中科院大化所成功研制短波长手性拉曼光谱仪

 科学研究     |      2019-12-17 01:27

新中国成立以来的实践证明了一个硬道理:科技强则中国强。回首改革开放大潮下的这些年,中国的综合国力愈发强大,“科学技术是第一生产力”“科教兴国”等与科技相关的主题词成为最响亮的时代音符,中华民族迎来了一个又一个充满生机的“春天”。改革开放四十年来,中国科学院大连化学物理研究所(以下简称大连化物所)人沿着科技报国之路,为国家、为社会作出了自己的贡献!大连化物所也成长为兵多将广、设备精良的综合性研究所。

近日,国家自然科学基金委员会主持的国家重大科研仪器设备研制专项项目结题验收会议在北京举行。大连化物所李灿院士、冯兆池研究员团队主持完成的“电场、磁场调制的短波长手性拉曼光谱仪研制”专项通过结题验收,并获得优秀。这个进展也在Applied Spectroscopy(2017,71,2211-2217)上发表。成功研制出国际上第一台457nm激光为激发光源的短波长手性拉曼光谱仪。

记者日前从“电场、磁场调制的短波长手性拉曼光谱仪研制”专项验收会上获悉,由中科院大连化物所李灿院士、冯兆池研究员带领的研发团队成功研制出国际首台457nm激光为激发光源的短波长手性拉曼光谱仪,同时填补了我国手性拉曼光谱技术的空白。该项目通过了国家重大科研仪器设备研制专项项目结题验收。

中科院大化所成功研制短波长手性拉曼光谱仪。为了解国际催化学术界和向国际催化学术界介绍中国,1980年,中国派出郭燮贤、林励吾等人首次参加了在日本东京举行的第七届国际催化大会。郭燮贤应邀在会议上作了题为《中国催化研究概况》的报告。报告介绍了中国催化研究历史、现状、队伍、研究领域、实验设备……这一系列内容引起了国外同行的注意。

手性是自然界的基本属性之一,手性分子的研究在生命科学、药物合成及不对称催化等领域中具有重要的意义。其中手性分子的绝对构型鉴定是科学界的一个挑战课题。手性拉曼光谱是手性分子结构表征的一种新的光谱学方法,由于该方法不需要样品结晶,可直接对溶液相中手性样品进行绝对构型的鉴定,因而受到学术界和工业界高度关注。然而,手性拉曼光谱的本征信号非常弱,比常规光谱技术信号弱3至7个数量级,因此在实验上检测手性拉曼信号极具挑战。该研究团队在多年紫外拉曼光谱仪器研制的基础上,提出短波长手性拉曼光谱仪器的研制思路,基于躲开电子态吸收和避免荧光干扰两个基本原理分析,优化选取了适合于手性拉曼光谱的457nm激光作为光源,与国内外相关光谱仪器公司合作,成功研制世界上首台短波长手性拉曼光谱仪,也同时填补了我国手性拉曼光谱技术的空白。 仪器研制成功后,在近期举行的第十九届全国光散射学术会议上,还专门举行了457nm短波长手性拉曼光谱学术研讨会。国内分析化学、不对称合成、药物研究领域的6位院士、拉曼光谱领域的相关专家以及华北制药集团等手性药物的企业技术负责人近30位专家出席了会议。与会专家在听取了项目负责人李灿的总结汇报、项目组其他成员的研制工作介绍、以及现场测试专家的汇报后,进行了深入的研讨。最后与会专家认为:该国际上首次成功研制的457nm短波长手性拉曼光谱仪,信噪比大幅度提升,摄谱时间由数小时缩短至几十分钟,待测样品要求从纯化合物到10%,使手性拉曼仪器性能达到了一个新的高度,同时也填补了我国在手性拉曼光谱仪器的技术空白。并建议将短波长手性拉曼光谱仪尽快工程化,该光谱仪预计将在手性分子鉴定、新药合成和鉴定、不对称催化和生物大分子研究领域发挥重要的作用。 目前,研究手性药物已成为国际科研的新方向之一,而大连化物所李灿院士、冯兆池研究员团队主持完成的“电场、磁场调制的短波长手性拉曼光谱仪研制”专项,使我国在拉曼光谱的催化表征研究方面继续处于国际先进水平。 标签: 拉曼光谱仪

在多年来的紫外拉曼光谱仪器研制基础上,中科院大连化物所研究团队提出短波长手性拉曼光谱仪器的研制思路,基于躲开电子态吸收和避免荧光干扰两个基本原理分析,优化选取了适合于手性拉曼光谱的457nm激光作为光源,并与国内外相关光谱仪器公司合作,成功研制世界上首台短波长手性拉曼光谱仪。据介绍,该设备大幅提升了信噪比,摄谱时间由数小时缩短至几十分钟,待测样品要求从纯化合物到10%。据悉,该项目的相关进展在《应用色谱学》上发表。

为了聚集人才强化国家急需的科学技术,国家设立国家自然科学基金委员会、成立中石化……其中一个重要举措是成立国家重点实验室以及国家工程中心。大连化物所催化基础国家重点实验室就是在这样的背景下首批建成的实验室,也由此开启了中国催化界同仁走向国际催化学术交流平台的新阶段——了解和学习阶段。

手性是自然界的基本属性之一,手性分子的研究在生命科学、药物合成及不对称催化等领域中具有重要的意义。其中手性分子的绝对构型鉴定是科学界的一个挑战课题。手性拉曼光谱是手性分子结构表征的一种新的光谱学方法,由于该方法不需要样品结晶,可直接对溶液相中手性样品进行绝对构型的鉴定,因而受到学术界和工业界高度关注。然而,手性拉曼光谱的本征信号非常弱,比常规光谱技术信号弱3至7个数量级,因此在实验上检测手性拉曼信号极具挑战。

国家开始向美国、欧洲、日本派出大批访问学者和留学生,邀请国外知名科学家访问中国。大连化物所前后派出上百名访学时间长短不等的不同层次的访问学者、留学生,这些人中有些留在国外,其中有的已成为知名教授或事业有成;大部分学成回国,成长为栋梁之才和催化学术界精英。改革开放四十年来,经过几代人的努力,大连化物所成为催化学科领域的领头羊,也成为国际上颇具影响的催化研究中心,国际上名家、教授访问讲学频繁,合作研究来往不断。

在此前召开的第十九届全国光散射学术会议上,举行了457nm短波长手性拉曼光谱学术研讨会,与会专家认为该短波长手性拉曼光谱仪性能达到了新的高度,建议将短波长手性拉曼光谱仪尽快工程化。

催化基础国家重点实验室乃至中国催化学术界如何尽快走向国际催化学术交流舞台,并在这一过程中培养造就大批学贯中西的人才,是当时中国催化学术界重点考虑的问题。鉴于当时的条件和形势,郭燮贤先生等筹划:先后开展同以美国加州大学教授A.T.Bell(时任加州大学化工系主任、国际催化委员会主席),日本东京大学教授田丸谦二(时任东京大学副校长、国际催化委员会主席),日本北海道大学教授田部浩三(时任北海道大学校长),比利时鲁汶大学教授B.Delmon(比利时皇家科学院和工程院两院院士),法国巴黎第六大学教授M.Che(时任国际催化委员会主席)等为代表的国际学术合作。

(原载于《科技日报》 2018-01-26 04版)

合作方式以举办和参加双边、多边国际学术会议为主。例如:先后主办了中日贵金属学术会议,中日美催化会议,第四届国际溢流会议(我国催化界组织的第一个由15个国家参加的国际学术会议),第五届无机膜国际会议等。会上签订双边协议,开展实质性国际学术合作,实验室以这种方式派出了上百名学生和访问学者。