令人欣慰的是,我国分析化学界对此有清醒的认识。早在1995年6月,21世纪分析科学香山研讨会就召开了。这是一次历史性的会议。香山在讨论分析科学的发展与中国分析仪器工业发展的关系时,与会学者强烈支持卢嘉熙等20位院士提出的“振兴中国仪器工业”的建议。认为世界上分析科学水平最高的先进国家基本上都是分析仪器生产大国,分析仪器产值占国民生产总值和外贸总额的比重相当大。我国分析仪器的发展还处于比较落后的状态,我国科研大量资金都花在引进国外分析仪器上。与会者呼吁:大力支持基于中国分析人员新学术思想的分析测试系统研发,积极开展与分析仪器智能化相关的化学计量学和接口技术研究,努力推动适合中国国情、具有自身特色的新型分析仪器研发;应鼓励分析仪器制造商利用和进一步开发分析科学家创造的新分析仪器系统,并支持和鼓励他们将科研成果转化为生产力。但应限制购买进口分析仪器,盲目引进中国分析人员有能力开发的分析仪器生产线。建议对该领域的分析科学研究工作实施基金支持,并制定政策鼓励国内分析仪器及相关产业的发展。这些认识和建议具有前瞻性,可谓高屋建瓴;遗憾的是,我国相关决策和管理部门对此重视不够。
目前,我国科学仪器的整体水平与国际先进水平存在明显差距。R&D自主投资少,核心技术少;市场巨大,但主要依赖进口,科研“空心化”现象严重,使我国科技创新面临非常不利的局面。
今年6月,中国仪器仪表学会等在人民大会堂举办了“仪器科学技术的创新与发展——王大珩院士关于科学仪器重要思想的报告”。王老认为,仪器仪表看似“配角”,实则“核心”。会议提出,要以仪器科学技术创新发展为重点,大力开展创新方法研究,全面提升自主创新能力;仪器和机器要放在同样的位置,仪器行业和机械行业要一视同仁。该仪器是机械、电子、光学、计算机技术、材料科学、物理、化学、生物等学科和先进技术综合作用下的高科技产品。科技部刘艳华副部长在会上强调,要把科学仪器设备自主创新摆在科技工作的突出位置。
8月,北京举办国产科学仪器应用、创新与产业化学术研讨会,近200人参加。科技部、财政部部长吴波尔作了《大力发展科学仪器设备,增强自主创新能力》的会议报告。在肯定我国科学仪器成就的同时,也提出了不足,为国产仪器设备的发展指明了新的思路和方向。
我们应该充分认识到科学仪器自主研发的重要性。从某种意义上说,谁掌握了最先进的科学仪器,谁就掌握了科技发展的优先权、维护人民健康的权利、制定商业标准的权利和主动控制突发事件的权利。因此,迫切需要加快分析仪器的发展。
检测技术和分析仪器是人类认识自然、物质组成及其变化不可缺少的技术手段,是人类感官功能的延伸和发展。一百年来,它随着科技和社会的发展而不断进步。同时,它的发展促进了科学技术的进步。
《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》提出,要坚持“自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来”的方针。通过加强科学仪器的自主研发和监测技术、检测技术、测试技术、勘探测试技术的战略部署,采取原始创新、集成创新、引进消化吸收再创新等自主创新模式。,结合学科发展和国家。同时指出,国家层面科学仪器自主创新的具体发展思路包括:1)科学仪器一些新原理、新设计、新工艺的专项研发;2)充分整合光学、机械、电子、计算机、物理、化学、生物等力量,综合应用激光、超导、纳米技术、生物芯片、MEMS技术等高新技术,加强重要科学仪器的自主研发。攻克一批关键核心技术和部件,研制生命科学、材料科学等新兴领域相关的重大科学仪器。发展与中国独特资源和独特环境相关的科学仪器,发展与科学仪器相匹配的重要科学仪器;3)开展科学仪器升级改造技术研发,加强重要科学仪器的消化吸收和再创新,研发与现有科学仪器匹配的关键部件,拓展现有科学仪器的功能,提高其性能指标;4)高度重视科学仪器辅助设备的研发;5)加强科学仪器的二次创新。
分析仪器研发的创新首先应该建立在对现代分析化学理论和应用的科学认识上。所谓现代分析化学,一般认为是研究物质的组成、含量、结构和状态,研究解决各种化学理论和实际问题的检验方法和相关理论的一门科学(分析科学)。对于复杂的分析化学问题,总的思路是把复杂的问题简单化,分别分析,然后综合。
一般各种分析方法的基础可以分为很多类,比如利用物质与场的相互作用,利用化学中的几大矛盾(四大化学平衡,抗原与抗体,酶与底物,蛋白质活性的激活与抑制),检测前的分离。常用的分离方法有:挥发蒸馏法、沉淀过滤法、萃取法、经典色谱法、离子交换法、浮选法、电泳法、膜分离法等。此外,还有离心、密度梯度、透析、电渗等。现代分离方法包括固相萃取和微萃取、超临界萃取、液滴萃取、微波萃取、色谱分离、毛细管电泳等。利用上述方法和原理已经开发了许多分析仪器。最常用的色谱分析仪器就是分离与测试相结合的例子。
现代分析化学不仅要求定性分析,而且要求定量分析。策略,一般遵循相对分析的原则。定性分析需要参考、特异性(选择性)、敏感性等。对于定量分析,需要标准品,需要考虑选择性、线性范围、检测下限等质量因素。考虑到定量分析中涉及的标准样品、预测样品、测量原理、测量仪器、测量选择性、背景干扰和基体效应等因素,我们认为分析仪器的发展需要方法学的创新。“数学分离”可以成为分析仪器研发的创新点,推动分析仪器的跨越式发展。所谓“数学分离”,一般是指利用数学方法对复杂系统的复杂响应信号进行处理,从而获得复杂系统各组成部分相应的特征信号,并可进一步进行定性和定量分析,从而达到先分离后分析的相同效果。这个过程也可以称为“数学分离”过程。数学分离一般基于三维数组分析。将“数学分离”与现代多通道测试手段相结合,可以开发出一系列新的分析仪器。