廈門大學譜學分析與儀器教育部重點實驗室

廈門大學譜學分析與儀器教育部重點實驗室

譜學分析與儀器教育部重點實驗室以“譜學分析與儀器”為核心,開展分析化學基礎理論和套用基礎的系統研究,建立和發展分析科學特別是譜學分析的原理和方法體系,催生新儀器的開發和新技術的集成,並為新技術新儀器發展提供科學基礎和技術支撐,進而解決與生命、環境、材料及能源等國家戰略發展領域關係密切的重大分析科學問題。實驗室的主要研究方向包括:(1)光譜質譜分析、(2)微納尺度分析、(3)多模成像分析和(4)創新儀器與裝置。

實驗室簡介

實驗室現有固定研究人員32名,由21位教授(其中15位為博士生導師)、11位副教授組成,其中,中國科學院院士1人、國務院統評博導2人、傑出青年基金獲得者4人、閩江學者特聘教授5人、廈門大學特聘教授5人、教育部高校青年教師獎獲得者1人次、首屆國家級教學名師獎獲得者1人次、教育部新世紀優秀人才3人次、全國先進工作者1人次、教育部全國優秀教師1人次、教育部全國模範教師1人次、國家“青年千人計畫”2人次,等等。

2009-2013年,實驗室新增國家、省部級基金項目及企事業委託項目等148項,項目總經費9857.8萬元。其中國家級課題81項,包括財政部儀器設備購置和研製課題3項,國家重大科學儀器設備開發專項子課題4項、973計畫及子課題7項、863計畫課題1項、國家傑出青年科學基金2項、國家自然科學基金重點項目2項、國家自然科學基金科學儀器專項5項、國家自然科學基金委重大研究計畫培育項目4項、國家自然科學基金優秀青年科學基金項目1項、其它國家自然科學基金面上、青年和國際合作基金項目35項、部委人才計畫基金14項等。以國家自然科學基金為主的國家、省部級科研基金經費占總經費90.6%。2008年至今,實驗室成員共發表SCI收錄論文504篇。其中IF≥10論文24篇,10>IF≥5論文147篇,5>IF≥3論文173篇。JCR1區論文86篇(Chem. Soc. Rev., Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc.和Chem. Sci.等),JCR2區論文187篇,其中在分析化學學科頂級學術期刊Analytical Chemistry發表論文28篇。2012年至今,共發表SCI收錄論文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),高水平論文數量呈明顯的上升勢頭,以通訊作者和第一作者單位發表的IF>5的科研論文數,在全國 8 個分析化學國家重點學科中名列前茅。2009-2013年,共獲得中國發明專利30項、實用新型專利2項。共獲得省部級集體獎5項,個人獎11人次。同期出版專著1部,參與編著6部,獲國家級教學成果1項,省部級教學成果2項。

在2007年成功舉辦世界級光譜分析峰會(“第35屆國際光譜會議”)的基礎上,實驗室共主辦國際/地區性學術會議6次、國內學術會議6次;92人次在國際會議上做大會/特邀/邀請報告。於2008年成功承辦了“全國分析化學學科人才培養與教學建設戰略研討會”、“2008年中日韓環境分析化學研討會”、“第十二屆全國離子色譜學術報告會”;2009年成功承辦了“納米電化學和譜學電化學國際研討會”、“第九屆全國發光分析和動力學分析學術研討會”、“第六屆全國化學生物學學術會議”;2010年成功承辦了“中國化學會第27屆學術年會”分析化學分會、環境化學分會、化學研究中的新儀器、新方法分會、化學生物學分會、化學教育分會;2011年成功承辦了“第十六屆全國光散射會議”和“第三屆亞洲光譜會議”;2012年與四川大學、中科院地球化學研究所共同承辦了“第四屆亞太電漿光譜化學冬季會議”;2013年5月成功承辦了“第八屆全國微全分析系統學術會議、第三屆全國微納尺度生物分離分析學術會議暨第五屆國際微化學與微系統學術會議”;2014年3月成功承辦了“第三屆等離激元光子學前沿國際會議”。

研究方向

(1)光譜質譜分析

發揮實驗室的傳統優勢,將原子光譜、分子光譜、質譜技術集成,多層次、多角度研究分析對象。

在原子光譜領域,開展元素形態分析、金屬組學、定量蛋白質組學和細胞組學研究等研究工作。同時,注重原子光譜基礎理論研究與相關儀器裝置構建相結合,研製出系列新型原子光譜重要部件以及多維分離-原子光譜質譜聯用平台,為新型檢測方法學的建立提供基礎。此外,著力發展海洋環境和生命複雜體系中關鍵痕量元素和生物活性分子的多維分離、含量測定和結構鑑定方法學,推動金屬組學和定量蛋白質組學研究;為闡明痕量元素和活性分子在環境和生命體系中的遷移轉化/代謝規律、致毒/營養機制、疾病的早期診斷提供準確信息。

在分子光譜領域,通過構建新型探針,並結合時間/空間分辨螢光成像分析、單光子螢光檢測以及螢光相關光譜等技術,發展更高靈敏度和時空解析度的檢測/感測方法學;重點針對具有重要的環境和生命科學意義的物種設計構築新型探針和感測體系,開展深入系統的前沿基礎課題研究。同時,發展高靈敏度、高選擇性、多功能和生物相容的新型分子螢光探針和感測體系,探索分子識別和光化學感測新機理,研究分子探針的靶向功能化、定點標記和原位再生化方法學,以期套用於複雜生命體系中生物分子的定量、遷移轉化、代謝和相互作用研究。

在質譜領域,注重基礎理論研究和儀器研製相結合,發展新型離子化方式和無標樣質譜定量分析技術,構建多維分離-質譜聯用檢測平台,結合新型“元素標記”質譜探針技術,發展複雜生命體系中的定量蛋白質組學研究。同時,進一步與原子光譜和分子光譜結合,共同推動金屬組學、蛋白質組學和細胞組學研究。

此外,在核磁共振、拉曼光譜以及圓二色譜等領域,通過人才的整合和引進,開展前沿、特色的研究工作,進一步豐富“光譜質譜分析”方向的研究內容,使之成為未來推動廈門大學分析化學學科發展的重要力量。

(2)微納尺度分析

生命體系的複雜性對生命分析方法和技術提出了更高的要求。特別是隨著個人基因組學的完成和個性化醫學的進步,高靈敏、高通量、高選擇性以及攜帶型將成為診斷、分析和檢測的基本要求。納米生物與微流控技術等新興領域的發展將為生命分析和個體化醫學診斷提供重要支撐。

實驗室瞄準微納尺度生物分析國際發展前沿,圍繞合成生物學、系統生物學、代謝組學、個體化醫療、重大疾病診斷及治療等重要科學問題,開展納米生物分析、微納流控晶片、複雜體系生物分析,發展單分子/單細胞操控技術,為多組分、高靈敏、高選擇性、高通量的生化分析及臨床分子診斷提供有效的技術和裝置。

圍繞複雜生物體系的分離難題,開展新型微納分離介質與策略的基礎研究,提高現有分離技術的選擇性和效率。同時,發展多維分離和高效微納接口技術,強化多維色譜/電泳與光譜/質譜檢測技術的集成,實現複雜體系中目標分析物的高分辨、高靈敏準確測定,為進一步開展元素形態分析、金屬組學和定量蛋白質組學以及複雜環境和生物體系中持久性有毒物質的環境行為和生物效應研究提供硬體支撐。

(3)多模成像分析

結合實驗室多年來在螢光光譜、拉曼光譜、質譜及其成像技術方面的研究積累,模組化集成拉曼、螢光、質譜成像和可調激發模式,研製高靈敏度、高時空分辨的光學一體化多模成像系統,開展電化學界面、生物分子和細胞或生物組織界面的多模成像研究。同時,深入系統研究信號靈敏度的提升、信號可靠性與各種成像技術系統的偶聯,實現成像系統間各模式的優勢互補,從多角度、多層次提高分析結果的可靠性。此外,發展飛秒和頻光譜技術,並與其它成像模式進一步集成,用於固-氣和固-液界面分子在表面吸附、反應、自組裝過程的結構特性研究。進一步發展質譜、核磁等成像新方法新技術,套用於材料、細胞和生物組織界面多模成像。

(4)創新儀器與裝置

實驗室始終保持儀器研製的傳統優勢,從高靈敏度、高選擇性、實時原位、全息化、高通量、微型化等角度,不斷探索新的原理和方法,在創新分析儀器和裝置研製方面取得了顯著進展。實驗室尤其注重商品化儀器上無法實現的具有快速、無損、高靈敏、高時空分辨優勢的前沿創新儀器與裝置的研製和開發,並在此基礎上進一步擴展研究對象的範圍,發現新現象新規律,提升創新能力。實驗室研製的儀器與裝置包括:雷射光譜系統、針尖增強拉曼光譜儀、雷射濺射電離飛行時間質譜儀、瞬短脈衝輝光放電離子源-飛行時間質譜儀、高解析度電噴霧飛行時間質譜儀、多功能同步螢光光譜儀、單分子流式檢測儀、攜帶型液相色譜儀、石油多功能螢光光譜儀、PCD-1型高性能智慧型化離子色譜儀、攜帶型色譜儀、BOD工程樣機、表面電漿耦合定向發射螢光檢測裝置等。

實驗室明確具體的研究方向直接針對國家戰略發展領域密切關注的重大分析科學問題,符合“國家中長期科學和技術發展規劃綱要”發展的整體目標。所凝鍊的光譜質譜分析、微納尺度分析、多模成像分析和創新儀器與裝置4個研究方向充分體現了實驗室在國內外分析科學領域的學術地位和顯著影響力,尤其在創新譜學分析方法和儀器裝置研製方面優勢顯著。

人才培養

廈門大學分析化學學科是國家“化學學科基礎科學研究與教育人才培養基地”的重要支撐學科之一,而人才培養和基地建設是本學科得以可持續高水平發展的重要保障。早在1956年分析化學學科便開始招收研究生,並分別於1986年建立分析化學博士點和1988年開始招收留美歸國博士後研究人員,於2001年申請國家重點學科並獲批准建設,其發展一直受到國家、地方和學校的大力支持和正確指導。在“211工程”建設期間,經教育部“211工程”辦批准,學校分別以“物理化學與套用化學”和“物理化學與分析科學”立項,重點建設“譜學實驗室”。自2004年以來,學校通過“985工程”二期“嘉庚化學”科技創新平台(一類)建設,分析學科作為“化學基礎”分平台建設的重要支撐學科,得到強有力的進一步支持。

廈門大學分析化學重點學科是全國八個分析化學重點學科之一,其將包含本科生、碩士研究生、博士研究生三級學位教育與博士後流動站在內的完整的人才培養體系的建設作為學科可持續發展的重要任務,精心謀劃,著力建設。根據學科研究前沿、國家發展戰略、社會經濟發展對分析化學人才知識結構需求的變化,著眼於高素質分析化學人才培養目標,背倚廈門大學化學一級學科90多年來的學科建設積澱,依託“211工程”、“985工程”和“嘉庚化學”等高水平科技創新平台、教育部首批“理科基礎科學研究和教學人才培養基地”(2004年評估中獲優秀)、首批“國家級基礎化學實驗教學示範中心”、教育部首批教學團隊等優質教育資源平台,通過對人才培養方案和教學體系的最佳化設計、對人才培養教學組織和運行機制的創新、將最新科研成果引入課堂和教材等一系列教學改革與創新實踐,結合對本科生導師制、本科生“育苗基金”計畫、研究生學術論壇計畫、研究生學術報告制度等一系列本科生與研究生教育質量與創新工程計畫的實施,以科研項目帶動創新型人才的培養,引導並推動研究生進入國家科技創新活動主戰場。通過教學科研資源平台水平的不斷提升,建成了包括《分析化學》、《儀器分析》、《綜合化學實驗》(化學一級學科交叉融合)、《高等儀器分析》、《光譜分析進展》、《色譜與質譜分析進展》、《分子發光分析》、《現代分析化學選讀》等涉及本科生基礎課、研究生專業學位課、選修課在內的分析化學核心課程體系,建成了一支包括院士、國家傑出青年基金獲得者、國家級教學名師獎獲得者在內的年齡結構、學緣結構與學科方向合理的高水平教師隊伍,在本科生、碩士研究生、士研究生及博士後多個層次上構建了具有廈門大學分析化學學科特色的在全國具有較大影響的分析化學人才培養體系,已成為全國高層次分析化學人才培養的重要基地之一。以《分析化學》和《綜合化學實驗》國家級精品課程為代表的課程建設成果,以《綜合化學實驗》和《螢光分析法》為代表的教材建設成果,已在全國分析化學本科生與研究生教育中發揮了積極的作用,並於2008年初倡議並成功承辦了全國分析化學學科人才培養與教學建設戰略研討會。分析化學重點學科自2002年建設以來,共出版專著4部、教材3部,參與編著8部,獲國家級教學成果7項,省部級教學成果13項。黃本立院士被評為全國先進工作者,郭祥群教授先後被評為國家級教學名師、全國教育系統巾幗建功標兵、全國模範教師。

實驗室依託分析化學重點學科,不斷強化本科生、碩士生、博士生培養體系,創新培養機制,構建開放平台,進一步提高人才培養質量;以探索學術型和套用型兩種不同的研究生培養模式堅持“引進來”和“走出去”相結合,積極探索和拓展與社會合作培養的途徑;抓住國家留學政策調整的機遇,繼續拓展國際合作培養途徑,鼓勵研究生出國學習或合作研究,幫助研究生進一步提高創新能力,拓寬學術視野;依託現有的科學研究平台和功能實驗室,培養研究生的科研創新能力,在學研究生積極參加各項研究課題,在提高自身科研能力的同時,成為重要的科研生力軍,集中體現在:通過參與在研的國際、國內的重點與重大項目,培養認識能力;在已構築的國內外學術交流與合作的開放式平台上,培養國際合作能力;依託優勢學科的交叉與互補,培養創新能力。

2009-2013年,共培養碩士研究生118名,博士研究生53名,博士後研究人員7名,現有在讀碩士研究生91名,博士研究生64名,博士後研究人員6名。

實驗室設立“陳國珍獎學金”與“黃本立獎學金”以獎勵品學兼優的研究生。“陳國珍獎學金”每次獎勵研究生6人(分析化學專業3人,由教育部重點實驗室和分析教研室提名),其中博士生2人,2000元/人,碩士生4人,1500元/人;“黃本立獎學金”每次獎勵分析化學專業博士生1名,每位學生獎勵2000元,分析化學專業碩士生1名,每位學生獎勵1500元。以上獎學金由化學化工學院統一管理,每年發放一次,時間為廈門大學校慶期間。

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