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一个“乐在其中”的分析测试人 分子荧光魅力何在
2018-06-15 18:14:03  来源:中国机电网
评论数:73次 浏览量:2940次
【导读】 在各大高校,都有这样一群人,虽然没有教授的头衔,虽然没有科研工作者瞩目的SCI文章,却一直在默默付出。

在各大高校,都有这样一群人,虽然没有教授的头衔,虽然没有科研工作者瞩目的SCI文章,却一直在默默付出。尽管,也曾有抱怨,也曾有感慨,但在“痛并快乐”的工作和生活中,他们默默付出,乐在其中......北京大学分析测试中心关妍博士就是其中一位。

一个“乐在其中”的分析测试人 分子荧光魅力何在

北京大学分析测试中心 关妍博士

关妍,2009年博士毕业之后开始与分子荧光光谱仪“亲密接触”,据其介绍,从最初单纯的用仪器,

到现在的“DIY”,关妍与分子荧光光谱仪已经建立了深厚的感情。她认为,分子荧光光谱仪不再是冷冰冰的仪器,而是可以提供客观详实数据的“朋友”,关妍说她非常喜欢现在的工作。

今天,我们就一起走进北京大学分析测试中心,走近一线的分析测试人员,听关妍聊一聊与分子荧光光谱仪的那些故事......

“小众”仪器,不再“小众”的应用

谈到分子荧光光谱仪,关妍也承认,相对于质谱、色谱等分析仪器,这类仪器略显“小众”。 “很多时候,分子荧光光谱仪只是用于材料的发光性质的表征,可并非所有的材料都发光这也在一定程度上影响了它的应用。”关妍解释道。

不过,虽然看似“小众”,但是随着科研需求的发展,分子荧光光谱仪的应用范围也在不断的拓展中,其发挥的作用也越来越明显。“以前,做化合物研究的时候往往先从样品的组分和结构分析入手,随之延伸到性质方面研究,特别是研究生物探针,基本发光和物性性质一定要搞清楚才能用于应用,这样的情况下,分子荧光光谱仪就有了更多的用武之地。”

不仅如此,据关妍介绍,近年来,随着仪器功能的扩展,分子荧光光谱仪的用户群体也在逐渐壮大。“以前大部分送样测试的分子荧光光谱仪的用户是做材料研究的,现在扩展到多个学科领域包括新能源、照明及配位化学、细胞生物学等,测试内容也在扩展,比如很多做生物的用户,扩展到采用荧光寿命进行生物标记及其在生物体内的状态分析,环境学院、地空学院、采矿及考古专业的科研工作者等都开始使用了。希望分子荧光光谱仪像电镜一样,更多学科采用这个高灵敏度的科研表征工具。

“而且,值得一提的是,很多科研不是停留在完成一个材料的制备和基本性能表征,更多的关注点放在其实用性和功能化。而发光是一种代表性的功能化应用,相应的,很多有发光性能的材料就有了测试的需求。不仅如此,近几年,之前经典物理认为不发光或者弱发光的材料也被拿来重新检测,比如纳米硅、石墨烯量子点和碳量子点等。”

就北京大学分析测试中心而言,目前配备了9台,涉及5个品牌,其中关妍博士主要负责HORIBA公司的Nanolog荧光光谱仪和DeltaFlex荧光寿命测试系统两台产品。从职责上来说,首先辅助本校的教学科研,同时也外接样品,涉及的研究对象包括量子点、上转换材料、荧光发光粉、钙钛矿等多种类型。“基本上化学各个领域的应用都很多,而同时在学科交叉的趋势下,生物、环境、地质等领域的样品也慕名而来,络绎不绝。”

一个“乐在其中”的分析测试人 分子荧光魅力何在

Nanolog及DeltaFlex

他们选择分子荧光光谱仪时更看重这些关键点......

选择一款适合的分子荧光光谱仪有哪些关键点?就北大分析测试中心而言,关妍给我们分析了以下几大因素,包括仪器性能以及仪器操作等多个方面。

“由于我们是一个平台,总体要求在功能全的基础上,性能还要优一些。不过,如果大而全不如小而精的话,我们会选择后者来保证其专业性。”关妍介绍到。

据悉,在购买荧光寿命测试系统的时候,关妍比较了多个厂家,最终选择HORIBA 的DeltaFlex也是考虑了多方面的因素,包括仪器操作简单、相应的配置性能好、具有多种扩展性等。

“其中光源、检测器、计时单元是三个关键因素:一套设备覆盖了皮秒到秒的测试范围;配备了紫外可见区和近红外区两个波段的检测器;此外,计时单元的响应速度等也决定了测试的准确性等,测试速率是满足预期的。”

“在仪器功能方面,我们考虑比较多的是仪器的先进性和前瞻性,当我们进行功能拓展的时候,方不方便进行,与已有设备是否兼容等。”

“再者,从高校采购的角度来说,和资金也有很大的关系。就目前分析测试中心的服务对象和资金水平而言,我们比较关注的是性能,如光栅、检测器等关键部件的参数,以及信噪比、稳定性等。”关妍举例道,“在近红外检测器方面,有单点PMT和IGA(铟镓砷)CCD检测器等,我们选择了后者。因为,对荧光很强的样品,单点和面扫描没有太多的区别,而对于荧光非常弱的样品,例如单壁碳纳米管的分类分级的检测,后者的优势就显现出来了。”

玩转“小”部件,仪器使用才能淋漓尽致

对一线分析测试人员而言,用仪器和用好仪器其实是两个层面的问题,而关妍对自己的要求则是如何把仪器使用的淋漓尽致。

其介绍道,“每个分析测试人员甚至是前来送样的学生操作仪器都没有问题,不过,我们更关心的是如何把样品测好,这其中不仅有一些技巧和实验参数的测定,而且对一些‘小’部件的研究经常会给实验带来意想不到的效果,甚至可以解决之前一直困扰大家的难题。”

一个“乐在其中”的分析测试人 分子荧光魅力何在

这些“小”部件需要发现的眼睛

在采访过程中,一谈起自己心爱的仪器,关妍就滔滔不绝,我们真切的感受到了她对这份工作的热爱。而关妍也就自己所负责的Nanolog, DeltaFlex两套系统着重给我们介绍了她的使用体会,特别是很多“小”部件的“大”用处。

据关妍介绍,很多时候大家可能更关注光栅、检测器等分子的关键部件以及检测方法,但是对仪器的一些特殊功能却往往忽略了。比如Nanolog上的“front  face”,看似只是一个小小的按钮,但是其对高散射样品,以及自吸收特别强的样品具有神奇的疗效。关妍解释道,“front  face”模式,光路只打到样品的前表面,靠反射模式检测,进而收集信号。对自吸收特别强的样品,只需变动一个按钮,就可能得到一个完美的数据。

再者,做荧光寿命的时候,仔细观察就会发现,DeltaFlex的样品槽,液体是垂直放置的,而固体是倾斜的,这是理所应当还是精心设计?关妍介绍说,对固体样品而言,杂散光的抑制非常重要,而一定角度的设计可以很好的减弱甚至避免杂散光的干扰。不仅如此,如此设计的固体样品槽还可以根据样品的薄厚、高度进行调整,方便各种样品的测试,特别适合面向多学科的测试。“有时候并不是样品难测,而是没有充分利用仪器给我们创造的条件。”

“这两台的好处之一就是可以‘DIY’的地方很多,给科研留了很多可能性,这也是我们比较喜欢的,比如开放式的样品仓,可以配置不同的检测器以及激光器等。”

分子荧光光谱仪未来发展方向:功能性拓展、联机等

很多人提到,新品推出的速度相对较慢,对此,关妍谈到,“分子荧光是最皮实的仪器,光路是确定的,光源基本上是唯一的耗材,而且从现在的制作工艺和性能来说,光栅等部件都很耐用,这也在一定程度上给大家留下了更新慢的印象。”

那么是否就意味着分子荧光光谱仪已经到达瓶颈阶段?关妍表示,虽然对仪器主机而言目前已经比较稳定,但是在功能性拓展、联机等方面有很好的发展前景。

一方面,目前无论氙灯狭缝打入还是光纤导入,入射光斑都比较大,这样的光斑尺寸导致得到的结果多是整个样品的平均值。如果想看一根单晶,微区检测就很重要,这就涉及到的联用等。

另一方面,在附件方面,分子荧光光谱仪一直没有停止前进的脚步,这也是用户呼声最高的地方,包括光源、检测器、即插即用的附件、无需过多调整的附件耦合、微量样品池、变温附件等多方面。“从小附件,到大附件,当前对功能化附件的要求不断增加。希望仪器具有更多适合需求的功能化附件,或者预留更多接口满足DIY的需求。”针对这一点,关妍还特别强调道,“附件匹配的时候不仅需要各个厂家硬件的完美耦合,软件方面更重要,希望能开放更多的编辑功能。”

当然在仪器本身的基础上,关妍也在尝试进行一系列仪器及附件的改进,比如通过增加一个脉宽控制模块,实现半导体激光器应用于上转换寿命测试,这个对于脉宽敏感的上转换材料发光分析特别重要。

此外,在仪器使用方面,关妍表示有几个问题值得关注:在仪器校正方面最好做到全谱范围,希望在检测器上可以有大的突破,中间不用换光栅;希望有更好的定性和定量的标准,包括检测方法和仪器校正等

一线分析测试工作者:痛并快乐着

作为一线分析测试工作者,每天在实验室面对冷冰冰的仪器,是否会感到枯燥、无聊?对此关妍不以为然,其表示跟仪器打交道的时间久了,感觉很亲切,而且仪器给出的就是真实的表象,挺喜欢自己的工作。“关键是要看你对这个工作是不是感兴趣,心态很重要,如果没有投入自己的心思,一定做不好。”

不过,谈到分析测试一线人员的职业经历,关妍给我们的形容是:痛并快乐着。

她说,痛有两种概念,看到好的设备没有的时候比较痛;另外,有时候不被理解也是一种痛。“国内有些人对仪器管理的定位是不正确的,往往导致自我价值认同上的偏差。此外,刚刚毕业的博士生从事这个行业需要一个情感经历的过程,特别是当看到与自己同龄或者同期毕业的人现在以‘青千’的身份回来,而自己只能评工程岗位的职称,并且晋升机会少的时候确实比较痛。”

不过,相对痛而言,关妍感受更多的是快乐,她说,“在工作过程中能帮助到大家是一件很高兴的事情,通过我们的工作可以促进老师和同学的科研进展,感觉自己的付出很值得,这是自我价值的认同。另一方面,随着科研的进步,大家在思想上也逐渐意识到检测的重要性,国内的很多政策也在往这个方向倾向,我们感觉分析测试人的地位在逐渐提升,这也是值得高兴的事情。”

关妍表示,以前分析测试一线人员一直都比较低调,默默做着自己的工作,其实他们需要更多的信息来源和交流机会。“一方面,希望仪器公司可以给我们提供最新产品和技术的信息,最好可以有试用的机会;另一方面,也希望同行之间可以多互动,信息共享,互通有无。”

后记

一线分析测试工作者,他们与仪器有着最亲密的接触,了解仪器的每一个细微之处,本次走近分子测试一线工作者,不仅让我们了解了有关分子荧光光谱仪的技术和应用情况,更为这样一群分析测试人员点赞。

落到分子荧光光谱仪,虽然是一类“小众”的仪器,但是随着科研工作者科研需求变化而导致的更新换代、国家对双一流高校的建设支持而导致的新购,未来市场前景依然值得期待。而从技术层面而言,联机以及功能化附件是目前反馈最明显的需求。


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