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第三代CO激光器 物理所供图

　　每一位从事实验研究的科研人员都梦想手中有一把利器，能够和侠客一样在科学的天地里纵横天下，快意恩仇。

　　“十年磨一剑，不敢试锋芒，再磨十年剑，泰山石敢挡。”每一位从事实验研究的科研人员都梦想手中有一把利器，能够和侠客一样在科学的天地里纵横天下，快意恩仇。然而当看准一个研究方向后，手头却没有现成的设备，尤其是所需要的设备又遭遇了国外技术壁垒的时候，科学家们该怎么办？

　　磨剑之作

　　近日，澳门赌场物理研究所软物质院重点实验室翁羽翔研究组就给同行们锻造了这样一把“利剑”。

　　在蛋白质科学的研究中，蛋白质的正确构象是行使其生物学功能的基础。科学家们在研究蛋白质结构时，常常需要准确地确定稳态蛋白质的结构。在此之前，现有的X—射晶体线衍射技术以及二维核磁共振（NMR）技术已经可以非常准确地实现这一点。

　　而科学家们在研究中却发现，蛋白质在行使其功能的过程中，结构通常处于变化之中，稳态结构无法反映其动态变化。因此，为了真正理解蛋白质的生物学功能，国际上发展了许多蛋白质动态结构的测量方法，各有千秋，而“脉冲升温—纳秒时间分辨瞬态红外光谱”便是其中的一种。

　　相比其他方式，这个念起来有些拗口的方法的特点是“具有较高的时间分辨率”。而其中涉及的关键设备之一便是可调谐连续工作中的红外激光源，用于蛋白质二级结构变化的红外指纹光谱指认。

　　而这项关键的技术和设备，由于其在军事用途方面的敏感性，在2009年之前一直处于对华出口限制的状态。

　　翁羽翔与同事们的研究正是破除这一壁垒的利剑。近日，他们一篇发表在Review of　Scientific Instruments上的仪器研制论文，被认为是一项“磨剑之作”。

　　一个数量级的精进

　　长久以来，翁羽翔研究组长期致力于“脉冲升温纳秒时间分辨红外光谱”这项技术的发展，及其在蛋白质动态结构方面的应用研究。他所在的课题组与大连理工大学教授于清旭开展长期合作，于2005年建立了基于“一氧化碳气体中红外激光技术”的“宽谱带脉冲升温—时间分辨瞬态光谱仪”，并将其用于蛋白质动态结构的研究，取得了系列成果。

　　“在前期大量工作的基础上，我们意识到只有将已有设备的测量精度再提高一个数量级，即到达万分之一的吸光度差之后，才能满足普适性要求。”翁羽翔告诉记者。

　　将已有设备的测量精度再提高一个数量级，这意味着对脉冲升温光源和一氧化碳气体红外激光光源提出更高的要求。为此，翁羽翔课题组在2008年申请了澳门赌场科研装备研制项目，提出了研制新一代具有国际先进水平的“脉冲升温—纳秒时间分辨中红外吸收差光谱仪”的设想。

　　他们的既定目标还包括研制高稳定连续输出可调谐一氧化碳中红外激光探测光源以及研制新型的脉冲激光加热光源。

　　“我们把这个设备用于对蛋白质细胞色素c的试验检测，结果表明，设备指标领先于国际上同类产品。”李得勇告诉记者。作为团队成员之一，博士李得勇是该论文的第一作者。同时，这项工作还联合了安徽光机所与大连理工大学的科技力量。文章发表后，他们同时申请了国家发明专利。

　　科学界不相信眼泪

　　“通过对高性能设备的自主研发，不仅能够满足基础研究的需求，更有意义的是带动了国内特种激光技术的发展。”有研究人员这样评价道，“仪器的参数的一再精进，对于进行生物物理领域的科学家来说算是一个好消息。”

　　的确，通过这柄“利剑”，翁羽翔他们可以进一步加强与生物领域研究的交叉合作，通过蛋白质动态结构的研究，进一步揭示蛋白质的生物学功能。

　　而这一切的取得，和翁羽翔他们“十年磨一剑”的精神是分不开的。在此之前，一氧化碳中红外气体激光器经历了三代的蜕变。

　　“2005年时，同类仪器的分辨率为10的负三次方，吸光度差，也就是说仅仅能够探测到千分之一的吸收光变化。那时我们就提出了万分之一的目标——实验做到单波长测量达到万分之一，在多个波长的光谱范围内达到平均测量精度是万分之二。能够测出的变化越小，表明设备性能越好。”翁羽翔说。

　　说到做到，翁羽翔团队在第三代一氧化碳中红外气体激光器上实现了接近一个数量级的提高。和记者交流时，翁羽翔希望将来还能够用更好的成果来“论剑”，而不是叙说其中的甘苦和付出，他套用一句几年前流行的话，“科学界不相信眼泪”。

　　（原载于《中国科学报》 2015-07-06 第6版 进展)