光電儀器發(fā)展的關(guān)鍵在核心器件

近日，由中國(guó)科學(xué)院上海交叉學(xué)科研究中心主辦的第112期交叉學(xué)科論壇“先進(jìn)光電儀器與應(yīng)用研討會(huì)”在滬召開。來自中科院上海技物所、遺傳發(fā)育所、長(zhǎng)春光機(jī)所、上海光機(jī)所、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位的院士、專家代表60余人齊聚一堂，梳理了光電儀器在精準(zhǔn)農(nóng)林、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域亟需解決的難題和發(fā)展方向。

中科院院士、中科院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所所長(zhǎng)韓斌坦言，在水稻表型與基因測(cè)序方面，我國(guó)使用的高端光電儀器主要靠進(jìn)口，價(jià)格高昂，且維護(hù)成本高。“期待國(guó)內(nèi)能夠自主研發(fā)相關(guān)光電儀器，為水稻的基因精確測(cè)序、關(guān)聯(lián)分析、水稻雜種優(yōu)勢(shì)遺傳機(jī)制研究提供技術(shù)支撐。”

中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員降雨強(qiáng)認(rèn)為，精準(zhǔn)獲取高分辨率時(shí)空表型是后基因組時(shí)代的瓶頸，我國(guó)雖已經(jīng)逐步開展了表型組學(xué)設(shè)備的引進(jìn)和研發(fā)工作，但主流超分辨顯微成像技術(shù)及其裝備都被國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品壟斷，急需自主可控的高端光電儀器。

湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究員朱明東則表示，進(jìn)口儀器難以適應(yīng)中國(guó)水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求，已成為我國(guó)水稻產(chǎn)業(yè)精細(xì)化、規(guī)?；l(fā)展的阻礙。

據(jù)了解，光電儀器是以光電子學(xué)為基礎(chǔ)，綜合利用光學(xué)、精密機(jī)械、電子學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)解決各種工程應(yīng)用問題的裝備。不僅能夠應(yīng)用于基因測(cè)序，在物質(zhì)監(jiān)測(cè)方面也發(fā)揮著重要作用。

當(dāng)前，我國(guó)雖已逐步開展了表型組學(xué)設(shè)備的引進(jìn)和研發(fā)工作，但主流超分辨顯微成像技術(shù)及光電裝備都被國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品壟斷。

事實(shí)上，進(jìn)口設(shè)備依然無法徹底解決我國(guó)的科研問題。與會(huì)專家介紹，進(jìn)口的光電儀器難以適應(yīng)我國(guó)基因監(jiān)測(cè)的實(shí)際需求，這已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)精細(xì)化、規(guī)?；l(fā)展的阻礙，我國(guó)急需研發(fā)自主可控的高端光電儀器。

值得注意的是，不同領(lǐng)域和應(yīng)用細(xì)分對(duì)光電儀器的需求不同。

在育種方面，植株表型和生長(zhǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)科學(xué)高效育種十分重要。研究發(fā)現(xiàn)，基于光譜、紅外、激光等技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)植株生長(zhǎng)各要素的全面監(jiān)測(cè)，但該類高端光電儀器的研發(fā)在國(guó)內(nèi)仍是空白。

一直以來，霉菌毒素的污染對(duì)農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，亟需研發(fā)霉菌類污染物在位檢測(cè)及脫毒處理一體化裝備，解決我國(guó)小麥赤霉病檢測(cè)技術(shù)難題。“該裝備應(yīng)該具備覆蓋已知霉菌毒素的90%以上的能力，并且能夠完成分級(jí)處理任務(wù)。”中科院長(zhǎng)春光機(jī)所研究員譚鑫說。

近年來，生態(tài)養(yǎng)殖領(lǐng)域迫切需要實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬、懸浮物、抗生素等有毒有害物質(zhì)的在線高精度監(jiān)測(cè)，企業(yè)等應(yīng)用方提出了同時(shí)監(jiān)測(cè)多種危害物質(zhì)的新要求，相關(guān)的監(jiān)測(cè)裝備研發(fā)需盡快提上日程。

除了農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)，光電設(shè)備在壞境保護(hù)方面也表現(xiàn)出應(yīng)用潛質(zhì)。

在對(duì)比了現(xiàn)有監(jiān)測(cè)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)后，中科院上海技物所研究員顧明劍發(fā)現(xiàn)，對(duì)有害氣體遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警仍存在盲點(diǎn)。他認(rèn)為，應(yīng)該充分發(fā)揮紅外高光譜成像技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，研發(fā)相關(guān)光電儀器。

水體污染監(jiān)測(cè)也能用到光電儀器。中科院安徽光機(jī)所研究員謝品華介紹，水體放射性核素在線監(jiān)測(cè)預(yù)警裝備將是光電儀器的又一應(yīng)用。

事實(shí)上，光電儀器想在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域遍地開花并不容易。中科院上海光機(jī)所研究員黃立華認(rèn)為，先進(jìn)激光技術(shù)在該類儀器中發(fā)揮著重要作用，應(yīng)該重視并開展激光浮游菌粒子計(jì)數(shù)器和飛秒激光技術(shù)的研究。

通過用戶和研制單位的思想碰撞，與會(huì)專家認(rèn)為，農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域?qū)怆妰x器裝備具有迫切需求，亟需研制高精度植株表型光電裝備、保障糧食安全的先進(jìn)光電裝備、危害氣體實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警裝備和多元多模態(tài)危害物質(zhì)在線高通量監(jiān)測(cè)裝備等，解決“卡脖子”難題。

“研制過程中，要實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心器件的自主可控，關(guān)鍵核心器件是高端光電儀器的重要攻關(guān)方向。”中科院上海技物所所長(zhǎng)丁雷表示。