中国离子色谱40年《你好,传承者》系列访谈 | 张敏:离子色谱技术日趋成熟,超高、微型离子色谱技术或成新研究方向!

2023-12-27 15:23:54, SHINE 青岛盛瀚色谱技术有限公司


从1983到2023,在这奋进的40年里,中国离子色谱一路披荆斩棘,一路凯歌向前。在40周年这个特殊的历史节点,为继承科学家精神,弘扬追求真理、不怕困难、勇于创新的精神,我们推出《你好,前辈》和《你好,传承者》系列访谈。

回顾40周年系列访谈,我们采访了中国离子色谱行业前辈,听他们讲述了国产离子色谱从无到有的发展历程;记录了正奋斗在国产离子色谱道路的传承者,感受中国离子色谱蓬勃向上的变革与发展。本期我们邀请了桂林电子科技大学——张敏教授,共同探讨国产离子色谱的发展与未来。

专家简介

张敏,现任桂林电子科技大学教授、博士生导师。主要从事环境分析化学及微型分析仪器的研究,在毛细管尺度检测方法及装置、现场微型分离分析仪器、分析仪器关键部件增材制造等方向上取得了较好成果,其成果已促成多项国家和企业的项目资助。在《Analytical Chemistry》、《Analytica Chimica Acta》、《Journal of Chromatography A》、《Talanta》等专业期刊上发表SCI收录的研究论文近50篇;已主持3项国家自然科学基金项目;申请或授权专利10余项;多次在国际学术会议上作报告;入选广西首批八桂青年学者、广西高校百人计划、广西高层次人才。

专访张敏:离子色谱技术日趋成熟,超高、微型离子色谱技术或成新研究方向!

Q1:您进入离子色谱行业的契机是什么?

张教授:我在攻读博士期间,实验台旁边就放着几台离子色谱,但是很遗憾,由于我的课题方向与其无关,并没有太多机会亲自动手操作这些设备。直到2012年,我在美国德州大学阿灵顿分校师从Purnendu K. (Sandy) Dasgupta教授做博士后研究,才进入离子色谱研究领域。Dasgupta教授为离子色谱行业做出了非常重要的贡献,例如,他首次研制了电致淋洗液发生器;他运用离子色谱技术揭示了高氯酸根在大气过程中的生成机理;他在《Analytical Chemistry》和《Environmental Science & Technology》上发表与离子色谱相关的学术论文有100余篇。因此,他获得了以离子色谱领域开创者命名的“Hamish Small Chair in Ion Analysis”冠名教授头衔,并因为在离子色谱领域的突出贡献而入选了IEEE会士。

2011年,Dasgupta教授获得了NASA的资助,计划研制一台能够送上火星的微型离子色谱仪器。我加入这个课题时是一个实实在在的色谱新手,主要依靠翻阅国内背来的《离子色谱方法及应用》(牟世芬等编著)“快充”。而Dasgupta教授在科学研究上要求非常严格,例如,我在一次汇报中提到某根开管毛细管离子交换柱的“柱容量高”,结果他设计了一系列严谨而复杂的实验,要求我准确测量每一根毛细管柱(~20 μm内径)的柱容量。因此,我在研究初期感到了巨大的压力。然而,我很幸运,前期做过访问学者的杨丙成、黄晓佳等几位老师已经在这个课题上做了很多探索,开发了一种非常高柱效的PMMA材料开管柱(理论塔板数>15 万/m)。在他们的研究基础上,我很快就建立了一套微型色谱系统,并验证了其分析性能(Anal. Chem., 2014, 86, 11554)。同时,也受益于Dasgupta教授的严谨要求,我成功发表了关于测量毛细管柱极小柱容量方法的论文(Anal. Chem. 2013, 85, 7994)。

△张敏教授近期照片

然而,在进一步研制适用于毛细管柱的微纳抑制器时,我遇到了一系列困难,导致了半年时间在组会上灰头土脸。具体而言,我面临的三个问题是:(1)使用的PMMA材料毛细管柱对乳胶纳米颗粒的吸附不牢固,当使用氢氧根淋洗液时,乳胶颗粒容易脱落堵住毛细管;(2)微纳抑制器死体积较大,导致峰展宽过大;(3)非接触式电导检测对经过抑制器后的高阻抗溶液不灵敏,使得抑制后的信号灵敏度反而大幅下降。在Dasgupta教授的指导下,我深入研究了第3个问题,发展了低频激励的导纳检测方法(Anal. Chem., 2014, 86, 11538;Anal. Chem., 2014, 86, 11547),解决了检测方法的问题。而对于前两个问题,曾在同组做博士后的黄维雄老师后来花费了很大功夫才成功解决。

在Dasgupta教授课题组两年半的求学经历使我受益匪浅。在2019年课题组聚会上,我们定制了一件组服,上面写着“Dasgupta Group I survived(我挺过了Dasgupta课题组)”。正是由于教授的严格要求,我在进入其他课题组时能够迅速适应。我时常回想起在课题组的日子,这让我更好地理解如何激发学生的学术兴趣和实践动手能力。至今,我与Dasgupta教授仍保持着紧密的联系。我经常向他请教学术问题,他总是乐于分享经验,无私地帮助着我。Dasgupta教授的指导和支持成为我学术生涯中的宝贵财富,激励着我在工作中持续前进。

Q2:您对现阶段中国离子色谱的行业发展有什么看法?

张教授:得益于广大从业者的不懈努力,中国离子色谱领域在科研水平上取得了显著进步。在新器件研发和应用研究方面,涌现出许多引人注目的原创性工作。与此同时,相关企业也呈现出蓬勃发展的态势,市场上涌现出多个品牌的国产仪器供用户选择。与其他行业一样,中国离子色谱行业正在积极走向世界,向全球推广和应用自己的技术和产品。

Q3:您目前从事的离子色谱哪些研究?

张教授:我们的课题组目前专注于环境现场分析方法和微型分析仪器研究。目前,我们正在与中国地质大学(武汉)的黄维雄博士合作,致力于开展用于现场检测的微型离子色谱研究。

Q4:您对中国离子色谱未来发展有哪些展望?

张教授:近年来,常规离子色谱技术已经相对成熟,对于仪器装置的创新报道相对减少。然而,超高压离子色谱、微型离子色谱等新技术的崛起带来了新的研究方向,离子色谱方法应用的研究也日益涌现。期待我国离子色谱行业积极面对新挑战,通过通力合作提升自主创新能力,取得在新技术和新方法上的突破,真正成为国际上的领跑者。

Q5:您对中国离子色谱行业有哪些祝福?

回顾中国离子色谱40年的发展历程,一批批优秀从业者在自己熟悉的领域,为行业发展贡献力量。我们要铭记,更要传承与弘扬,让中国离子色谱走的更长更远,走向世界、立于巅峰。

前期回顾

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