的應用，比如多層聚合物材料化學成像分析，以及尼龍/PTFE；在半導體及電子行業質量測試領域，主要應用是異物測試，比如應用在液晶、LCD污染物（比如蛋白質、頭皮屑）分析等，在醫藥與醫學研究中，可進行大面積生物組織分析和藥物雜質分析，在司法鑒定研究領域，可用于汽車油漆碎片分析、混合纖維定性分析、指紋數據采集等應用。

　　安捷倫焦平面陣列紅外成像四大優勢：高空間分辨率，像素分辨率達到1.1um；最大視場，數分鐘內可分析cm×cm區域；最快測試時間，速度遠遠高于單點或者線陣列型；可進行實時紅外成像，用ATR實時成像，防止樣品破壞或者晶體損壞（安捷倫ZL）。