就在一周前，我國首臺擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)商業(yè)場發(fā)射透射電子顯微鏡（以下簡稱透射電鏡）TH-F120完成了首單客戶交付，正式開啟了國產(chǎn)透射電鏡的科研應(yīng)用。該透射電鏡由廣州生物島實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)銜研制，由廣州慧炬科技有限公司負(fù)責(zé)生產(chǎn)和商業(yè)化運(yùn)營，產(chǎn)品的出現(xiàn)打破了透射電鏡100%依賴進(jìn)口的局面，是中國電子顯微技術(shù)的重大突破。該透射電鏡的首單交付，在我國國產(chǎn)高精尖科學(xué)儀器發(fā)展過程中具有里程碑意義。
中國科學(xué)院院士、生物島實(shí)驗(yàn)室主任、廣州市科學(xué)技術(shù)協(xié)會主席徐濤院士表示，“我們國家一直很重視高端科學(xué)儀器的自主研制，中央多次強(qiáng)調(diào)要打好高端科學(xué)儀器、基礎(chǔ)軟件的‘攻堅(jiān)戰(zhàn)’，科技部在‘十三五’‘十四五’期間都設(shè)立了科研儀器專項(xiàng)。應(yīng)該說，我國在高端科學(xué)儀器的自主研制上已取得了很大的進(jìn)展?！痹诓痪们敖Y(jié)束的2024大灣區(qū)科學(xué)論壇期間，廣州市科學(xué)技術(shù)協(xié)會主席、中國科學(xué)院院士、生物島實(shí)驗(yàn)室主任徐濤專門就國產(chǎn)高端科學(xué)儀器話題接受了記者的訪問。
“透射電鏡已經(jīng)有好幾個單位的訂單，很多高端科學(xué)儀器已經(jīng)逐步在我國實(shí)現(xiàn)‘從無到有’。接下來，我們要‘從有到優(yōu)’，比如在透射電鏡自動化、智能化方面，我們也布局了新的項(xiàng)目，未來，這個項(xiàng)目有望把透射電鏡解析蛋白結(jié)構(gòu)的通量提升100倍，提高透射電鏡的檢驗(yàn)效率。”徐濤談到，生物島實(shí)驗(yàn)室除了研發(fā)透射電鏡外，還開發(fā)了第四代納米孔測序設(shè)備與技術(shù)，很多國內(nèi)實(shí)驗(yàn)室已采用。而國內(nèi)高端科學(xué)儀器近年來也有不少出彩的亮點(diǎn)，例如寧波永新光學(xué)做的光學(xué)成像設(shè)備，因?yàn)榧夹g(shù)領(lǐng)先，已行銷海內(nèi)外，也已經(jīng)被國外廠商列為主要競爭對手。
“應(yīng)該說，高端科學(xué)儀器仍是我們國家的一個短板，所以我們在奮力地追趕?！毙鞚硎荆叨丝茖W(xué)儀器如果單單計(jì)算產(chǎn)值并不會很大，但儀器對培育新質(zhì)生產(chǎn)力的貢獻(xiàn)非常大，“很多尖端的科技突破，都需要我們的科學(xué)儀器來支撐，特別是當(dāng)我們強(qiáng)調(diào)實(shí)現(xiàn)高水平的科技自立自強(qiáng)時，科學(xué)儀器將是十分重要的‘基石’，不把‘基石’扎牢，高水平自立自強(qiáng)將無從談起?！?/span>
透射電鏡具有超高分辨率，國際上最領(lǐng)先的透射電鏡觀察精度可達(dá)納米級別，這對于微觀領(lǐng)域的科研和產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分重要，已廣泛用于新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、生物醫(yī)藥行業(yè)。透射電鏡利用了哪些科學(xué)原理？它在哪些方面極具科研及應(yīng)用價值？在廣州，還有哪些重要的科學(xué)儀器正在積極研發(fā)？
廣州慧炬科技有限公司首席技術(shù)官郭志成告訴記者，人的眼睛要看清東西，必須要有光源，與光學(xué)顯微鏡不同，透射電鏡是以電子作為“光源”，電子加速后通過電磁透鏡匯聚照射并穿過樣品，再通過后面的透鏡進(jìn)行放大觀察。其原理有點(diǎn)像我們觀看皮影戲一樣。
人類為何要發(fā)明透射電鏡？那是因?yàn)榭茖W(xué)家所能制作的最精密的光學(xué)顯微鏡，也無法看清小于0.2微米的細(xì)微結(jié)構(gòu)，要想實(shí)現(xiàn)對更微觀世界的觀察，就必須選擇波長更短的“光源”，以提高顯微鏡的分辨率。于是，以電子束為光源的透射電鏡應(yīng)運(yùn)而生，由于電子束的波長要比可見光和紫外光短得多，透射電鏡便可以觀察到更精細(xì)的微觀世界。如今，人類發(fā)明的透射電鏡可以觀察到的最小尺度已達(dá)0.1（0.039）納米，也就是原子的尺度。
“透射電鏡的制作工藝十分復(fù)雜，技術(shù)壁壘很高，每個零件組裝都非常精細(xì)，需要不斷在錯誤中積累經(jīng)驗(yàn)。我們一直在邊工作邊學(xué)習(xí)，盡管研發(fā)過程很枯燥，但每當(dāng)我們突破一個技術(shù)難點(diǎn)時，大伙兒就會非常開心。比如，當(dāng)我們在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)終于見到那個照射樣品所必需的光斑時，就讓我們非常高興。我們?yōu)榇烁冻隽司薮蟮呐Γ瑥淖畛醯囊粋€理論計(jì)算值，到最后的光斑出現(xiàn)，其間有很大的差距。這些差距，是經(jīng)過我們一點(diǎn)點(diǎn)地磨合、推翻、重建，才最終抹平，最終出現(xiàn)一束寶貴的光斑?！?/span>
郭志成告訴記者，從2017年生物島實(shí)驗(yàn)室開始布局立項(xiàng)研發(fā)透射電鏡，2022年慧炬公司正式成立，2024年年初對外發(fā)布首臺國產(chǎn)透射電鏡，直到如今透射電鏡完成首臺交付，其中凝聚了眾多科研工作者的辛勤汗水。
從年初發(fā)布透射電鏡產(chǎn)品，到12月交付首臺電鏡，國內(nèi)一家科研機(jī)構(gòu)成為國產(chǎn)透射電鏡的首個買家。
郭志成告訴記者：“現(xiàn)在已經(jīng)有很多高校、科研機(jī)構(gòu)問我們，透射電鏡生產(chǎn)狀況如何，現(xiàn)在下訂單是否可以。我們預(yù)計(jì)，明年應(yīng)該能交付6~10臺透射電鏡給客戶?！?/span>
郭志成說，相較而言，國產(chǎn)透射電鏡會比同類型國外透射電鏡更有優(yōu)勢，“第一，因?yàn)槟壳拔覀冇玫氖侨讎鴥?nèi)生產(chǎn)線和國內(nèi)供應(yīng)商，價格上會有一定優(yōu)勢。第二，我們的售后服務(wù)更便利，售后人員都是自己培養(yǎng)，沒有任何技術(shù)保留，國外透射電鏡公司往往會做技術(shù)保留，遇到設(shè)備維修，中國的維修團(tuán)隊(duì)搞不定，往往需要工程師從國外飛來修理，大大增加時間和經(jīng)濟(jì)成本。第三，國產(chǎn)電鏡可以根據(jù)用戶的需要進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)和服務(wù)，而國外透射電鏡公司只愿意提供標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。這也是我們的最大優(yōu)勢?！?/span>
“我們目前生產(chǎn)的120kV透射電鏡還是入門級產(chǎn)品。預(yù)計(jì)明年我們能夠推出200kV的透射電鏡，這是一個中級產(chǎn)品。隨后，我們將在200kV的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展研發(fā)，有望再過兩三年后，發(fā)布300kv透射電鏡。打破高端透射電鏡的國外壟斷?！惫境杀硎?。
以透射電鏡為代表，近年來，廣州正不斷提升高端科學(xué)儀器的研制能力。近日，2024大灣區(qū)科學(xué)論壇特地在生物島上召開“高端科學(xué)儀器與高端醫(yī)療器械”分論壇，多位重量級嘉賓分享了他們對開發(fā)高端科學(xué)儀器的重視。
諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎得主厄溫·內(nèi)爾（ErwinNeher）：任何對疾病機(jī)制理解的進(jìn)步，都需要更新更好的測量儀器，一旦這些儀器實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，并應(yīng)用于臨床藥物篩選或改進(jìn)診斷，便會形成一個龐大的市場。例如，新一代基因測序儀當(dāng)初的投入約10億美元，這套科學(xué)儀器不僅推動了基因組學(xué)領(lǐng)域的變革，更造就了價值超100億美元的科學(xué)儀器市場，同時還促進(jìn)了價值千億美元的基因檢測。我建議要充分利用大灣區(qū)優(yōu)越的供應(yīng)鏈環(huán)境和豐富的人才資源，加大對高端科學(xué)儀器研發(fā)的投資，預(yù)計(jì)未來幾年中國的科學(xué)儀器市場將實(shí)現(xiàn)年均增長率超10%。
共和國勛章獲得者、中國工程院院士、廣州國家實(shí)驗(yàn)室主任鐘南山：“近年來，我們見證了高端科學(xué)儀器與醫(yī)療器械領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，特別是在全球抗擊新冠疫情的過程中，高端科學(xué)儀器以及醫(yī)療器械發(fā)揮了不可替代的作用，挽救了無數(shù)人的生命。高端科學(xué)儀器與高端醫(yī)療器械的研發(fā)不僅需要有深厚的科學(xué)積累，更需要有跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的合作和交流?！?/span>
科技部原副部長張雨東：我國已逐步形成了相對完善的科研儀器創(chuàng)新體制，但仍存在“受制于人”的情況，未來要堅(jiān)持“第一性原理”，激發(fā)原始創(chuàng)新活力，同時需解決性能差距大、內(nèi)驅(qū)力不足等問題。
