化学会年会拾贝 学科交叉之于分析化学

    学科交叉的实质是不断产生创新，而创新又是科学研究的本质要求，因此创新与学科交叉有着十分密切的关系。学科交叉是科学发展规律的具体体现。科学发展史表明,科学上的重大突破、新的生长点乃至新学科的产生,常常在不同的学科彼此交叉和相互渗透的过程中形成，学科交叉是创新的动力和源泉。

    在中国化学会第29届学术年会召开期间，笔者碰巧听到了北京师范大学化学学院那娜副教授所作的学术报告，再一次领略了在分析科学创新研究中学科交叉的魅力。

    那娜，女，2002年获河北大学化学与环境科学学院学士学位，2005年于北京师范大学化学学院硕士毕业，同年赴清华大学攻读博士学位，师从张新荣教授。2007年9月～2008年6月在“国家建设高水平大学公派研究生项目”资助下，作为联合培养博士生赴美国普渡大学化学系库克斯(Cooks)教授组学习。2009年获清华大学化学系博士学位，现为北京师范大学化学学院副教授。同时兼任英国皇家化学会旗下J.Anal.Atom.Spectrom.杂志的中国区新闻记者。

    纳米材料表面化学发光是样品分子在纳米催化剂表面发生催化氧化反应时伴随的化学发光现象。近年来，那博士和她的合作者们对纳米材料表面的催化化学发光现象进行了深入系统地研究，设计了一系列适用于有害气体和挥发性有机物检测的传感器。具体而言就是，不同的样品分子在同一种纳米材料表面响应所得到的化学发光信号不同，同一种样品分子在不同纳米材料表面上的化学发光响应信号也不同。因此，每一种物质若在一组特定的纳米材料上进行响应，就可以获得该物质的化学发光信号指纹图谱。利用线性判别分析（LDA）方法对这些数据进行分析，从而可实现不同样品分子的识别。由于各传感单元的发光强度和光谱特征又能够通过温度进行调节，因此这种传感器阵列可综合化学发光强度、光谱变化、温度效应所提供的多维信息进行样品检测，具有较强的识别能力。

    但是这类传感器阵列仍存在一些应用上的局限。譬如对于气态烃类物质而言,当使用碱土纳米材料作为感应单元时，它们的催化发光活性非常差；再譬如，如果不采用高温和大体积进样的话，该技术很难用于检测液态样品。那博士和她的合作者们巧妙地将质谱技术中的低温等离子体技术和电喷雾离子化技术引入到他们的实验装置中，从而极大地提高了被分析物的催化反应活性，实现了在相对低的温度下对液态样品（例如：糖尿病病人尿液中的糖）的分析。这一成果已发表在美国化学会分析化学杂志上。

    如果仔细品味一下那博士在会议上所介绍的工作，就会发现它涉及了催化化学、质谱技术、纳米材料、化学计量学、光谱学、临床诊断等诸多领域。它需要一个团队的通力合作，而且这个团队里成员的学术背景也应是各有特色，互为补充。创新是一个民族进步的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力，这一点已为大家所认可。那么，如何取得原始性创新呢？借助学科交叉来开拓新的视角，是实现创新的一条道路。（主编当班）