光电仪器发展的关键在核心器件
发布时间:2021-02-21 18:38

  近日,由中国科学院上海交叉学科研究中心主办的第112期交叉学科论坛“先进光电仪器与应用研讨会”在沪召开。来自中科院上海技物所、遗传发育所、长春光机所、上海光机所、南京农业大学等单位的院士、专家代表60余人齐聚一堂,梳理了光电仪器在精准农林、环境监测等领域亟需解决的难题和发展方向。

  中科院院士、中科院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所所长韩斌坦言,在水稻表型与基因测序方面,我国使用的高端光电仪器主要靠进口,价格高昂,且维护成本高。“期待国内能够自主研发相关光电仪器,为水稻的基因精确测序、关联分析、水稻杂种优势遗传机制研究提供技术支撑。”

  中科院遗传与发育生物学研究所研究员降雨强认为,精准获取高分辨率时空表型是后基因组时代的瓶颈,我国虽已经逐步开展了表型组学设备的引进和研发工作,但主流超分辨显微成像技术及其装备都被国外进口产品垄断,急需自主可控的高端光电仪器。

  湖南省农业科学院研究员朱明东则表示,进口仪器难以适应中国水稻产业发展的实际需求,已成为我国水稻产业精细化、规模化发展的阻碍。

  据了解,光电仪器是以光电子学为基础,综合利用光学、精密机械、电子学和计算机技术解决各种工程应用问题的装备。不仅能够应用于基因测序,在物质监测方面也发挥着重要作用。

  当前,我国虽已逐步开展了表型组学设备的引进和研发工作,但主流超分辨显微成像技术及光电装备都被国外进口产品垄断。

  事实上,进口设备依然无法彻底解决我国的科研问题。与会专家介绍,进口的光电仪器难以适应我国基因监测的实际需求,这已经成为产业精细化、规模化发展的阻碍,我国急需研发自主可控的高端光电仪器。

  在育种方面,植株表型和生长环境监测对科学高效育种十分重要。研究发现,基于光谱、红外、激光等技术,能够实现植株生长各要素的全面监测,但该类高端光电仪器的研发在国内仍是空白。

  一直以来,霉菌毒素的污染对农业和畜牧业生产造成了巨大的经济损失,亟需研发霉菌类污染物在位检测及脱毒处理一体化装备,解决我国小麦赤霉病检测技术难题。“该装备应该具备覆盖已知霉菌毒素的90%以上的能力,并且能够完成分级处理任务。”中科院长春光机所研究员谭鑫说。

  近年来,生态养殖领域迫切需要实现对重金属、悬浮物、抗生素等有毒有害物质的在线高精度监测,企业等应用方提出了同时监测多种危害物质的新要求,相关的监测装备研发需尽快提上日程。

  在对比了现有监测技术的优缺点后,中科院上海技物所研究员顾明剑发现,对有害气体远程实时监测预警仍存在盲点。他认为,应该充分发挥红外高光谱成像技术的优势,研发相关光电仪器。

  水体污染监测也能用到光电仪器。中科院安徽光机所研究员谢品华介绍,水体放射性核素在线监测预警装备将是光电仪器的又一应用。

  事实上,光电仪器想在环境监测领域遍地开花并不容易。中科院上海光机所研究员黄立华认为,先进激光技术在该类仪器中发挥着重要作用,应该重视并开展激光浮游菌粒子计数器和飞秒激光技术的研究。

  通过用户和研制单位的思想碰撞,与会专家认为,农业、畜牧业、生态环境监测等领域对光电仪器装备具有迫切需求,亟需研制高精度植株表型光电装备、保障粮食安全的先进光电装备、危害气体实时监测预警装备和多元多模态危害物质在线高通量监测装备等,解决“卡脖子”难题。

  “研制过程中,要实现关键核心器件的自主可控,关键核心器件是高端光电仪器的重要攻关方向。”中科院上海技物所所长丁雷表示。