谱学分析与仪器教育部重点实验室以“谱学分析与仪器”为核心,开展分析化学基础理论和应用基础的系统研究,建立和发展分析科学特别是谱学分析的原理和方法体系,催生新仪器的开发和新技术的集成,并为新技术新仪器发展提供科学基础和技术支撑,进而解决与
生命、环境、材料及能源等国家战略发展领域关系密切的重大分析科学问题。实验室的主要研究方向包括:(1)光谱质谱分析、(2)微纳尺度分析、(3)多模成像分析和(4)创新仪器与装置。
实验室简介
实验室现有固定研究人员32名,由21位教授(其中15位为博士生导师)、11位副教授组成,其中,
中国科学院院士1人、国务院统评博导2人、杰出青年基金获得者4人、闽江学者特聘教授5人、厦门大学特聘教授5人、教育部高校青年教师奖获得者1人次、首届国家级教学名师奖获得者1人次、教育部新世纪优秀人才3人次、全国先进工作者1人次、教育部全国优秀教师1人次、教育部全国模范教师1人次,等等。
2009-2013年,实验室新增国家、省部级基金项目及企事业委托项目等148项,项目总经费9857.8万元。其中国家级课题81项,包括财政部仪器设备购置和研制课题3项,国家重大科学仪器设备开发专项子课题4项、973计划及子课题7项、863计划课题1项、国家杰出青年科学基金2项、
国家自然科学基金重点项目2项、国家自然科学基金科学仪器专项5项、国家自然科学基金委重大研究计划培育项目4项、国家自然科学基金优秀青年科学基金项目1项、其它国家自然科学基金面上、青年和国际合作基金项目35项、部委人才计划基金14项等。以国家自然科学基金为主的国家、省部级科研基金经费占总经费90.6%。2008年至今,实验室成员共发表SCI收录论文504篇。其中IF≥10论文24篇,10>IF≥5论文147篇,5>IF≥3论文173篇。JCR1区论文86篇(Chem. Soc. Rev., Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc.和Chem. Sci.等),JCR2区论文187篇,其中在分析化学学科顶级学术期刊Analytical Chemistry发表论文28篇。2012年至今,共发表SCI收录论文132篇(其中Angew. Chem. Int. Ed. 2篇,J. Am. Chem. Soc.4篇,ACS Nano2篇,Anal. Chem.12篇,Chem. Commun.11篇),高水平论文数量呈明显的上升势头,以通讯作者和第一作者单位发表的IF>5的科研论文数,在全国 8 个分析化学国家重点学科中名列前茅。2009-2013年,共获得中国发明专利30项、
实用新型专利2项。共获得省部级集体奖5项,个人奖11人次。同期出版专著1部,参与编著6部,获国家级教学成果1项,省部级教学成果2项。
在2007年成功举办世界级光谱分析峰会(“第35届国际光谱会议”)的基础上,实验室共主办国际/地区性学术会议6次、国内学术会议6次;92人次在国际会议上做大会/特邀/邀请报告。于2008年成功承办了“全国分析化学学科人才培养与教学建设战略研讨会”、“2008年中日韩环境分析化学研讨会”、“第十二届全国离子色谱学术报告会”;2009年成功承办了“纳米电化学和谱学电化学国际研讨会”、“第九届全国发光分析和动力学分析学术研讨会”、“第六届全国化学生物学学术会议”;2010年成功承办了“中国化学会第27届学术年会”分析化学分会、环境化学分会、化学研究中的新仪器、新方法分会、化学生物学分会、化学教育分会;2011年成功承办了“第十六届全国光散射会议”和“第三届亚洲光谱会议”;2012年与四川大学、中科院地球化学研究所共同承办了“第四届亚太等离子体光谱化学冬季会议”;2013年5月成功承办了“第八届全国微全分析系统学术会议、第三届全国微纳尺度生物分离分析学术会议暨第五届国际微化学与微系统学术会议”;2014年3月成功承办了“第三届等离激元光子学前沿国际会议”。
研究方向
(1)光谱质谱分析
发挥实验室的传统优势,将原子光谱、分子光谱、质谱技术集成,多层次、多角度研究分析对象。
在原子光谱领域,开展元素形态分析、金属组学、
定量蛋白质组学和细胞组学研究等研究工作。同时,注重原子光谱基础理论研究与相关仪器装置构建相结合,研制出系列新型原子光谱重要部件以及多维分离-原子光谱质谱联用平台,为新型检测方法学的建立提供基础。此外,着力发展海洋环境和生命复杂体系中关键痕量元素和
生物活性分子的多维分离、含量测定和结构鉴定方法学,推动金属组学和定量蛋白质组学研究;为阐明痕量元素和活性分子在环境和生命体系中的迁移转化/代谢规律、致毒/营养机制、疾病的早期诊断提供准确信息。
在分子光谱领域,通过构建新型探针,并结合时间/空间分辨荧光成像分析、单光子荧光检测以及荧光相关光谱等技术,发展更高灵敏度和时空分辨率的检测/传感方法学;重点针对具有重要的环境和
生命科学意义的物种设计构筑新型探针和传感体系,开展深入系统的前沿基础课题研究。同时,发展高灵敏度、高选择性、多功能和生物相容的新型分子荧光探针和传感体系,探索分子识别和光化学传感新机理,研究分子探针的靶向功能化、定点标记和原位再生化方法学,以期应用于复杂生命体系中生物分子的定量、迁移转化、代谢和相互作用研究。
在质谱领域,注重基础理论研究和仪器研制相结合,发展新型离子化方式和无标样质谱定量分析技术,构建多维分离-质谱联用检测平台,结合新型“元素标记”质谱探针技术,发展复杂生命体系中的
定量蛋白质组学研究。同时,进一步与原子光谱和分子光谱结合,共同推动金属组学、
蛋白质组学和细胞组学研究。
此外,在核磁共振、拉曼光谱以及圆二色谱等领域,通过人才的整合和引进,开展前沿、特色的研究工作,进一步丰富“光谱质谱分析”方向的研究内容,使之成为未来推动厦门大学分析化学学科发展的重要力量。
(2)微纳尺度分析
生命体系的复杂性对生命分析方法和技术提出了更高的要求。特别是随着个人基因组学的完成和个性化医学的进步,高灵敏、高通量、高选择性以及便携式将成为诊断、分析和检测的基本要求。纳米生物与微流控技术等新兴领域的发展将为生命分析和个体化医学诊断提供重要支撑。
实验室瞄准微纳尺度生物分析国际发展前沿,围绕合成生物学、
系统生物学、代谢组学、个体化医疗、重大疾病诊断及治疗等重要科学问题,开展纳米生物分析、微纳流控芯片、复杂体系生物分析,发展单分子/单细胞操控技术,为多组分、高灵敏、高选择性、高通量的生化分析及临床分子诊断提供有效的技术和装置。
围绕复杂生物体系的分离难题,开展新型微纳分离介质与策略的基础研究,提高现有分离技术的选择性和效率。同时,发展多维分离和高效微纳接口技术,强化多维色谱/电泳与光谱/质谱检测技术的集成,实现复杂体系中目标分析物的高分辨、高灵敏准确测定,为进一步开展元素形态分析、金属组学和定量蛋白质组学以及复杂环境和生物体系中持久性有毒物质的环境行为和生物效应研究提供硬件支撑。
(3)多模成像分析
结合实验室多年来在荧光光谱、拉曼光谱、质谱及其成像技术方面的研究积累,模块化集成拉曼、荧光、质谱成像和可调激发模式,研制高灵敏度、高时空分辨的光学一体化多模成像系统,开展电化学界面、生物分子和细胞或生物组织界面的多模成像研究。同时,深入系统研究信号灵敏度的提升、信号可靠性与各种成像技术系统的偶联,实现成像系统间各模式的优势互补,从多角度、多层次提高分析结果的可靠性。此外,发展飞秒和频光谱技术,并与其它成像模式进一步集成,用于固-气和固-液界面分子在表面吸附、反应、自组装过程的结构特性研究。进一步发展质谱、核磁等成像新方法新技术,应用于材料、细胞和生物组织界面多模成像。
(4)创新仪器与装置
实验室始终保持仪器研制的传统优势,从高灵敏度、高选择性、实时原位、全息化、高通量、微型化等角度,不断探索新的原理和方法,在创新分析仪器和装置研制方面取得了显著进展。实验室尤其注重商品化仪器上无法实现的具有快速、无损、高灵敏、高时空分辨优势的前沿创新仪器与装置的研制和开发,并在此基础上进一步扩展研究对象的范围,发现新现象新规律,提升创新能力。实验室研制的仪器与装置包括:激光光谱系统、针尖增强拉曼光谱仪、激光溅射电离飞行时间质谱仪、瞬短脉冲辉光放电离子源-飞行时间质谱仪、高分辨率电喷雾飞行时间质谱仪、多功能同步荧光光谱仪、单分子流式检测仪、便携式液相色谱仪、石油多功能荧光光谱仪、PCD-1型高性能智能化离子色谱仪、
便携式色谱仪、BOD工程样机、表面等离子体耦合定向发射荧光检测装置等。
实验室明确具体的研究方向直接针对国家战略发展领域密切关注的重大分析科学问题,符合“国家中长期科学和技术发展规划纲要”发展的整体目标。所凝炼的光谱质谱分析、微纳尺度分析、多模成像分析和创新仪器与装置4个研究方向充分体现了实验室在国内外分析科学领域的学术地位和显著影响力,尤其在创新谱学分析方法和仪器装置研制方面优势显著。
人才培养
厦门大学分析化学学科是国家“化学学科基础科学研究与教育人才培养基地”的重要支撑学科之一,而人才培养和基地建设是本学科得以可持续高水平发展的重要保障。早在1956年分析化学学科便开始招收研究生,并分别于1986年建立分析化学博士点和1988年开始招收留美归国博士后研究人员,于2001年申请国家重点学科并获批准建设,其发展一直受到国家、地方和学校的大力支持和正确指导。在“211工程”建设期间,经教育部“211工程”办批准,学校分别以“物理化学与应用化学”和“物理化学与分析科学”立项,重点建设“谱学实验室”。自2004年以来,学校通过“
985工程”二期“嘉庚化学”科技创新平台(一类)建设,分析学科作为“化学基础”分平台建设的重要支撑学科,得到强有力的进一步支持。
厦门大学分析化学重点学科是全国八个分析化学重点学科之一,其将包含本科生、
硕士研究生、博士研究生三级学位教育与
博士后流动站在内的完整的人才培养体系的建设作为学科可持续发展的重要任务,精心谋划,着力建设。根据学科研究前沿、国家发展战略、社会经济发展对分析化学人才知识结构需求的变化,着眼于高素质分析化学人才培养目标,背倚厦门大学化学一级学科90多年来的学科建设积淀,依托“211工程”、“
985工程”和“嘉庚化学”等高水平科技创新平台、教育部首批“理科基础科学研究和教学人才培养基地”(2004年评估中获优秀)、首批“国家级基础化学实验教学示范中心”、教育部首批教学团队等优质教育资源平台,通过对人才培养方案和教学体系的优化设计、对人才培养教学组织和运行机制的创新、将最新科研成果引入课堂和教材等一系列教学改革与创新实践,结合对本科生导师制、本科生“育苗基金”计划、研究生学术论坛计划、研究生学术报告制度等一系列本科生与研究生教育质量与创新工程计划的实施,以科研项目带动创新型人才的培养,引导并推动研究生进入国家科技创新活动主战场。通过教学科研资源平台水平的不断提升,建成了包括《分析化学》、《仪器分析》、《综合化学实验》(化学一级学科交叉融合)、《
高等仪器分析》、《光谱分析进展》、《色谱与质谱分析进展》、《分子发光分析》、《现代分析化学选读》等涉及本科生基础课、研究生专业学位课、选修课在内的分析化学核心课程体系,建成了一支包括院士、国家杰出青年基金获得者、国家级教学名师奖获得者在内的年龄结构、学缘结构与学科方向合理的高水平教师队伍,在本科生、硕士研究生、士研究生及博士后多个层次上构建了具有厦门大学分析化学学科特色的在全国具有较大影响的分析化学人才培养体系,已成为全国高层次分析化学人才培养的重要基地之一。以《分析化学》和《综合化学实验》国家级精品课程为代表的课程建设成果,以《综合化学实验》和《荧光分析法》为代表的教材建设成果,已在全国分析化学本科生与研究生教育中发挥了积极的作用,并于2008年初倡议并成功承办了全国分析化学学科人才培养与教学建设战略研讨会。分析化学重点学科自2002年建设以来,共出版专著4部、教材3部,参与编著8部,获国家级教学成果7项,省部级教学成果13项。黄本立院士被评为全国先进工作者,郭祥群教授先后被评为国家级教学名师、全国教育系统巾帼建功标兵、全国模范教师。
实验室依托分析化学重点学科,不断强化本科生、硕士生、博士生培养体系,创新培养机制,构建开放平台,进一步提高人才培养质量;以探索学术型和应用型两种不同的研究生培养模式坚持“引进来”和“走出去”相结合,积极探索和拓展与社会合作培养的途径;抓住国家留学政策调整的机遇,继续拓展国际合作培养途径,鼓励研究生出国学习或合作研究,帮助研究生进一步提高创新能力,拓宽学术视野;依托现有的科学研究平台和功能实验室,培养研究生的科研创新能力,在学研究生积极参加各项研究课题,在提高自身科研能力的同时,成为重要的科研生力军,集中体现在:通过参与在研的国际、国内的重点与重大项目,培养认识能力;在已构筑的国内外学术交流与合作的开放式平台上,培养国际合作能力;依托优势学科的交叉与互补,培养创新能力。
2009-2013年,共培养硕士研究生118名,博士研究生53名,博士后研究人员7名,现有在读硕士研究生91名,博士研究生64名,博士后研究人员6名。
实验室设立“陈国珍奖学金”与“黄本立奖学金”以奖励品学兼优的研究生。“陈国珍奖学金”每次奖励研究生6人(
分析化学专业3人,由教育部重点实验室和分析教研室提名),其中博士生2人,2000元/人,硕士生4人,1500元/人;“黄本立奖学金”每次奖励分析化学专业博士生1名,每位学生奖励2000元,分析化学专业硕士生1名,每位学生奖励1500元。以上奖学金由化学化工学院统一管理,每年发放一次,时间为厦门大学校庆期间。
参考资料
实验室简介.厦门大学谱学分析与仪器教育部重点实验室.
研究方向.厦门大学谱学分析与仪器教育部重点实验室.
人才培养.厦门大学谱学分析与仪器教育部重点实验室.