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方肇伦:中国流动注射分析的领军人

方肇伦:中国流动注射分析的领军人
2023年09月08日 08:28 新浪网 作者 金台资讯

  他是我国最早从事流动注射分析技术研究的科研人员之一,在理论和实验技术上取得多项重要成果。他为原子光谱、流动分析及分析系统微型化研究,奉献了青春与热血。他就是中国流动注射分析的领军人——方肇伦。

  方肇伦

  方肇伦(1934—2007),1957年毕业于北京大学化学系,曾任中国科学院沈阳应用生态研究所研究员、东北大学分析科学研究中心教授、浙江大学化学系微分析系统研究所教授、英国皇家化学学会高级会员。1997年,当选为中国科学院院士。他以非平衡溶液处理学术思想为指导,全面发展了流动注射分离与预浓集的理论与实验技术。在流动注射与原子吸收光谱联用方面的基础与应用研究中显著地改善了后者的分析性能,在国际上得到高度评价。

  从“墙角实验室”中走出的化学天才

  方肇伦,1934年生于天津市,他的父亲虽不是学富五车的知识分子,但却怀有强烈的“科技兴邦,工业救国”的愿望。正是在这种愿望的激励下,父亲办过机械工厂,组装过汽车……轰鸣作响的机器、紧张忙碌的工人,这幅劳动情景,给方肇伦幼小的心灵留下了深刻的印象,并对他后来通过实践解决实际问题产生了深刻的影响。

  上中学后,化学课,特别是化学实验课深深地吸引了方肇伦。酒精灯淡蓝色的火焰,各种玲珑剔透的试管,变幻莫测的各种实验,把方肇伦带到了一个令他无限神往的境地——方肇伦深深迷恋上了化学课。于是,他从旧物市场买来了一些试管、容器和试剂,在家里建起一个“墙角实验室”。在方肇伦十五六岁时,社会上兴起了装配矿石收音机的热潮,方肇伦也加入其中。方肇伦把铅块锉成铅粉,加上硫磺粉后,在坩埚中烧结,居然形成了固体的硫化铅,并真的做成了矿石收音机。成功的喜悦,使方肇伦对化学课更加喜爱了。

  1953年,方肇伦考入了北京大学化学系,在分专业时毅然选择了分析化学专业。学习期间,著名教授、中国科学院院士高晓霞先生讲授仪器分析课。尽管高教授讲课的浙江口音比较重,但她条理清晰、深入浅出、引人入胜的讲解深深吸引了方肇伦。在高教授的影响下,方肇伦在毕业时把仪器分析当作了自己今后的工作方向。

  北京大学化学系名师荟萃,普通化学课是由张青莲和傅鹰等教授开授的。这样的基础课本应由讲师讲解,可当时已是著名教授的张青莲和傅鹰在教学中依然认真备课,严谨讲授。北京大学化学系其他老师如严仁荫、黄子卿等,给方肇伦的印象也很深刻,他们那种一丝不苟的学风,诲人不倦的态度,在方肇伦的记忆中挥之不去。

  甘作幕后英雄

  大学毕业后,出于兴趣和爱好,方肇伦把仪器分析作为今后工作的方向,但真正工作起来,却遇到了许多令人困惑的地方。一个突出的问题就是人们生活的方方面面都离不开化学分析,每天的饮用水要化验,食品要检测,诊断疾病要用仪器检查……但现实中人们并没有真正认识它的重要意义。当一个重患者大病治愈,人们称赞的是主治大夫精湛的医术,却很少会有人想到为整个治疗工作提供各种数据,以及医生由“眼观、耳听”难以掌握情况的负责化验、仪器检查和建立分析方法的人员的功劳。有人形象地说,化学分析永远是成不了主角的配角,是具有眼睛的作用而无眼睛的地位的工作。

  方肇伦对此有自己的看法。由于分析化学自身的特点,分析化学的研究成果在工业上见效、体现并不那么明显、直接。分析化学的数据结果和分析设备在应用中真正发挥作用的时候,往往是被忽略了的时候。但是,分析化学是从根本上为物质结构、组成成分的研究提供分析数据的科学。提供数据的质量、数量与效率,都直接影响涉及物质组成基础研究的发展,从这个意义上说,分析化学是基础科学的基础,是国家经济与社会生活众多行业中不可或缺的化学实验室的基础学科。在完成任何一个项目或任务中,它都不会是主角,但它是不可缺少的配角。所以,搞分析化学的人要耐得住寂寞,淡泊名利,甘心情愿坐冷板凳。

  因此,方肇伦对分析化学的执着不仅仅是出于兴趣和爱好,而是通过理性思考后认识到了分析化学在社会生活中的价值。

  从“士兵”到“将军”

  “不想当将军的士兵不是好士兵。”对于这句话,方肇伦有自己的理解。从鼓励人们这个意义上说,这句话是有道理的。但实际情况是,不可能所有的好士兵都能成为将军,没能成为将军的士兵同样值得称道。一个人由于所设计的目标不合理,百倍努力也不可能实现,只会使人的积极性受到更大打击。所以,科研工作者一定要正确确定自己的奋斗目标。正确确定的关键就是从实际出发,实事求是,做自己有能力胜任、客观环境也允许的工作。用句通俗的话讲,就是要量体裁衣。

  1977年,方肇伦从文献中看到丹麦学者发表的首篇流动注射论文,从而预见到这一技术在分析化学发展中的革命性意义及发展前景。于是,他着手利用有限的实验条件,从最基本的仪器部件入手,开展实验工作。基于正确的最初的论证工作,初次实验就取得了成功。以此为起点,他在我国首先开展了流动注射分析的系统研究工作及仪器研制工作,20年来,始终坚持这个方向,并取得了一系列具有国际领先水平的成果。

  方肇伦和科研团队交流

  等离子体质谱发展得快,而且在当时是国际前沿课题。但是,开展这项工作,仅仪器就需投资二三百万元。方肇伦知道,这笔投资难以筹措,于是暂时放弃了在这方面的努力,而是去抓力所能及的也是属于前沿的课题。

  做力所能及的工作,不是消极、被动地能做什么就做什么。即使是力所能及,也要经过一定努力甚至艰辛的努力才能取得工作成效。分析化学现在正向智能化、自动化、微型化和集成化方向发展,一个新兴学科——微流控分析正在迅速发展,分析化学已从试管到管道,并从管道向芯片上集成。开展这方面的工作困难是很大的,突出的困难是在微型化上。走微电子道路是最理想的方案,但它耗资巨大,当时的科研资金支持力度根本不够。但这不是不可跨越的障碍,应该走一条自己的路。于是他先用简单的材料自己动手连焊带粘,做出一个雏形,并取得了初步效果。方肇伦在实验室里做出了在一个面积不到10平方厘米的芯片上布满了直径只有几十至一百微米的管道,再配上相应的系统之后,就是最简单的便携式的分析检测系统了,它在8秒钟内就能分离测定出3种不同的氨基酸。方肇伦在有关国际学术会议上作了报告和发表了论文后,在国际上引起了很大反响。

  潜心科研严谨治学

  方肇伦在具体科研工作中,强调辩证严谨,唯真求实,把自己在科研工作中形成的这种治学方法归纳为“目标正确、善待文献、数据充分、数据有效、立论严谨、描述准确、语言简练、深入总结”这32个字。方肇伦认为搞科研工作一定要有正确的目标,要多进行文献参考,做到知彼知己,科研数据要充分有效,理论准确严谨,以简练并准确的描述定义科学术语,并要善于由表及里,找寻规律性的东西,以提高科研的工作效率。

  方肇伦认为,分析化学的发展应与电子计算机、仪器制造,以及材料、环境、生物医学、药学等诸多学科领域交叉融合成内容更为综合广泛的分析科学,以迎接新世纪的挑战。最具有挑战性的课题是把分析化学从化验室解放出来。与占据数十平方米的大型计算机向笔记本计算机发展的历史相似,分析仪器在21世纪初也应普及到生产现场、病房及千家万户。实现了这一点,人们便可随时在家自己监测病情及食物的品质。实现这个目标的瓶颈环节是试样处理的自动化与微型化。

  检测手段的自动化、微型化很重要,过去的一二十年来已有较多的科学积累与技术积累。而试样的前处理,包括溶样、过滤、沉淀、萃取、稀释、渗析和蒸馏等却相对受到冷落,较多沿用了100年前就已定型的操作方法。这一环节的效率不提高就谈不到整个分析系统效率的提高。

  方肇伦在实验室

  方肇伦在我国最早从事流动注射分析技术研究,在试样前处理的自动化和微型化方面具有明显的优势,在理论和实验技术上取得多项重要成果。他以非平衡溶液处理学术思想为指导,全面发展了流动注射分离与预浓集的理论与实验技术。在流动注射与原子吸收光谱联用方面的基础与应用研究中显著地改善了后者的分析性能,在国际上得到高度评价。

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