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邸思:做电子科技里的那一点“微光”

发布时间:2022-05-24 21:12:08 来源:华体会网页 作者:华体会官方网址

  21世纪是信息技术的时代。也因此,电子科学成为如今炙手可热的专业,吸引了大批人才的聚集。广州中国科学院先进技术研究所(深圳先进技术研究院广州南沙所)精密工程研究中心副主任、高级工程师邸思也是其中的一员。在将近10年的时间里,他从初出茅庐的博士毕业生到如今已领导了诸多前沿科技项目,他和他的团队一直专注于微型光机电系统技术的研究,并将其成功应用于生物识别、医学成像等领域,身体力行地用最前沿的科学技术服务于人们的生产生活,在电子科技的研用两端发出自己的光芒。

  邸思本科就读于北京交通大学通信工程专业,他说,读这个专业的初衷本是为了找份好工作,但是大学四年过去了,当同学们都开始忙着考研和保研时,他也萌生了继续读书的念头。于是,邸思报考了北京交通大学光波技术研究所电磁场与微波技术专业。“微波技术和通信工程其实差得不是很多,因为它们都涉及光纤通信领域”,邸思向记者解释道。

  本科和硕士就读于北京交通大学的邸思,在选择读博时,想要换个新的环境。他最后选择在南方的中国科学院深圳先进技术研究院读博士。“我博士的专业是微电子学与固体电子学,研究方向是微纳加工和微光机电技术。虽然我每一次选的专业都不同,但是实际上又都有联系。”邸思觉得从学术的角度来讲,这几个专业是一脉相承的,因为它们都属于信息技术领域。“前面学的东西,对后面的学习都是有帮助的,尤其是电子科学”。邸思在本硕期间学习的知识为博士的学习打下了基础,同时也打开了邸思的学科视角,他开始多角度地思考问题。

  如今已成为广州中国科学院先进技术研究所高级工程师的邸思,去年刚刚结束了一个项目——“用于医学成像的曲面多谱复眼视觉系统及其关键技术研究”,这也是邸思读博及工作之后围绕复眼工作的延续。

  复眼具有大视角、多通道成像的特点,在军事侦察、机器视觉等领域具有广泛的应用前景,因而一直是仿生研究的重要课题。邸思和他的同事提出采用多种微纳制作工艺相结合的新方法,制作曲面基底多谱复眼结构,使之兼具复眼的结构特点及多谱成像的功能。

  “复眼这个项目对微纳制作方面的要求比较高,从微纳制作工艺的实现上来讲,还是有比较大的难度。我们掌握的技术,一开始只能做一个平面的复眼,做不出真正的曲面仿生结构。”邸思觉得面对这样的技术难题,首先要做的是转变思路。“利用现有的光刻胶热熔工艺只能做平面复眼,要想做曲面复眼就需要新的工艺技术。”邸思通过和自己的博士生导师沟通,联系了香港中文大学的实验室,“他们有一种真空压印的方法,可以在曲面的基底上来做结构,最终克服了技术难点”。

  技术难题解决之后,复眼通过与多通道滤光片的集成,可以实现高集成度的多谱复眼成像系统,可以观察到肉眼看不到的东西。邸思和同事为了验证这个思路,想到和医院进行合作,“将医院在日常的诊疗过程中取到的一些肿瘤切片,做成标本样,拿到复眼视觉系统上来观察,发现在某些波段情况下,能够勾勒出一个清晰的肿瘤区域的轮廓。”邸思说,复眼在医学成像领域是很有应用前景的,能更好地帮助医生,服务患者。这也是他从事科研最希望看到的结果。

  曲面多谱复眼视觉系统应用于医学成像领域,可以解决不少难题。现在邸思在做的新项目——“基于微流控的靶向DNA分离技术研究”,则可以应用于合成生物学等与DNA操作紧密联系的新兴学科。

  邸思非常认真地介绍说:“现在生物界比较热的一个分支叫合成生物学,他们经常做一件事,即通过酶把某种微生物的DNA链打断,取下其中一块,再把另外一个DNA的一个片段植入进来,相当于DNA的重组。”

  这件事情听起来好像很简单,但是当一个DNA链条分成两个时,首先要面临的问题是如何分离,“比如说他要取长的,短的就要扔掉”。邸思告诉记者,现在解决这个问题是用凝胶电泳的方法。“但是凝胶电泳有两个缺点,一是它比较慢,分离时间久,效率低。另外一个最主要的缺点是需要对DNA进行染色,而凡是能和DNA进行结合的染色剂,对于人体都是有毒性的”。

  邸思说,实验人员不得不做这件事,因为如果不染色的话就没法判断,但是这种做法又会对实验人员的健康有威胁性。“所以,我们通过沟通之后,利用电泳力对粒子运动的控制能力和微流控芯片的粒子分选能力,建立了一套用于靶向DNA分选的微流控系统。”

  “这种方法一是速度比较快,二是不会对人体产生什么影响。”谈到这里,邸思显得有些高兴。虽然新项目才开始半年多,还只是一些想法,但是如果按照这个思路顺利进行下去,就能解决靶向DNA的分离问题。

  仿生复眼、DNA分离,这些听起来似乎离普通人的生活很远,其实邸思也做过一个和我们每天的生活息息相关的项目,是一个指静脉识别系统的小型化项目。

  “我们平时上下班需要打卡,常用人脸识别或者指纹。因为指纹是手指表面的纹路,但是如果手指表面皮肤污染或是破损,就可能无法识别指纹。”邸思说,这个时候就能显示出指静脉识别的优势了,因为指静脉实际上就是手指内部的血管的一个分布,是一个人的内部人体特征,不会受皮肤表面污损的影响,而且安全性也会比指纹识别好。

  指静脉识别系统和指纹识别系统的原理是一样的,主要的差别在于手指血管的分布区域比指纹要大得多,所以要将指静脉作为身份识别的特征,需要拍到的面积就会大上许多。邸思说:“从光学角度来说,用于成像的摄像模组比指纹识别系统要大得多,所以最主要的工作是如何通过调整光学结构、改进算法,做一个微型的指静脉识别系统。”

  最终,邸思和他的团队做出了比市场上能够买到的指静脉识别系统体积小60%的微型系统。

  “这是一个非常实用的项目,实际上也是和企业沟通后,发现他们有这方面的需要,所以我们就尝试去做一些相关的技术研发工作,得到了不错的结果。”邸思觉得能够像这样,把想法应用于实际,并且最后取得了成果,就是他目前科研工作的真正意义。

  在差不多10年的时间里,邸思积累了丰硕的科研成果。目前,他已陆续发表论文20余篇,其中SCI论文6篇;申请发明专利近20项,其中授权8项;作为项目负责人主持国家、省、市、区各级科技项目及企业横向项目10余项,累计获得科研经费600余万元。邸思本人也迅速成长,2016年获得广州市珠江科技新星称号,2018年入选广州市高层次人才。

  邸思笑着说他是个按部就班的人。“本科读完读硕士,硕士读完读博士,博士也很顺利地毕业了,中间也没停过。”硕士期间,邸思最大的收获,是从导师那里学到了如何去做科研,怎样去分析问题、解决问题。而博士期间的导师则是给了他另一种方向,“我的博士导师是一个思路特别开阔的人,他是一个多学科都有涉猎的人,特别能启发我”。邸思很感谢导师给他一个更广阔的视角,为日后的科研工作打下了一个比较好的基础。

  邸思明白,科学无坦途。他提到那个一开始做不出来的曲面复眼,“遇到困难的时候,你需要打开思路,不能局限在某一方面,需要和别人多去交流,比如说别人有新的加工方法,它能够很好地控制一个形态,这个问题就解决了”。邸思觉得需要打开思路,多和同行们交流,多尝试和别人合作,这样项目才可能往前进一步。

  谈到对今后工作的展望,邸思觉得广州先进研究所是一个多学科的研究所,不同专业之间要多多交流,“希望能够通过这种新的思想碰撞,设立一些新的项目,然后通过项目的实施,积累一些有价值的科研成果”。邸思都觉得能实实在在做一个有价值的东西出来,是他最朴素的目标。