关亚风 中国科学院大连化学物理研究所研究员，博士生导师。1957年6月生于辽宁省大连市。1982年毕业于中国科学技术大学近代化学系。1986年获中国科学院博士学位。1987年至1989在意大利乌尔比诺大学化学系和荷兰埃因德侯温理工大学化工系做博士后研究工作。他勇于开拓，在国内率先开展了微型色谱仪器的研制，目前主要从事微型色谱及仪器、液相色谱-气相色谱联用、色谱检测器、微型流动分析系统、色谱柱和工业在线分析方法和仪器的研究与开发。主持国家科技部、国家自然科学基金委、中国科学院等多项基金研究项目，1999年获国家杰出青年基金资助，曾获中国科学院自然科学二等奖1项和国家9项发明专利，申请专利22项。

科学命题犹如一个梦想，梦想和现实之间往往存在着巨大差异，但是只要你“沉醉”于梦境中，就会把梦想变为现实。我国第一台微型气相色谱仪的诞生过程，就是这样一个将科学梦想转变为现实的例子。

1973年，一位美籍俄国科学家提出了将半导体集成电路的制造技术与分析仪器原理相结合，用类似集成电路的设计思想，在一块基板上制造出微小的器件并组合成分析仪器的设想；1979年，美国斯坦福大学表面物理系在2英寸的单晶硅片上实现了微型气相色谱的原理机；在此之后，鉴于微型气相色谱的军事应用潜力，美国军方实验室的研究人员进一步研究开发出微型色谱和其他微型分析仪器以及微型机械。由于微型仪器的制造工艺与传感器类似，所以预期这种分析仪器的生产方式和性能的高可靠性也能像集成电路给电子工业带来的变革一样，为色谱仪器乃至整个分析仪器的研究、开发、生产和应用带来革命。与常规仪器相比，微型化可以使仪器在体积、重量、能耗和物耗等方面成数量级的降低，而仪器的性能保持或者提高，能进一步拓宽仪器的应用领域。分析仪器“微型化”已经成为21世纪分析化学和分析仪器研究的重要方向，并已渗透到化学、化工以及生命科学等领域。微型化不是把仪器中各部件按比例缩小，而是类似电子工业中从分立元件到集成电路的进步，是再创造和创新，其关键是将核心传感器或核心部件微型化，由此会起到牵一发而动全身的作用。但是在上个世纪90年代初期，国外的微型化研究还没有被化学家重视，国内更是对微型化知之甚少。关亚风研究员意识到问题的紧迫性，根据多年的深思熟虑，于1991年初提出了研究微型气相色谱仪的设想，以期从根本上推进色谱科学的发展，并以此为突破口，拓展到整个分析科学领域。然而当时国内的条件与国外相比差距太大，加上传统观念的束缚，国内一些人士不理解，认为是“白日做梦”。

微型色谱研究的申请得到国家科技部高技术司、教育部留学回国人员服务中心、中国科学院和大连化学物理研究所的资助，4年的经费总额28万元。实验工作开始时模仿美国的设计，利用我国现有的微加工技术和薄膜工艺，但经多次实验无法实现关键部件--微型固态热导检测器(SSD)的加工，研究工作陷入绝境。关亚风研究员反思SSD的原理，认为关键是用1微米厚的绝热玻璃薄膜作为热敏薄膜的支撑，而绝热玻璃层又与基座形成热悬浮。这样，经过一年多的艰苦奋战，关亚风研究员利用我国已有的厚膜工艺，用微晶玻璃作为绝热基板，让镍金属膜镀在基板上，利用微晶玻璃表面粗糙的特点，使镍膜渗入到微晶的缝隙中，极大地增强了镍膜的附着性，因此可以使用相对较大的电流，使敏感膜的温度比美国的设计高出几十度，由此来弥补微晶玻璃绝热基板的热损失。于是，关亚风研究员从协作单位取回微晶玻璃基底的敏感电阻片后，立即用手锯切了一块1×0.5×1.5 cm3的铝方，接着用自制的小凿子和牙医的牙钻机刻槽，用小钻头打孔，用胶粘等方法，制作了一只评估用的SSD，实验结果是：最小检出浓度达到0.1%!证明技术路线是对的。紧接着用这个SSD制作了一台重200克的微型色谱原型机(1995年12月)，体积是16×16×2 cm3。之后，这项工作又相继得到自然科学基金、科技部“九五”科学仪器科技攻关课题、辽宁省青年人才基金、自然科学基金杰出青年基金等总金额250多万元的资助，使该项目能深入研究下去，并解决了检测器的灵敏度达到实用要求、与色谱柱的可拆卸连接、小批量制造工艺等一系列理论、设计、技术和工艺问题。

研究工作的第二个难题是进样问题。美国使用微制造技术制造的微型阀组仅200毫克重，寿命100万次以上，能控制几微升到几十微升进样量。当时我国根本不能制造它。关亚风研究员仔细考查了美国的仪器，发现它的阀虽然小，但是控制电路和气路的电磁阀体积之和却不小，总体积比机械阀大几倍。所以，他采用特制的铝合金作为阀体，在协作单位制作出了完全达到要求的微量气体进样阀，重量仅80克，寿命2万次以上，足够使用十年以上。

整个工作从1992年开始，1997年研制出第一台完整的实验室样机，2002年6月通过中科院高技术局的成果鉴定和科技部的攻关验收，7台样机的灵敏度都超过50×10-6 v/v，最高的一台达到6.8×10-6 v/v，与美国产品的最好值一样!而且色谱柱可以随意更换，克服了美国仪器不能更换色谱柱的难题。关亚风研究员在回忆这段经历时说，整个的研究、研制和开发过程经历了10年，这是始料不及的持久战和圆梦的艰苦历程。

气相色谱仪器的微型化必须将气相色谱的原理与电子工业中的微制造技术结合起来，重新研究色谱的检测器、进样器、色谱柱、气路控制和整体集成，实现技术突破，其中关键器件的研制有原理性创新，使我国气相色谱仪的技术实现了跨越式发展，成为世界上第二个能制造完整微型色谱仪的国家。大连化物所已经成为我国微型色谱的发源地。现在这项技术已经转让给深圳一家公司。关亚风研究员将微型气相色谱的梦变成了现实。

关亚风研究员做了很多梦，每一个梦都充满着艰辛、汗水、甚至是观念的冲突。然而，人生的最大的快乐在于把梦想变为现实，变成对人类进步有实际意义的奉献。这正是关亚风研究员持之以恒地追求科学梦想的真正动力。

撰稿人：陈令新 田静 黄威东

点评：

气相色谱仪微型化，可以成数量级地缩小仪器的体积、降低仪器的重量、能耗和物耗，拓宽仪器的应用领域。1991年初，当关亚风提出研究微型气相色谱仪的设想时，有些人士认为是白日做梦。经过10年的持久战，梦想终于变成现实。研制过程中有两个难题，解决这两个难题靠两条，一是从我国现实的工业技术基础出发；二是坚持走自己的路。正是由于关亚风先生坚持这两条，关键器件的研制才有原理性创新。