葛茂發研究員：觀察瞬態過程，更深層次地認識科學問題

——紀念我國光譜事業30年，第十五屆全國分子光譜學學術會議專家采訪報道系列

 

在這個豐收的金秋季節，我國的光譜學界也迎來了屬于自己的收獲――第十五屆全國分子光譜學學術會議在京隆重召開。此次會議的規模、參會人數以及期刊論文數堪稱歷屆會議之最。在會議召開的間隙時間里，會務組、分析測試百科網、中國光譜網組成了宣傳報道小組，并有幸采訪了一系列光譜學學術屆的專家、教授和研究員，整理出來的這些訪談稿，希望盡可能忠實地記錄和紀念我國光譜事業的30年，并展現會議的盛況。

 

葛茂發研究員：觀察瞬態過程，更深層次地認識科學問題

記者：請您介紹一下您的科研方向？您的研究方向對分子光譜學的推動。

葛茂發研究員：我是研究大氣化學的，主要采用紅外、質譜等各種譜學手段來研究大氣中瞬態物種的結構和反應過程。我們的研究方向和光譜學結合非常緊密，使用的手段包括一些常規穩態譜學手段和一些研究大氣瞬態物種的專用技術，一般采用多種技術手段相結合。因為我們要研究自由基等大氣瞬態物種，在常規的、商品化的譜學手段基礎上，需要研發一些新的設備、開發一些新的功能。而我們國家在這方面還比較弱，即使有了新設備開發的思想和設計也不一定能加工生產出來。通常商品化的儀器只能做一些較簡單的常規的分析測試，做科研還需要開發一些專用設備，所以這方面工作要特別重視。我們實驗室基本上都是自己根據科研需求，開發研制、加工一些設備，這些年的研究進展還不錯，但還是剛起步，還需要進一步開展深入研究。

葛茂發研究員

記者：您能具體介紹一下您加工的一些儀器么？

葛茂發研究員：我們這幾年，一是開發研制了紫外光電子能譜和飛行時間質譜聯用的設備，能譜和質譜兩者既能聯用，也能獨立使用。而且質譜是在低真空下工作，這對開展接近實際環境條件下的大氣瞬態物種研究很重要。我們進一步還開發了在線光化學反應裝置，結合能譜-質譜聯用譜儀，能在線研究自由基的光化學反應過程。

最近我們還開發VUV激光單光子電離技術，采用新技術，克服了通常有機物光電離時會產生較多離子碎片，不易準確定量的困難，質譜的檢測的靈敏度也相應提高了1～2個數量級。

另外我們還利用紅外光譜，研究顆粒物表面的反應過程。

單獨使用一種譜學手段，分析和研究復雜體系和反應過程是比較困難的，我們一般結合多種譜學手段來深入研究反應過程。

 

記者：大家都比較關心儀器的國產化。您做的儀器/裝置是給別人用還是自己用？

葛茂發研究員：將來當然希望能商品化，給別人用，但現在這方面還有一些困難。比如就質譜而言，目前實驗室用的質譜真空系統都是國內加工和生產的，和國外先進設備的真空度和分辨率等指標上還是要差一點，但是相對要便宜很多，一般實驗室需要的專用設備我們基本都是自己做，很少去買。當然一些精密的部件還需要買進口的，比如精密流量計，國產的流量計在做小流量時還是不夠穩定。還有國產真空泵和分子泵與國外的性能上也有很大差距，精密分析儀器的國產化目前還是很困難的，即使能設計出來，加工生產的整體水平與國際上還差很多。

 

記者：研究生做儀器研發，是不是和發文章有沖突，不如做應用的？即研究生怎么才能有激情去在實驗室研發儀器。

葛茂發研究員：是有些沖突。但學生做一些儀器研發，對他將來從事科研工作非常重要。比如我回國后建實驗室，基本是白手起家，前幾屆學生都得到很好的鍛煉，儀器部件自己買、自己設計、自己加工，畢業的學生都可以找到比較好的工作。發文章只是科研成果體現的一個方面；做科研最重要的是學到做科研的方法，學到如何做研究，如何自己有好的想法、自己設計方案、自己加工調試，實現預期功能，這才是最重要的。如果學生只用現成儀器，可能文章發得也許會稍微多一些，但學到的技能就相對要少一些，將來走向社會后的適應能力就差一些。

 

記者：是不是指導這類從事儀器研發的導師，壓力也會大一些？

葛茂發研究員：我們的研究生如果是碩博連讀，都是進來用1～2年來摸索儀器，做儀器改進，很少有直接用現成儀器來做的，都需要根據科研需求，做一些儀器的改進、或把一些新想法想辦法從技術上去實現。我們這里發文章倒也沒有什么困難，因為我們是針對科研工作需要，有明確的科研需求，才開始儀器研制和開發，一旦新技術手段建立了，論文發表情況還是不錯的。但是如果只是單純作儀器研發，發文章就可能不太容易。

 

記者：你們關注的是否都是瞬態的過程？瞬態的時間大概是多少？

葛茂發研究員：我們關注的大都是較復雜體系中瞬態物種的產生、結構和反應。通常來講，比如商品化的紫外光電子能譜能探測到微秒級壽命的物種，我們改進的能譜通過原位產生原位探測，可以探測到納秒級壽命的物種。我們關注的是不斷提高儀器的靈敏度、分辨率等譜學研究的基本問題。

 

記者：我知道國內外有很多老師想做瞬態物種，商品化儀器不能提供，是不是有人想跟你們合作？

葛茂發研究員：有很多國內外的同行和我們有合作，因為商品化的儀器通常只包括激光器、光譜儀、檢測器等，很少有商品化的專用于科研的整套系統儀器。因為對不同研究方向和課題，對不同的人都會有不同的具體要求；對廠家來說，它真正能獲取最大利益的是那種普適性更強的產品，廠家如主要做非標的專用產品，對企業來說，運行很困難。但同時，科研單位如果只用商品化的設備，科研能力和科研水平當然也不會太高。

 

記者：假設您這里的技術，別的廠家愿意把它商品化，您是否愿意轉讓技術？

葛茂發研究員：我們目前開發的技術和做的設備其實都沒有申請ZL。我們是做基礎科學研究的，研究成果都已發表了論文。當然，只看研究論文是不可能知道儀器設備開發研制的所有的細節。我們歡迎大家來參觀和開展合作。如果有人有興趣，都可以到我們那里去學。

 

記者：您覺得您的實驗室研發的儀器，有沒有可能產業化的？

葛茂發研究員：我們做的能譜和質譜聯用技術，在某些方面作適當簡化，其實是可以做成商品儀器的。另外，測定VUV激光光電離質譜也可以商品化，因為它并不是非常復雜。如果采用VUV光電離，而后續檢測手段也跟得上，這類儀器是很有發展前景的。

 

記者：您從事科研多少年？您科研經歷里最難忘的經歷是什么？

葛茂發研究員：我現在做的這個研究方向是從1998年開始的。我的經歷比較豐富，我學過高分子，研究生轉到物理化學，博士后時轉到大氣化學，在國外做過質譜學、激光光譜學研究，回國后繼續在做大氣化學方面開展研究。過去大家認為大氣化學是化學的一個小方向，現在從國際上來看，大氣化學是地學、化學、環境和氣象多學科交叉的重要前沿研究方向，需要有多學科背景的科研人員來共同來做。我科研經歷中最難忘的就是，正是由于自己在跨度比較大的不同學科方向上都有研究經歷，才能開展目前做的科研工作，大跨度的學科交叉才會有更多的創新可能。

 

記者：請談談您對未來光譜學的技術展望。

葛茂發研究員：從光譜學的原理上看，這些年來我覺得沒有特別多的突出的新的發展。未來如果時間分辨光譜學技術能進一步發展，能夠被更多的人掌握，就能夠在瞬態過程研究上更上一層樓，對于認識一些深層次的科學問題也非常重要。比如分析生物體系的一些超快過程。

 

記者：時間分辨儀器的儀器或應用上還有什么沒有突破？

葛茂發研究員：從儀器手段本身來說，應該說每一部件基本上都有商品化的儀器，但把各個部件組合起來，真正能用好，能開展瞬態過程研究，就比較困難。掌握這種技術的人目前還是比較少的，因為需要較長時間的工作積累。

 

附：
葛茂發，男，1970年生，吉林大學本科、碩博連讀，理學博士；研究員。現任分子動態與穩態結構國家重點實驗室副主任和學術委員會委員。此外，為CNC-IGBP-SOLAS工作組成員、中國氣象學會大氣成分委員會副主任、中國顆粒學會青年理事、中國化學會環境化學專業委員會委員、中國環境科學學會環境化學分會委員、國家環境保護城市空氣顆粒物污染防治重點實驗室學術委員會委員。

從事大氣化學和環境化學研究。主要在大氣氣溶膠非均相物理化學過程與氣候變化、大氣光氧化和大氣化學反應動力學、大氣污染形成機理和控制技術方面開展研究工作。發表SCI論文130多篇。曾獲2004年中國化學會青年化學獎、2006年國家自然科學獎二等獎、2007年中國分析測試學會科學技術獎二等獎。任國際期刊Journal of Molecular Structure (Elsevier)、TOCPJ和TOICJ (Bentham Science Publishers)編委。

 

專題：第十五屆分子光譜學學術會議