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　　“我們想通過自己的努力，做好核心國產(chǎn)技術(shù)裝備，讓中國在微納米結(jié)構(gòu)制備方面做到領(lǐng)先?！?/p>

　　在單層石墨烯上打出了直徑5納米的孔，意味著什么？

　　這個問題也許讓普通人一頭霧水，但對中國科學院重慶綠色智能技術(shù)研究院（以下簡稱中科院重慶研究院）精準醫(yī)療單分子診斷技術(shù)研究中心的十多名研究人員來說，意義卻不一般——它為實現(xiàn)更高效、低廉基因測序技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。

　　日前，中國科學院重慶綠色智能技術(shù)研究院精準醫(yī)療單分子診斷技術(shù)研究中心在5納米石墨烯納米孔精確制備技術(shù)研究方面取得進展，研究成果發(fā)表在《納米技術(shù)（Nanotechnology）》期刊上，是全球首個用氦離子在單層石墨烯上制備納米孔的技術(shù)。

　　完成這一成果的，是一支平均年齡不到30歲的團隊，該中心主任王德強是團隊帶頭人?！拔覀兊哪繕耸窃?到3年內(nèi)做出石墨烯納米孔DNA測序儀，讓人們享受到更便宜的基因測序服務(wù)?！蓖醯聫娬f。

　　降低基因測序成本

　　說起采訪個人，王德強婉言謝絕。他說自己的理念是——“少說多做”，重要的是能做出過硬的成果。

　　不過說起這項技術(shù)和團隊成員，他一下打開了話匣子。

　　不少高齡孕婦會被醫(yī)生推薦做無創(chuàng)DNA產(chǎn)前檢測。這種利用第二代基因組測序技術(shù)來檢測唐氏綜合征的方法，準確率高，且可避免因侵入性診斷帶來流產(chǎn)、感染風險。不過，高達2000元的檢測費用讓許多家庭望而卻步。

　　“高昂的測序費用是目前限制個性化基因組測的主要因素?！蓖醯聫娊榻B，DNA測序技術(shù)可劃分為三代，目前使用的第二代是化學方法，速度快、通量高；相比第一代，費用雖已大幅降低，但動輒幾千一次的價格還是限制了它的應(yīng)用范圍。而他們研究的方法算是第四代，屬于物理方法，讓DNA通過納米孔產(chǎn)生電流信號，通過分析電流信號特征，得到DNA的堿基序列信息，完成DNA測序。

　　DNA的雙螺旋直徑為2.6到2.8納米。如孔直徑太大，可能會測不到；孔直徑越小得到的信號會越真實、準確。因此制備出直徑小于5納米的納米孔是要做新一代DNA測序技術(shù)的基礎(chǔ)。如果成功做出新一代DNA測序儀，那測序一次DNA的費用可降到幾百元。

　　“除可以做到大幅提升準確率外，還可以降低測序的成本。我們想的是，能讓更多人享受到更便宜的測序技術(shù)?！蓖醯聫娬f，倘若基因測序和抽血檢驗價格差不多，就能有更多人享受到更優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療服務(wù)。

　　在石墨烯上打出納米孔

　　為什么是在石墨烯上打孔？

　　王德強說，在納米孔測序的研究領(lǐng)域中，蛋白孔容易老化、不耐高壓，氮化硅、二氧化硅等材料制備的固態(tài)納米孔厚度普遍太大，遠遠超過單鏈DNA中相鄰堿基之間僅0.34納米的間距，不能準確識別。

　　而石墨烯是一種只有一個原子厚度的準二維材料，厚度只有0.35納米，能準確識別DNA穿孔時相鄰堿基。而單層石墨烯的制備正是中科院重慶研究院的強項，于是他立刻確定方向——制備單層石墨烯納米孔。

　　如何在單層石墨烯上打出納米孔，是件難度很高的事?！澳壳盀橹?，我們還沒有看到其他利用氦離子束在單層石墨烯上打孔成功的報道?！眻F隊助理研究員何石軒說。

　　這個任務(wù)交到了從日本名古屋大學回國的博士鄧云生的手中。“我們用氦離子轟擊的方法打孔，要打出納米級的孔對精度要求非常高?！蓖醯聫娬f，單層石墨烯非常薄，稍不合適就會破，需要很精準的計算，讓他欣喜的是鄧云生完成得非常好。

　　“當時使用的設(shè)備是新裝的，全國只有3臺，全世界只有10多臺，相關(guān)的研究文獻根本查不到，只有靠自己摸索?！编囋粕f，當時他就跟著廠家前來安裝設(shè)備的技術(shù)人員學習，自己推算公式、計算轟擊的力量、離子束的校準度。因為單層石墨烯納米孔的制備精度已到亞十納米級，想要制備出理想中的納米孔需要不斷的重復試驗。

　　打孔這事，鄧云生研究了一年多。當時研究院周圍有很多工地，施工會影響設(shè)備的穩(wěn)定度。于是，在做轟擊實驗時，為保證儀器平穩(wěn)，鄧云生把實驗時間改到晚上，實行起了美國上班時間。

　　可研究的進展卻像“蝸牛爬”。有一次放小長假，鄧云生每天都在實驗室里重復試驗，可竟沒一次成功，這讓他很沮喪。

　　就在烏云蔽日之時，王德強走到了鄧云生身邊?！巴踔魅尉湍敲葱Σ[瞇地看著我，給我講解制備方法，分析原因。有一點點進步就鼓勵我，讓我又有了信心。”鄧云生說，去年11月當?shù)弥约撼晒χ苽?納米孔，他無比激動。

　　現(xiàn)在，鄧云生已能在單層石墨烯上制備出2納米孔了。

　　一顆樸實愛國心

　　中科院微電子研究所博士、德州大學阿靈頓分校（UTA）和伊利諾伊大學厄巴納—香檳分校（UIUC）博士后、曾任美國IBM Watson研究中心研究科學家……今年39歲的王德強擁有讓人艷羨的履歷。

　　放棄這么好的機會回國，不可惜嗎？對此，王德強說得特別樸實：“在國外做科研成果都是國外的，（我）就是想回國為國家、單位作一點貢獻?！?/p>

　　他說自己一直關(guān)注著國內(nèi)的情況，當?shù)弥锌圃褐貞c研究院擁有用于納米孔制備的氦離子設(shè)備時，他意識到回國發(fā)揮自己特長的機會來了。2014年王德強來到重慶，開始組建團隊進行研究。

　　“我們團隊成員現(xiàn)在有十多人，來自電子工程、物理、化學、生物等不同的學科?！蓖醯聫娬f，他們做的是一項跨學科的基礎(chǔ)技術(shù)研究，這項技術(shù)成熟后，不僅可用在DNA測序上，環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療衛(wèi)生等眾多領(lǐng)域都可以使用。如今他們已開展艾滋病早期監(jiān)測、肺癌早期監(jiān)測、外泌體分離等項目的研究，并已取得進展。

　　“我們沒有嚴格的管理制度，也沒有高額的獎金激勵，靠的都是大家的自覺性?！蓖醯聫娬f，團隊的研究人員都是普通的科技工作者，但抱著一個樸素的想法——把自己所學得以致用，為國家科技發(fā)展作出自己的貢獻。

　　他的團隊還有個“小目標”：做核心國產(chǎn)技術(shù)裝備?！拔覀兿胪ㄟ^自己的努力，做好核心國產(chǎn)技術(shù)裝備，讓祖國在微納米結(jié)構(gòu)制備方面做到領(lǐng)先。”王德強說。

　　人物檔案

　　王德強，生于1978年8月，中國科學院重慶綠色智能技術(shù)研究院精準醫(yī)療單分子診斷技術(shù)研究中心研究員，研究方向為單分子檢測、納米孔DNA測序等。

　　記者手記

　　這個采訪約了很久。王德強一開始是拒絕的，經(jīng)多次協(xié)商后，他最終同意接受采訪，但要求主要說技術(shù)，并且請中心的兩位助理研究員接受采訪，一直避免談個人。在美國IBM Watson研究中心，王德強做的GA晶體管研究是與IBM Watson人工智能系統(tǒng)并駕齊驅(qū)的項目。說到自己的選擇與放棄，他反復強調(diào)這沒什么，就是一個普通的工作，他們也只是普通的科研人員。

　　對科研工作保持一顆平常心，不拔高、不突出個人，這就是王德強。在同事眼中，他脾氣很好，永遠都是笑著鼓勵他人，很少談自己的過往，保持著低調(diào)務(wù)實的工作態(tài)度。除每周會去爬山鍛煉半天外，他平時幾乎都呆在單位做研究。

　?。ㄔd于《科技日報》 2017-09-25 05版)