侯建國領(lǐng)銜單分子尺度研究 實(shí)現亞納米分辨拉曼成像

　　目前，全球信息技術(shù)正跨入以量子效應為特征的“后摩爾”時(shí)代。單分子尺度體系具有豐富的功能結構和獨特的量子性質(zhì)，將成為量子計算和信息技術(shù)物質(zhì)載體的最佳選擇之一。

　　十余年來(lái)，中科院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授侯建國領(lǐng)銜的“單分子尺度的量子調控研究集體”對單分子尺度體系進(jìn)行不斷的探索，取得了一批重要創(chuàng )新成果，并由此獲得2014年度中科院杰出科技成就獎。

　　領(lǐng)先國際水平

　　單分子尺度量子調控研究是國家量子調控科學(xué)領(lǐng)域的重大科學(xué)問(wèn)題和需求。近年來(lái)，該研究集體進(jìn)一步發(fā)展和提升了單分子尺度量子態(tài)的探測、操縱及調控技術(shù)，率先實(shí)現了國際上最高水平的亞納米分辨的單分子拉曼成像。

　　“2013年，我們在單分子化學(xué)識別方面取得重大突破，實(shí)現了亞納米分辨的單分子拉曼成像。該工作在《自然》雜志上發(fā)表后，立即引起國際科技界的廣泛關(guān)注�！敝袊�科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授楊金龍在接受《中國科學(xué)報》記者采訪(fǎng)時(shí)表示。

　　“我們通過(guò)技術(shù)上的創(chuàng )新和概念上的突破，將非線(xiàn)性效應融入到常規的針尖增強拉曼散射過(guò)程中，從而大大提高了拉曼信號的探測靈敏度和空間分辨能力，將光學(xué)光譜探測推進(jìn)到前所未有的亞分子亞納米水平，使單分子尺度的化學(xué)識別成為現實(shí)�！敝袊�科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授董振超說(shuō)。

　　團隊成員之一、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授王兵表示，盡管科學(xué)發(fā)展進(jìn)程非�？�，但他們在拉曼成像方面取得的成績(jì)迄今仍保持著(zhù)世界紀錄。

　　此外，該集體還利用單分子選鍵化學(xué)實(shí)現了單分子磁性自旋態(tài)控制;成功設計并實(shí)現具有多重功能集成的單分子器件;利用納腔等離激元共振實(shí)現了單分子電致發(fā)光;揭示出氧化物表面光催化分解水的微觀(guān)機制等。

　　團隊建設尤為重要

　　“我們能取得現在的成績(jì)，離不開(kāi)團隊的長(cháng)期密切合作�！睏罱瘕埍硎�，單分子尺度體系的研究并不是一項短平快的研究，這個(gè)“硬骨頭”需要很多人一起慢慢地“啃”。

　　中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)單分子尺度的量子調控研究集體由侯建國(實(shí)驗)和楊金龍(理論)領(lǐng)銜，一共10位成員組成�！皥F隊合作對于整個(gè)研究獲得新突破是非常重要的，協(xié)作是全方位的，貫穿了整個(gè)團隊發(fā)展的始終。每一次新的發(fā)現，都是整個(gè)團隊共同協(xié)作和努力的結果�！蓖醣�說(shuō)。

　　其中一位團隊成員告訴記者，每次新加入的成員都會(huì )帶來(lái)新的思路，團隊建設實(shí)際上也是一個(gè)逐漸積累和發(fā)展，然后不斷提升創(chuàng )新研究能力的過(guò)程。

　　在董振超看來(lái)，團隊的支持對自己的科研工作非常重要�！霸趯W(xué)術(shù)上，我們經(jīng)常進(jìn)行熱烈的探討和爭辯，有時(shí)甚至爭論得面紅耳赤，大家都在試圖攻擊對方的弱點(diǎn)。待這些弱點(diǎn)被攻克后，課題研究自然也就往前邁進(jìn)了一步�！�

　　“我們的團隊研究有兩個(gè)最鮮明的特色：一個(gè)是實(shí)驗和理論緊密結合，因為量子里面有很多實(shí)驗現象需要理論支撐;第二個(gè)是多學(xué)科交叉，包括物理、化學(xué)、電子、光學(xué)、生物等，這樣才能有效促成技術(shù)的創(chuàng )新集成和知識的融會(huì )貫通�！倍�振超說(shuō)。

　　應用前景廣闊

　　“目前，我們的研究尚屬于基礎研究階段�！睏罱瘕埍硎�，團隊成員并不滿(mǎn)足于現在的進(jìn)步，會(huì )一直探究下去。

　　“科學(xué)的魅力在于對未知的探索�！倍�振超說(shuō)，當你朝著(zhù)某個(gè)方向努力，但作出來(lái)的結果與原來(lái)的想象和理論不一樣時(shí)，就會(huì )出現新的信息，這樣會(huì )反過(guò)來(lái)促進(jìn)對一些現象新的理解，進(jìn)而推動(dòng)科研向前發(fā)展。

　　該團隊一位研究人員表示，他們的目的是深刻理解和有效調控分子尺度上的量子行為。目前的研究離真正的應用還有一段距離，但是研究課題都是瞄準未來(lái)的能源、信息、生物等前沿領(lǐng)域，旨在為這些未來(lái)技術(shù)提供基本信息和科學(xué)依據。

　　“比如單分子拉曼成像技術(shù)，其最主要的優(yōu)點(diǎn)是能把微觀(guān)世界里相鄰分子的成分和結構‘看’出來(lái)，這在材料科學(xué)、納米催化、分子納米技術(shù)、生物技術(shù)等領(lǐng)域可能都有很重要的應用前景�！倍�振超介紹說(shuō)。

　　“在生命科學(xué)領(lǐng)域，拉曼成像的應用有可能提高疾病的早期檢測技術(shù)水平。比如現有技術(shù)只能檢測出已達到一定量的癌細胞，如果能事先對生命體作單分子檢測，就能在癌變細胞極少的情況下將其檢測出來(lái)，這對癌癥早期治療意義重大�！睏罱瘕埍硎�。

　　“在研究過(guò)程中，我們一方面從科學(xué)角度出發(fā)，另一方面也從國家整體需求出發(fā)，在進(jìn)行科學(xué)探索的同時(shí)，關(guān)注國家戰略方向�！蓖醣�說(shuō)。