侯建國領(lǐng)銜單分子尺度研究 實現(xiàn)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(yīng)為特征的“后摩爾”時代。單分子尺度體系具有豐富的功能結(jié)構(gòu)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，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(diào)控研究集體”對單分子尺度體系進行不斷的探索，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(diào)控研究是國家量子調(diào)控科學(xué)領(lǐng)域的重大科學(xué)問題和需求。近年來，該研究集體進一步發(fā)展和提升了單分子尺度量子態(tài)的探測、操縱及調(diào)控技術(shù)，率先實現(xiàn)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，實現(xiàn)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》記者采訪時表示。

　　“我們通過技術(shù)上的創(chuàng)新和概念上的突破，將非線性效應(yīng)融入到常規(guī)的針尖增強拉曼散射過程中，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(xiàn)實�！敝袊�科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授董振超說。

　　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)展進程非�？�，但他們在拉曼成像方面取得的成績迄今仍保持著世界紀錄。

　　此外，該集體還利用單分子選鍵化學(xué)實現(xiàn)了單分子磁性自旋態(tài)控制;成功設(shè)計并實現(xiàn)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現(xiàn)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機制等。

　　團隊建設(shè)尤為重要

　　“我們能取得現(xiàn)在的成績，離不開團隊的長期密切合作�！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“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(diào)控研究集體由侯建國(實驗)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，貫穿了整個團隊發(fā)展的始終。每一次新的發(fā)現(xiàn)，都是整個團隊共同協(xié)作和努力的結(jié)果�！蓖醣�說。

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

　　在董振超看來，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)常進行熱烈的探討和爭辯，有時甚至爭論得面紅耳赤，大家都在試圖攻擊對方的弱點。待這些弱點被攻克后，課題研究自然也就往前邁進了一步�！�

　　“我們的團隊研究有兩個最鮮明的特色：一個是實驗和理論緊密結(jié)合，因為量子里面有很多實驗現(xiàn)象需要理論支撐;第二個是多學(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貫通�！倍�振超說。

　　應(yīng)用前景廣闊

　　“目前，我們的研究尚屬于基礎(chǔ)研究階段。”楊金龍表示，團隊成員并不滿足于現(xiàn)在的進步，會一直探究下去。

　　“科學(xué)的魅力在于對未知的探索�！倍�振超說，當(dāng)你朝著某個方向努力，但作出來的結(jié)果與原來的想象和理論不一樣時，就會出現(xiàn)新的信息，這樣會反過來促進對一些現(xiàn)象新的理解，進而推動科研向前發(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(diào)控分子尺度上的量子行為。目前的研究離真正的應(yīng)用還有一段距離，但是研究課題都是瞄準未來的能源、信息、生物等前沿領(lǐng)域，旨在為這些未來技術(shù)提供基本信息和科學(xué)依據(jù)。

　　“比如單分子拉曼成像技術(shù)，其最主要的優(yōu)點是能把微觀世界里相鄰分子的成分和結(jié)構(gòu)‘看’出來，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(yīng)用前景。”董振超介紹說。

　　“在生命科學(xué)領(lǐng)域，拉曼成像的應(yīng)用有可能提高疾病的早期檢測技術(shù)水平。比如現(xiàn)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，這對癌癥早期治療意義重大�！睏罱瘕埍硎�。

　　“在研究過程中，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)，在進行科學(xué)探索的同時，關(guān)注國家戰(zhàn)略方向�！蓖醣�說。