【儀表網 儀表人物】導讀：近日，DeepTech 攜手絡繹科學發布了2021年中國區第五屆榜單。在1月22-23日兩天，35位入選者將亮相絡繹科學，分享他們的科技創新亮點和體會，探索未來發展趨勢。
 

　　自2017 年起“35歲以下科技創新35人”評選榜單正式落地中國，已經舉行了四屆，重點發掘中國具影響力和潛力的科技創新人才。由國內外各專業領域的人士，包括科學家、、投資人等組成中國區榜單評審委員會，參與評審活動。
 

　　近日，DeepTech 攜手絡繹科學發布了2021年中國區第五屆榜單。在1月22-23日兩天，35 位入選者將亮相絡繹科學，分享他們的科技創新亮點和體會，探索未來發展趨勢。
 

　　在這35位入選者名單中，我們發現有6位來自儀器儀表領域的青年俊才(按姓氏首字母排序)：
 

他的發明實現了世界上分辨率最高的顯微鏡，協助攻克了困擾電子顯微學界近百年的難題。
 

　　探測材料的微觀結構對揭示其功能性的起源至關重要，能夠加速和指導新材料的研發。作為精確測量材料原子排列的強大工具，電子顯微鏡在材料研究中扮演了重要角色，被廣泛用于物理、化學、材料和生物等科學領域。電子顯微鏡分辨率的提升甚至可以催生大量科學突破。
 

　　清華大學副研究員陳震長期投身于新型定量顯微學成像技術的研究，側重于突破現有成像技術的極限，拓展成像技術的應用范圍，從而解決更多的材料結構問題。
 

　　2021 年 6 月，陳震與同事合作發明了全新的疊層衍射成像技術，進而實現了世界上分辨率最高的顯微鏡，超越之前的記錄 2 倍，捕捉到了迄今為止分辨率最高的原子圖像(0.02 納米的單原子成像分辨率)。值得一提的是，此前的分辨率記錄也是由他和同事在 2018 年創下的。
 

　　在突破新紀錄的背后，陳震攻克了多項技術難關，比如通過開發反解多次散射的數學算法，解決了困擾顯微學界近百年的樣品多次散射難題，實現了晶格振動決定的極限分辨率和亞納米的三維空間分辨率，被譽為是“實現了電子顯微學界長期追求的顛峰”。
 

　　此外，陳震還提出和實現了一種新的材料原子尺度化學成分定量方法，以及實現了同時具有大視場、低劑量和亞埃分辨率等優異性能的原子成像技術，有望進一步提高生物大分子成像的分辨率，彌補常規冷凍電鏡技術的不足。
 

他開發出多種用于健康監測的傳感器以及無線無源可拉伸傳感系統，致力于將材料、機械、電子和生物醫學及工程聯系起來。
 

　　程寰宇設計出一種具有自加熱功能、超靈敏、可拉伸、基于石墨烯 3D 泡沫的氣體傳感平臺，可連續監控混合氣體中的多種組分。此外，他還開發出一種簡單而通用的制造方法來實現柔性身體感測網絡，該項研究得到了包括《麻省理工科技評論》和《福布斯》等百余家媒體的報道。
 

　　程寰宇發明的物理和化學傳感器可以與其最近開發的柔性微流傳感平臺集成在一起，后者可以顯著降低液體揮發，用于準確地收集和分析汗液或組織液等多種生物液體，對人體生理健康進行長期、實時、連續的監測，從而免去了復雜的血檢過程。
 

　　在現有研究的基礎上，程寰宇團隊正在開發可以檢測由呼吸產生的新型冠狀病毒的智能口罩，由此可以實現包括新冠肺炎等呼吸道疾病的輕松檢測。除了直接檢測病毒外，他們還在開發一種顛覆性的可穿戴貼片，用于實時測量汗液或組織液中的炎癥標記物和感染情況。這將首次為了解和管理由感染引起的免疫反應提供解決方案。
 

他研制出系列化具有自主知識產權的原位力學測試儀器，助推了傳統材料試驗技術的轉型升級。
 

　　作為國家重大科學儀器設備開發專項的技術骨干，馬志超參與研制出了世界上第一臺多載荷多物理場耦合原位測試科學儀器，揭示了機電熱磁耦合條件下材料力學行為和微觀結構演化間的相關性，為材料的制造工藝改進和質量嚴控提供了技術支撐。目前，相關技術與儀器已應用于北京大學、浙江大學、鋼鐵研究總院、中航工業成飛、中捷機床、中國鋁業東北輕合金等 100 余家單位。
 

　　他協助建成了國內首個原位測試儀器產業化基地，并不斷推動傳統材料試驗技術的轉型升級，助力提升了核工業、航空航天等領域材料的穩定性和可靠性，并制定了原位測試儀器行業標準。通過應用其共同開發的技術和儀器，相關企業取得了顯著的經濟效益。中央人民政府和中國機械工業聯合會評價他參與的工作具有獨創性和國際領先水平。
 

他首次實現了微波重頻的集成微腔光梳并將技術應用于精密光譜測量中，推動芯片級微型光梳的應用和產業化。
 

　　光學頻率梳是實現光學精密測量的重要器件，廣泛應用于基礎科學研究、國民生產和國防軍事等眾多領域，是光學領域目前最火熱的研究方向之一。然而傳統光梳受到體積、能耗、成本等限制，只能在實驗室條件下工作，難以應用于復雜的實際場景中。
 

　　為了解決這些難題，北京大學物理學院助理教授楊起帆致力于高品質因子非線性光學微腔的研究，并以此為平臺開展了芯片級的微型光梳(又名集成微腔光梳)的研究，其工作主要圍繞集成微腔光梳的器件與應用兩方面展開。
 

　　在器件層面，楊起帆首次在二氧化硅、鈮酸鋰、薄層氮化硅等多種材料平臺上實現了鎖模的微腔光梳，包括首次在芯片上產生微波重頻的光梳。在應用層面，他首次搭建了基于集成微腔光梳的雙光梳系統，并應用于實時監測痕量化學物質，其靈敏度、分辨率、采樣速度等均遠超其他的微型光譜儀。
 

　　在研究集成光梳的過程中，楊起帆還開發了低損耗光子芯片，可廣泛應用于量子計算芯片、高功率光學芯片等設備上，在通訊行業、精密制造行業等領域擁有巨大的應用潛力。
 

他通過一系列全光譜發光與探測的開創性研究，發明了世界上最小的光譜儀和波長最寬的可調諧納米激光器。
 

　　光譜檢測在化學分析、食品檢測、生物檢測等領域發揮著重要作用。傳統光譜檢測設備體積龐大、價格昂貴，然而減小其內部元件的尺寸又會導致其性能顯著下降，因此光譜檢測設備的微型化是目前科技界面臨的重大技術挑戰之一。
 

　　為了應對這些挑戰，浙江大學研究員楊宗銀開創了基于帶隙漸變半導體材料的全光譜發光與探測的一系列理論、方法和工藝，發明了目前世界上最小的光譜儀。
 

　　該光譜儀用半導體納米材料替代了傳統光譜儀中用到的光柵、探測器陣列和準直光路等大元件，采用了世界首創的集分光和探測于一體的光譜儀微型化技術方案。核心器件尺寸僅有幾十微米，比頭發絲的直徑還小，而且兼具高性能和低成本的特性，為納米材料在微型光譜儀中的應用鋪平了道路。
 

　　此外，楊宗銀還開創性地將漸變半導體材料作為激光器的可變增益材料，發明了目前世界上波長最寬的可調諧納米激光器。
 

她利用量子技術提升引力波探測儀的靈敏度，將量子力學現象首次帶到了宏觀人類尺度。
 

　　2017 年至 2019 年，于皓存帶領了壓縮真空態在高新 LIGO 中的安裝及啟用工作，實現了壓縮真空態在高新 LIGO 探測儀中的首次使用，這大大提升了探測儀的靈敏度——50 赫茲以上可達 1.4 倍(即 3 分貝)，并使得高新 LIGO 在其第三次觀測運行中提升了 50% 的預期探測速率，將事件捕捉頻率從每月提升至每周都能發現引力波。
 

　　2020 年，通過將高強度壓縮真空態注入至高新 LIGO 探測儀，于皓存首次直接觀測到了 200 千瓦激光在 40 千克反射鏡上所產生的量子輻射壓力噪聲效應(QRPN)。這證明了量子反作用和海森堡不確定性原理在宏觀人類尺度上依然成立。接下來，利用高新 LIGO 中強光力系統耦合所產生的量子關聯(quantum correlation)，于皓存實現了室溫下千克級反射鏡位移測量中突破 “標準量子極限”(SQL)的量子噪聲，這是“量子非破壞技術”(quantum nondemolition technique)在引力波探測儀中的首次實際應用。