在不久前結(jié)束的第133屆廣交會(huì)上，由深圳萬(wàn)物傳感科技有限公司研發(fā)的“神農(nóng)Ⅰ號(hào)”全自動(dòng)病毒監(jiān)測(cè)機(jī)器人成為場(chǎng)館環(huán)境安全監(jiān)測(cè)的好幫手，通過(guò)自動(dòng)監(jiān)測(cè)水質(zhì)情況，它精準(zhǔn)分析場(chǎng)館環(huán)境中是否存在高致病性傳染病毒的隱患。

這個(gè)機(jī)器人是深圳大學(xué)教授、深圳萬(wàn)物傳感科技首席科學(xué)家張晗帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)打造的生物安全監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)的一位新成員。“我們的目的是通過(guò)全自動(dòng)痕量核酸監(jiān)測(cè)站，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)微生物流行趨勢(shì)，最終構(gòu)建起一張社會(huì)面的安全監(jiān)測(cè)保護(hù)網(wǎng)。”張晗說(shuō)。

黑磷創(chuàng)新應(yīng)用拓荒人

在現(xiàn)代工業(yè)中，裝備是工業(yè)之母，材料是裝備之母。在基礎(chǔ)學(xué)科中，物理學(xué)是自然科學(xué)之母。20年前，張晗選擇材料物理專業(yè)這個(gè)“基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)”開(kāi)啟自己的大學(xué)科研探索生涯。之后又在新加坡南洋理工大學(xué)獲得微電子博士學(xué)位。2012年，在比利時(shí)布魯塞爾完成博士后研究工作的張晗選擇回國(guó)工作，成為深圳大學(xué)特聘教授、博士生導(dǎo)師，致力于研制能夠滿足國(guó)家重大戰(zhàn)略需求的高性能光電子芯片與元器件。

當(dāng)時(shí)，作為二維光電材料成員的黑磷擁有可控調(diào)節(jié)的能隙，可將電子信號(hào)轉(zhuǎn)成光信號(hào)，具備石墨烯所不具備的特性，迅速吸引了張晗的目光。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)率先探索出了針對(duì)黑磷的液相制備新方法，在“薄層黑磷的大批量制備”上獲得突破。

2016年，深圳市黑磷光電技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)室成立，張晗擔(dān)任實(shí)驗(yàn)室主任，組建了一支充滿活力的科研隊(duì)伍。幾年下來(lái)，實(shí)驗(yàn)室在新型激光鎖模器件、二維材料的全光信號(hào)處理的器件和芯片、高性能光電子器件等領(lǐng)域，都取得了國(guó)際領(lǐng)先的成果。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，張晗已發(fā)表SCI論文300余篇，申請(qǐng)專利超過(guò)300項(xiàng)，授權(quán)發(fā)明專利超過(guò)60項(xiàng)。這些專利覆蓋半導(dǎo)體材料的制備、加工，微電子器件、光電子器件的研制、芯片集成、人工智能算法等，形成了全產(chǎn)業(yè)鏈的一項(xiàng)原創(chuàng)性應(yīng)用技術(shù)。其本人也連續(xù)4年入選“全球高被引科學(xué)家”，曾榮獲第二十四屆“廣東青年五四獎(jiǎng)?wù)隆薄?/p>

打造生物安全預(yù)警網(wǎng)絡(luò)

在這些年的科研探索中，黑磷的應(yīng)用范圍被不斷拓寬，從微電子和光電子的應(yīng)用，再到生物醫(yī)藥應(yīng)用。但張晗并不滿足于做一個(gè)基礎(chǔ)研究的“拓荒人”。

“新材料是信息時(shí)代技術(shù)革命的重要載體，材料研究成果不能永遠(yuǎn)停留在實(shí)驗(yàn)室，要走進(jìn)生產(chǎn)車間，走進(jìn)大市場(chǎng)，解決市場(chǎng)面臨的實(shí)際問(wèn)題，把科研成果寫(xiě)在祖國(guó)的大地上。”張晗說(shuō)。

除了寧?kù)o的深大校園，張晗的其余大部分時(shí)間會(huì)泡在深圳龍華銀星科技大廈里的萬(wàn)物傳感公司的會(huì)議室內(nèi)，與團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目組碰頭。他還要抽空參加各類學(xué)術(shù)會(huì)議，頭腦風(fēng)暴不斷激蕩，從基礎(chǔ)研究、源頭創(chuàng)新，到形成技術(shù)、器件生產(chǎn)、賦能產(chǎn)品，再到市場(chǎng)應(yīng)用的創(chuàng)新鏈條加速成型。

生物安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警體系是指對(duì)生物安全領(lǐng)域的威脅進(jìn)行調(diào)查評(píng)估、監(jiān)測(cè)分析并及時(shí)預(yù)警的體系。依托在新材料領(lǐng)域的核心技術(shù)積淀，張晗將目光鎖定在構(gòu)建生物安全預(yù)警生態(tài)鏈。

憑借獨(dú)特的光電性質(zhì)，應(yīng)用了黑磷材料的芯片可以制成準(zhǔn)確度、靈敏度高、一致性強(qiáng)的水質(zhì)傳感器，并進(jìn)一步形成污水檢測(cè)系統(tǒng)。針對(duì)現(xiàn)行監(jiān)測(cè)方案技術(shù)限制多、人工成本高、頻次低、誤差大、難以標(biāo)準(zhǔn)化、不低碳等痛點(diǎn)，張晗帶領(lǐng)涵蓋材料、物理、化學(xué)、生物、生態(tài)環(huán)境，到機(jī)電、人工智能、病毒學(xué)、疾控等十幾個(gè)專業(yè)的團(tuán)隊(duì)成員，啟動(dòng)了全自動(dòng)病毒監(jiān)測(cè)機(jī)器人的研發(fā)。

從原始的半導(dǎo)體材料，到單元器件的研制，再到將它們集成在一個(gè)光電子芯片，最后與人工智能技術(shù)相結(jié)合，形成全鏈條的創(chuàng)新技術(shù)。2022年11月，代號(hào)為“神農(nóng)Ⅰ號(hào)”的全自動(dòng)病毒監(jiān)測(cè)機(jī)器人成功誕生。“從立項(xiàng)到出產(chǎn)品，歷時(shí)兩年，前后經(jīng)歷了十幾萬(wàn)次測(cè)試。”張晗回憶說(shuō)。

“神農(nóng)Ⅰ號(hào)”使用高精度定位控制、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能算法等多種高科技技術(shù)，能自動(dòng)采集樣本，搜集DNA，分析樣板濃度。該項(xiàng)污水檢測(cè)技術(shù)使用的是CRISPR(一種基因檢測(cè)方法)光學(xué)傳感技術(shù)，約2分鐘就能檢測(cè)出污水中的病毒。同時(shí)，可擴(kuò)展監(jiān)測(cè)猴痘，諾如和大腸桿菌等其他高致病性傳染病毒。

與此同時(shí)，深圳成熟的制造業(yè)優(yōu)勢(shì)加速了研用進(jìn)程。張晗透露，該款機(jī)器人已具備生產(chǎn)交付能力，通過(guò)持續(xù)引入前沿科技，最終將推出消費(fèi)級(jí)可檢測(cè)核酸和細(xì)胞的多參數(shù)免維膠囊機(jī)器人。

“生物安全監(jiān)測(cè)還是一片藍(lán)海，尤其是全自動(dòng)化的生物安全監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)還是空白，我們的目標(biāo)是抓住深圳建設(shè)中國(guó)特色社會(huì)主義先行示范區(qū)的契機(jī)，把好的技術(shù)先行示范，然后推廣到全國(guó)，在產(chǎn)學(xué)研的過(guò)程中推動(dòng)技術(shù)迭代，催生新的產(chǎn)業(yè)，逐步建立一個(gè)全球性的生物安全監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)。”張晗如此展望。

科技創(chuàng)新要“以終為始”

“合抱之木，生于毫末；九層之臺(tái)，起于累土；千里之行，始于足下。”科技工作者該如何長(zhǎng)久保持科研熱情？張晗特別提到要善于從《道德經(jīng)》中汲取辯證、發(fā)展的哲學(xué)觀點(diǎn)。無(wú)論是埋頭基礎(chǔ)研究，還是從事技術(shù)創(chuàng)新的科技工作者，都要像“小馬過(guò)河”一樣不斷學(xué)習(xí)，堅(jiān)持百花齊放思想，善用各自所長(zhǎng)，堅(jiān)持面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，加快科技創(chuàng)新。

“我們現(xiàn)在的產(chǎn)業(yè)化路徑正是‘以終為始’，目標(biāo)就是解決產(chǎn)業(yè)里碰到的痛點(diǎn)，最終做出的成果能夠直接落地。”張晗表示，有志于成果產(chǎn)業(yè)化的青年科技工作者，應(yīng)該多跟企業(yè)家交流學(xué)習(xí)，認(rèn)真做調(diào)查，了解市場(chǎng)傳導(dǎo)來(lái)的評(píng)價(jià)、需求，而不是閉門(mén)造車，站在自身的角度想當(dāng)然地做研發(fā)，那絕對(duì)是不行。

審核編輯 ：李倩