頂尖裝備助力重大科學問題探索
頂尖實驗能力與頂尖實驗設(shè)備，是世界一流大學科研服務(wù)平臺的硬實力。分析測試中心作為校級大型儀器公共科研服務(wù)平臺，下設(shè)五個儀器平臺（電鏡-影像中心，表面與性能分析平臺，光譜、波譜、質(zhì)譜平臺，元素分析平臺，冷凍電鏡中心）、三個技術(shù)中心（新藥創(chuàng)制技術(shù)中心，生物醫(yī)學影像技術(shù)中心，模式動物技術(shù)中心），以及實驗動物中心、張江公共儀器平臺和病原微生物P2實驗室。中心具備從皮米到厘米、從二維到四維的跨尺度多維度微區(qū)綜合表征分析能力；具備材料應力及顆粒度分析、原子尺度的材料結(jié)構(gòu)分析、生命及材料復雜樣品制備等全流程的一站式技術(shù)服務(wù)能力；具備全面的多組學分析能力，可全面系統(tǒng)研究疾病、生理、微生物代謝、動植物代謝等生命活動發(fā)生發(fā)展規(guī)律，尋找潛在生物標志物；具備分析氣體、液體、固體、聚合物等各種類型樣本中目標有機物含量及純度、表征有機物結(jié)構(gòu)、分析未知物結(jié)構(gòu)等分析能力；具備檢出范圍從超痕量至主含量的成分定量分析能力；具備空間分辨率從原子級到微米級的成分原位分析及成像能力。頂尖的分析測試能力極大地幫助了科研人員的前沿探索工作。一項又一項科學新發(fā)現(xiàn)、技術(shù)新發(fā)明在這里獲得重要突破?；瘜W化工學院崔勇教授團隊完成的“手性金屬-有機多孔固體的設(shè)計構(gòu)筑及性能研究”項目，榮獲2020年國家自然科學二等獎，這項成果的獲取離不開分析測試中心的單晶解析技術(shù)支持?；瘜W化工學院邱惠斌教授團隊開發(fā)了一種在材料表面活性生長嵌段共聚物膠束刷的方法，其密度、長度和殼層化學等均能被精確調(diào)控，通過后修飾還能引入各種功能分子或納米粒子，在催化和傳感等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。該成果2019年發(fā)表于Science雜志。分析測試中心電鏡-影像中心的技術(shù)團隊為他們實現(xiàn)膠束刷定量設(shè)計和控制優(yōu)化提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。機械與動力工程學院前瞻交叉研究中心錢小石教授是顛覆性制冷技術(shù)“電卡制冷”專家，這項新的制冷技術(shù)其溫室氣體直接排放量為零，有望發(fā)展為低碳高效的下一代制冷技術(shù)，是全球科研的一個熱點。分析測試中心為錢小石團隊的研究提供了極大助力。分析測試中心的電鏡表征技術(shù)團隊與錢小石團隊的師生們利用冷凍超薄切片技術(shù)、低溫透射電鏡成像技術(shù)和高通量掃描電鏡極高清成像技術(shù)有效地解決了樣品的輻照損傷問題，獲得了高質(zhì)量的原位結(jié)構(gòu)信息，為進一步深入研究奠定了堅實基礎(chǔ)。近兩年，他們的研究工作發(fā)表于Nature(2篇)、Science(2篇)等高水平學術(shù)刊物，并獲多項國家專利授權(quán)。
錨定三個“第一”，提供“分析測試—交大方案”
作為上海交通大學的公共科研服務(wù)平臺，中心秉持“質(zhì)量第一、技術(shù)第一、服務(wù)第一”的理念。中心的一項重要使命，是為復雜交叉的綜合性科研問題與極具成果轉(zhuǎn)化前景的科研項目提供可靠的“分析測試—交大方案”。中心有一批學歷背景好的實驗技術(shù)人員，他們不斷開發(fā)新方法，解決測試難點，為科研項目提供了更優(yōu)質(zhì)的“全過程”解決方案、更高效的“一站式”科研服務(wù)。材料科學與工程學院的韓禮元、楊旭東兩位教授是研究太陽能電池的專家，2019年至2022年，他們連續(xù)入選了科睿唯安ESI全球“高被引科學家”榜單。他們的科研團隊是分析測試中心的“老用戶”，長期使用中心的固體、液體核磁共振波譜儀、穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)熒光光譜儀、紅外光譜、拉曼光譜、紫外光譜和顯微紅外等設(shè)備，團隊分析測試需求量大，技術(shù)要求復雜。為了解決鈣鈦礦材料空氣敏感、測試過程中易變質(zhì)、光密度對載流子有影響等技術(shù)難題，光譜技術(shù)團隊對樣品倉支架進行設(shè)計、改造、反復優(yōu)化條件，建立了光通量/光強衰減與光密度關(guān)系曲線等測試方法，成功用于分析載流子動力學相關(guān)的載流子壽命、載流子遷移率研究。由于制備鈣鈦礦薄膜材料的前驅(qū)體反應活性高，結(jié)構(gòu)復雜，對其進行分子級別的結(jié)構(gòu)分析較為困難，核磁機組團隊為他們制定了綜合測試方案，為課題組鈣鈦礦型太陽能電池的研究工作提供了關(guān)鍵的分析技術(shù)支持。近現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)建筑是一類特殊的文化遺產(chǎn)，科學性的保護與修復干預必不可少。設(shè)計學院杜騫老師團隊經(jīng)常使用分析測試中心多種儀器對歷史建筑材料進行表征、解析，研究對象包含了張園、上海音樂廳、上海市工部局等歷史建筑。但在分析混凝土構(gòu)件中，研究團隊遇到了混合材料難以直接分析的困難。分析測試中心元素分析平臺的老師向他們推薦了最新的微區(qū)X射線熒光光譜分析技術(shù)，并制定了局部原位定量加高分辨成像掃描的分析方案，克服了常規(guī)分析方法不能直接分析混合物的難點，便捷高效地對混凝土構(gòu)件進行元素定性、定量分析和成像分布分析，為歷史建筑修繕提供了科學的數(shù)據(jù)支撐。注射用紫杉醇（白蛋白結(jié)合型）是乳腺癌、卵巢癌、肺癌等疾病的治療用藥，曾經(jīng)主要依靠進口，每支售價約6000元人民幣。國內(nèi)某著名制藥企業(yè)在上海交大分析測試中心的幫助下，成功仿制出這款藥品，售價僅為每支780元。最初，藥企提供的測試樣品為液體，難以進行精確的分析。分析測試中心電鏡-影像中心TEM機組團隊用輝光放電儀對普通碳支持膜進行表面處理后，成功地解決了該問題。通過反復試驗，形成了穩(wěn)定的制樣方案。然后利用透射電鏡成像技術(shù)，得以更清晰地觀察到仿制藥顆粒內(nèi)部的載藥情況。最終，中心為該藥企的仿制藥出具了具有法律效力的CMA檢測報告，為其產(chǎn)品上市提供了可靠的技術(shù)支持。近年來，分析測試中心圍繞測試技術(shù)方法創(chuàng)新和儀器功能開發(fā)等方面主動開展研究，獲得國家自然科學基金、上海市自然科學基金等國家級和省部級科研項目支持30余項，其他類型項目13項（校外），校內(nèi)項目40余項（決策咨詢課題31項，校內(nèi)其他項目17項），參與制定標準7項，授權(quán)專利7項，并獲得了多項國家或地方獎項。這些成果既是對中心發(fā)展的見證，又是對工作人員辛勤工作的回報。
信息化賦能高效共享服務(wù)
在信息化建設(shè)的浪潮中，上海交大分析測試中心一直走在全國高校前列。信息化管理作為支持大型儀器開放共享的重要手段，既可以讓全校師生能更公平、便捷地使用儀器，也讓儀器運維變得更有效率。師生用戶可以通過中心門戶網(wǎng)站、微信公眾號、交我辦APP等入口進入大型儀器設(shè)備共享系統(tǒng)，便捷地進行儀器預約。在優(yōu)先保證校內(nèi)師生使用的前提下，儀器設(shè)備設(shè)施也向全社會開放共享。共享系統(tǒng)的服務(wù)數(shù)據(jù)顯示，目前分析測試中心已服務(wù)全校理、工、農(nóng)、醫(yī)等20個學院、11個研究院、12家附屬醫(yī)院，近900個主賬戶；還吸引了包括中石化、上海醫(yī)藥集團、中科院上海應用物理研究所、光明乳業(yè)、強生公司等校外注冊用戶超9000個，注冊用戶覆蓋31個省、自治區(qū)、直轄市。近三年，中心共服務(wù)超15萬人次，73萬機時，測試分析54萬個樣品。在信息化建設(shè)過程中，中心堅持三個導向。一是服務(wù)導向，實施業(yè)務(wù)電子化。中心作為校級儀器公共科研服務(wù)平臺始終堅持以服務(wù)用戶為導向，突出展示優(yōu)質(zhì)資源和檢測實力。門戶網(wǎng)站包括新聞、通知和用戶指南、資質(zhì)認定、交流講座、技術(shù)培訓和聯(lián)系我們等欄目，以及檢測項目導航和儀器關(guān)鍵詞搜索欄，方便查找設(shè)備和預約測試。信息化系統(tǒng)不斷完善，實現(xiàn)線上委托、在線支付、結(jié)果下載和培訓考核管理等功能，持續(xù)提升用戶的使用體驗。二是深化應用，推進系統(tǒng)集成化?；跍y試工作流程，通過微信公眾號預約設(shè)備、審批耗材、門禁綁定等多種功能的開發(fā)，拓展了信息化系統(tǒng)的覆蓋面；通過設(shè)備預約系統(tǒng)和門禁系統(tǒng)的綁定，確保了非工作時段的校內(nèi)師生自主測試便捷實施；通過與學校云計算平臺和高性能計算平臺的對接，方便了測試結(jié)果的下載和數(shù)據(jù)結(jié)果的進一步分析；通過電子標簽和條碼打印、讀寫器等設(shè)備的配套和用戶預約一體式打印機、自助樣品柜，耗材智能柜等設(shè)施的定制，深度整合門戶網(wǎng)站、業(yè)務(wù)系統(tǒng)和配套設(shè)施之間的關(guān)系，全方位地實現(xiàn)從數(shù)字化網(wǎng)站到集成化系統(tǒng)的升級。三是數(shù)據(jù)引導，推動管理精細化。在信息化系統(tǒng)長期運行過程中，分析測試中心充分利用信息技術(shù)的特點和優(yōu)勢，使信息采集、動態(tài)監(jiān)測、分析管理決策融為一體。通過數(shù)據(jù)分析和挖掘，充分了解用戶需求，指導設(shè)備采購，優(yōu)化測試流程，監(jiān)控測試質(zhì)量。從以往的經(jīng)驗主導模式的實驗室管理決策轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動模式的精準施策，不斷開發(fā)設(shè)備服務(wù)潛能，實現(xiàn)了設(shè)備使用機時和樣品數(shù)的連年提升，切實提升了大型儀器設(shè)備開放共享效能。
助力實踐教學及人才培養(yǎng)
助力實踐教學和人才培養(yǎng)，也是分析測試中心服務(wù)科研的內(nèi)在要求。中心充分利用高、精、尖大型精密儀器和實驗技術(shù)人員的豐富經(jīng)驗，為研究生普及儀器理論知識、相關(guān)學科的前沿技術(shù)進展與應用動態(tài)。同時，中心在校內(nèi)積極舉辦儀器新方法、新進展、新應用技術(shù)講座，邀請國內(nèi)外儀器分析技術(shù)專家作專題報告等系列學術(shù)活動，助力學生開闊學術(shù)視野，拓寬科研思路。中心積極開展線上線下相結(jié)合的混合式儀器自主操作培訓，通過安全教育、理論培訓、上機操作培訓、考核等多個環(huán)節(jié)確保學生充分掌握儀器操作技能，獲得初、中、高級上崗證。中心開展自主操作培訓五年年來，已有3000余人獲得培訓上崗證書，學生可利用儀器非繁忙時段持證上崗，實現(xiàn)了儀器資源的充分利用。此外，中心還擁有全國分析檢測人員能力培訓委員會（NTC）考核基地和培訓基地資質(zhì)，可開展14項分析技術(shù)培訓?，F(xiàn)已開展21場培訓，200余人獲得證書。中心充分運用資源優(yōu)勢，打造可為學生提供多樣化教育方式的科普實踐基地，結(jié)合科普講座、高精尖設(shè)備參觀和實踐觀察等方式，宣傳普及高端儀器設(shè)備和前沿分析測試技術(shù)，對學生科學精神的培養(yǎng)起到了良好的推動作用。中心自2009年起，通過跨學科、跨專業(yè)的方式招收學術(shù)型碩士研究生。擁有一支結(jié)構(gòu)合理、教學水平高、測試技術(shù)能力強、具有高級職稱的教師隊伍，通過研究性測試拓展和課程建設(shè)，進行研究生培養(yǎng)?，F(xiàn)有博導2名，碩導10名，已培養(yǎng)博士生4名，學術(shù)型碩士51名。中心以儀器分析新方法和儀器研究最新進展為主要講授內(nèi)容，加強研究生在進入科學研究領(lǐng)域之前基本理論與實踐相結(jié)合的訓練。先后開設(shè)多門分析測試相關(guān)研究生課程，其中包括表面分析技術(shù)、現(xiàn)代元素分析技術(shù)與應用、X射線表征技術(shù)、現(xiàn)代色譜-質(zhì)譜前沿技術(shù)及應用、掃描電子顯微技術(shù)及應用、透射電子顯微技術(shù)及應用、實驗動物學；同時面向物理與天文學院、材料科學與工程學院和農(nóng)業(yè)與生物學院研究生專門開設(shè)實驗教學課程，如固體物理實驗方法、現(xiàn)代材料科學實驗方法、現(xiàn)代儀器分析技術(shù)等。中心利用多學科優(yōu)勢，培養(yǎng)本科生的學科交叉意識，拓寬原有的知識面，開闊科學研究的思路，以實驗教學和實踐方式培養(yǎng)本科生自主科研能力。積極參與學校本科通識課程教學，先后開設(shè)新生研討課《探測微觀世界的手段和方法》《現(xiàn)代先進儀器分析與實踐課程》，以及通識課《探索微觀物質(zhì)世界》《納米技術(shù)與生物醫(yī)學》《工程技術(shù)探究》。至今已承擔本科實習近500人、本科生研究計劃（PRP）48項、本科畢業(yè)設(shè)計4項。2023年10月30日，上海交通大學榮獲第十八屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽全國總冠軍，第六次捧得賽事最高榮譽“挑戰(zhàn)杯”。分析測試中心為上海交通大學“特等獎”項目“基于刻蝕坑可控生長的極紫外反射元件原子級拋光系統(tǒng)”中相關(guān)指標的表征提供了重要技術(shù)支持，再一次顯示了中心在學校人才培養(yǎng)體系中不可或缺的重要作用。
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