中國計量科學(xué)研究院（簡稱“中國計量院”）針對超痕量物質(zhì)精密測量的系統(tǒng)解決方案、核心技術(shù)和關(guān)鍵部件，與復(fù)旦大學(xué)等單位聯(lián)合展開技術(shù)攻關(guān)。經(jīng)近六年的努力，項目組成功開辟了超痕量物質(zhì)精密測量的新途徑，破解了關(guān)鍵測量環(huán)節(jié)的世界技術(shù)難題，將目標(biāo)分析物的檢出限下拓至主流方法的千分之一。項目組自主研發(fā)的核心器件和測量系統(tǒng)，成功將我國相關(guān)儀器的自主研制能力提升至國際領(lǐng)先水平，為我國物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)重大研究的突破提供了有力支撐。日前，中國計量院領(lǐng)銜的“超痕量物質(zhì)精密測量關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項目獲得了2017年度國家科技進(jìn)步二等獎。

據(jù)項目負(fù)責(zé)人、中國計量院院長方向研究員介紹，對全技術(shù)鏈條的系統(tǒng)創(chuàng)新和對關(guān)鍵環(huán)節(jié)的重點攻關(guān)是項目取得突破的兩大核心。項目組首先從主流色譜-質(zhì)譜技術(shù)路線各個環(huán)節(jié)出發(fā)，分析了制約測量精度的根本原因，提出了以氣相離子為研究對象、基于離子精確測量技術(shù)的全新測量系統(tǒng)模型。與此同時，項目建立了基于超算的多物理場離子運動模擬仿真系統(tǒng)，促進(jìn)了全研發(fā)過程多種新技術(shù)、新方法的快速驗證、優(yōu)化和實現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，項目聚焦系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，成功構(gòu)建了可精確調(diào)控的多物理場，發(fā)明了新場型調(diào)控離子操控新技術(shù)，研制出系列關(guān)鍵部件和三類基于不同原理的科學(xué)裝置，實現(xiàn)了離子選擇性高效傳輸、富集和精準(zhǔn)分離，最高離子富集效率可達(dá)10000倍。項目還針對弱極性、易降解化合物，研制出高效的輝光放電離子化裝置，實現(xiàn)了純物質(zhì)中全雜質(zhì)的精確扣除，大幅提升了我國基準(zhǔn)純物質(zhì)的自主研制水平，2種生命科學(xué)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)定值方法被國際發(fā)布為參考方法，彰顯了我國化學(xué)計量的國際地位和水平。項目針對單細(xì)胞分析中樣品量極少、基質(zhì)復(fù)雜等難題，開發(fā)出基于電場誘導(dǎo)解析電離離子化的獨特科學(xué)裝置，成功實現(xiàn)了pL(10-12L)級單細(xì)胞中基質(zhì)和待測分子的分離，檢測限達(dá)fmol(10-15mol)以下，可同時觀測到單細(xì)胞中上千種代謝物含量的極微小變化，為我國生命科學(xué)前沿和尖端研究提供了可靠支撐。

除支撐計量科學(xué)、生命科學(xué)等前沿尖端研究外，項目組與相關(guān)科研單位和企業(yè)合作，聚焦質(zhì)譜儀器新產(chǎn)品自主研發(fā)、技術(shù)升級和產(chǎn)業(yè)化，依靠創(chuàng)新引領(lǐng)我國基礎(chǔ)前沿研究自主裝備能力和原始創(chuàng)新水平，形成的關(guān)鍵技術(shù)和部件應(yīng)用于多個企業(yè)和多種質(zhì)譜儀的研制，在一些重要領(lǐng)域打破國外壟斷，增強了國產(chǎn)質(zhì)譜儀器的國際競爭力。