光谱界专家分享光谱技术的新进展、新应用（一）

——第十九届全国分子光谱学学术会议暨2016年光谱年会大会报告（一）

　　分析测试百科网讯 2016年10月28日，第十九届全国分子光谱学学术会议暨2016年光谱年会在福州盛大开幕（详见本网报道：光谱领域专家汇聚福州 共同探讨光谱学发展），会议由中国光学学会和中国化学会主办，中国科学院福建物质结构研究所、福州大学和闽江学院联合承办，来自国内外光谱领域的专家、学者等500多人参加了此次会议。中科院安徽关机所刘文清院士做大会特邀报告，在上午的大会报告中，东北大学王建华教授、岛津公司村上幸雄、北京师范大学张文凯教授、安捷伦科技宋建华、北京化工大学吕超教授等纷纷带来精彩的大会报告，介绍光谱学技术的新技术、新应用。

中科院安徽关机所 刘文清院士

　　中科院安徽关机所刘文清院士做题为《大气污染光学/光谱学立体监测技术与应用》的报告。

　　刘文清从中国大气环境面临的问题和挑战开始，介绍了大气环境多维度监测平台。大气环境高污染监测技术包括：色谱-质谱/化学-电化学、光学、生物传感器等技术；接下来主要介绍了光学/光谱技术，覆盖紫外、可见、红外、激光等波段。课题组发展了超高分辨率分子光谱标准数据库测量平台，以及自主知识产权的多组分气体光谱分析方法，包括光谱数据库（污染物光谱吸收截面数据库）、以及多组分气体光谱数值算法，从而可以对多种污染物进行定量分析。2000年后，课题组发展了一系列在不同平台上的光学/光谱学监测技术，包括：DOAS、FTIR、TDLAS、LIDAR、RAMAN、LiSA、LIFS、LIBS等。

　　刘文清在报告中举例介绍了：主、被动差分光学吸收光谱学（DOAS），大气污染激光雷达探测技术，MAX-DOAS气态污染时空分布探测技术，气态污染层析探测技术，VOCs与温室气体探测技术。课题组近几年还承担仪器重大专项，用FTIR组成各种监测系统，对各种污染进行监测，比如，对排放的VOC成分进行预警性监测，对排放通量的高效测量技术。

　　在应用示范方面，介绍了区域大气环境监测，空气质量在线自动监测，2013年开始差分吸收光谱法已被批准为国家标准方法（HJ654-2013），这种方法可用于SO₂、NO₂、O₃、CO等连续自动监测系统，以及苯系物、氨等；对北京、京津冀地区都建立了立体监测网络进行应用示范。

　　最后，刘文清表示，中国环境污染治理面临的挑战还很大，国际经验表明，经过大规模治理后，环境质量改善仍需要20-30年。中国“十三五”期间，将用三个5年计划时间，推进珠三角、长三角、京津冀依次达标。2015年7月1日中央深改会议“生态环境监测立体化”为环境监测提供了新机遇，即发展痕量、区域、立体监测方法、技术与设备，突破制约我国先进环境监测技术创新的瓶颈。

东北大学 王建华教授

　　东北大学王建华教授做题为《基于金纳米载体的药物可控释放及杀菌研究》的报告。

　　金纳米棒（Au-NRs）有很多优秀的性质如优良的光热转换性能，在成像、光动力治疗、可控释放方面有很多应用。在药物可控释放方面，可用于光热治疗，药物负载、可控释放、杀菌等。王建华首先介绍，以中孔SiO₂做载体，外层附着金纳米棒，形成复合物，杀菌性能很大程度上有来光热转换性能。在一定条件下发生形变实现药物可控释放，实现杀菌性能。另一项技术是CTAB稳定核-壳-壳纳米棒，也具有杀菌性能，浓度足够高，辐照足够长，都可以得到理想的杀菌效果。比较Au，AU-Ag，和Au-Ag-Au NRs，核-壳-壳结构的杀菌性能和核-壳类似，但稳定性得到了大幅提高；而且随辐照时间增加，杀菌效能进一步增加。还有一项技术是将Au-Ag-Au NRs附着在磁性微球上，如果选择氧化石墨烯或其衍生物，可以捕获细菌，只是不容易分离出来；当再加上磁性（Fe₃O₄）后，然后包裹上核-壳-壳结构，就可以充分利用核-壳-壳的杀菌和稳定性能，同时又能捕获细菌。课题组用拉曼光谱、XRD等技术验证了实验结论。

　　王建华最后总结：金纳米棒作为纳米加热器，可用于药物控释，避免使用广谱抗生素，Au-Ag-Au 核-壳-壳结构纳米复合物具有优良的杀菌能力，磁性Au-Ag-Au 核-壳-壳结构可以有效地捕获和分离细菌。

岛津公司 村上幸雄

　　岛津公司村上幸雄经理做题为《Introduction of new generation infrared microscope AIM-9000 and its application》的报告，介绍了岛津公司新一代红外显微镜AIM-9000及其应用，全新设计的高性能红外显微镜AIM-9000于2016年5月正式登陆中国市场。AIM-9000适用于异物分析等需要微区分析、微量分析的场合，并且具有领先业界的 高灵敏度和自动化程度。

　　AIM-9000的主要特点包括：高灵敏度，信噪比优于30000:1（8cm-1 分辨率，2 分钟扫描，100X100μm 光阑，峰 -峰值）；自动微区分析系统，可以观测、定义测量点，进行测量和鉴定，自动化进行微区分析；观察：优化的大视野（大视野相机，10X13mm）到显微尺寸（显微镜相机，30X40μm）的 330倍连续放大能力；测量点位置自动识别，光阑自动设定，所有测量点的红外光谱测量可以自动完成；具有异物红外光谱的自动解析程序等。

　　村上幸雄还介绍了几个应用，并进一步阐述AIM-000灵敏度S/N获得提高的原因，信号提高来源于大数字孔，噪音降低来自于电子和机械的噪音都很小。还介绍了利用岛津特有的Thermal-Damaged Plastics Library（热损伤塑料数据库）对加热塑料进行降解分析；以及测量SD卡上的极薄污染的应用，以前大家都知道ATR方法有效，使用闪耀角物镜（Grazing angle Objective，GAO）的反射方法同样有效。

北京师范大学 张文凯教授

　　北京师范大学的张文凯教授带来题为《超快激光和X射线光谱及其应用》的报告。

　　飞秒超快激光光谱，是用3、4束激光，得到二维超快光谱的FT光谱，优点是：无探测光背景，有很高的灵敏度和信噪比，可以用于研究化学、生物体系中的超快结构和动力学，比如成功测定膜蛋白在溶液中的三维结构，解释抗艾滋病药物Rilpivirine的耐药性机制。张文凯介绍了2D-IR光谱中的杂散光消除方法，比如利用时间延迟调控2D-IR光谱中的相位，可以测量大肠杆菌中的微弱信号。课题组还发展了非天然氨基酸红外探针，，比如同位素取代的4-氰基苯丙氨酸红外探针，5-氰基色氨酸，6-氰基色氨酸，7-氰基色氨酸探针等。

　　张文凯接下来介绍了甲型流感病毒M2质子通道机理的研究，利用FTIR和2D-IR光谱研究发现了很多新的机理。在X射线光谱应用方面，多联吡啶钌是最好的光敏催化剂，但钌储量非常低，多年来大家都在尝试铁配合物能否代替钌。课题组用超快红外光谱确认了非局域态的存在，发展了超快X射线发射光谱系统，时间分辨率＜50秒，采样时间缩短100倍；测量表面，铁配合物作光敏化剂是可能的。该研究揭示了铁过渡金属配合物激发态的电子弛豫机制，配体调控机制，并将铁过渡金属配合物电荷转移寿命延长了2个数量级。

安捷伦科技 宋建华

　　安捷伦科技宋建华做题为《微区快速分析的利器——焦平面红外成像系统》的报告。红外显微成像技术是一种快速、无损、无污染的原位检测技术。该技术已经逐渐成为关注热点，并被广泛应用到材料学，生物学和生物医学研究，电子器件和半导体的缺陷和故障分析，以及制药，法医学和食品行业等领域。

　　宋建华首先介绍了安捷伦焦平面红外成像系统在高级材料研究方面的应用，比如多层聚合物材料化学成像分析，以及尼龙/PTFE；在半导体及电子行业质量测试领域，主要应用是异物测试，比如应用在液晶、LCD污染物（比如蛋白质、头皮屑）分析等，在医药与医学研究中，可进行大面积生物组织分析和药物杂质分析，在司法鉴定研究领域，可用于汽车油漆碎片分析、混合纤维定性分析、指纹数据采集等应用。

　　安捷伦焦平面阵列红外成像四大优势：高空间分辨率，像素分辨率达到1.1um；最大视场，数分钟内可分析cm×cm区域；最快测试时间，速度远远高于单点或者线阵列型；可进行实时红外成像，用ATR实时成像，防止样品破坏或者晶体损坏（安捷伦专利）。

北京化工大学 吕超教授

　　北京化工大学吕超教授做题为《发光分析法评价材料结构》的报告。

　　目前材料结构表征已有拉曼光谱、固体核磁、X射线光电子能谱、电子显微镜、原子力显微镜等多种方法，而对于表面缺陷等纳米精细结构缺乏有效手段。发光分析法表征材料结构有荧光方法和化学发光。报告主要从荧光分析法评价材料组装体结构、发光分析法评价材料表面效应、发光分析法评价材料限域结构三方面进行了介绍。

　　吕超课题组着重研究材料结构与其发光行为的内在联系。利用发光信号获得材料结构及其形成过程的信息，提出了一系列快速、高通量材料结构分析新方法，为材料科学研究提供新手段，有望实现材料的制备从实验判据到结构理论指导的跨越。

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