圖4 全球首款界面熱力學(xué)和動力學(xué)參數(shù)同時測量的儀器方法

二、無中生有，發(fā)明了全球首款界面熱力學(xué)和動力學(xué)整套參數(shù)測量儀。物質(zhì)界表面與分子作用是先進材料的常見功能，需要對理化特性進行定量表征。但作為理化特性的熱力學(xué)和動力學(xué)兩大類參數(shù)，至今都無法同時測量，原因是在分子作用過程的非平衡態(tài)下，一直沒有一種可同時測量兩類參數(shù)的方法。本成果用懸臂梁變溫原位測量開創(chuàng)了可同時測量界面熱力學(xué)和動力學(xué)的方法，首創(chuàng)出界面熱力學(xué)/動力學(xué)整套參數(shù)測量儀ITKP，填補了該儀器的全球空白，并使我國在國際率先建立了該項國家標(biāo)準(zhǔn)。

三、使熱分析儀首次實現(xiàn)與顯微表征的原位同時聯(lián)用。該類儀器長期使用龐大笨重的加熱爐-熱天平裝置，根本無法將樣品同時置于顯微鏡頭下。而成果用原位變溫測量微懸臂梁首創(chuàng)出的微芯片式熱重分析儀TGA和熱重+量熱綜合熱分析儀TGA-DSC，可以放到顯微鏡下，對樣品同時進行顯微表征。目前已經(jīng)實現(xiàn)了多個世界首次：在顯微鏡下對單個微顆粒進行熱分析，熱分析與顯微拉曼光譜聯(lián)合分析及與紅外光譜聯(lián)合分析，熱分析與透射電鏡原位同步分析等。這對當(dāng)今新材料研發(fā)急需的原位工況（operando）分析意義重大，換代提升了熱分析的科學(xué)價值。

圖5 TGA將熱重儀換代為顯微表征先進儀器，提升了熱分析科學(xué)價值

再好的創(chuàng)新成果，也只有在落地應(yīng)用后才能產(chǎn)生技術(shù)顛覆性。在專利技術(shù)轉(zhuǎn)化和風(fēng)險投資支持下，于2000年底創(chuàng)建了廈門海恩邁科技有限公司（及其全資研發(fā)子公司上海邁振電子科技有限公司），李昕欣為公司起名“海恩邁”，借用了英文High-end MEMS的諧音，這也是為MEMS傳感器技術(shù)在全球首次開拓出該高端儀器的嶄新應(yīng)用方向。短短三年，至今已經(jīng)銷售儀器整機數(shù)十臺和測量模組2萬套，除了在包括多個院士團隊在內(nèi)的我國重要科研平臺上推廣應(yīng)用外，國產(chǎn)高端科學(xué)儀器還罕見地反向出口至發(fā)達國家著名科學(xué)機構(gòu)，如比利時魯汶大學(xué)和新加坡國立大學(xué)等，儀器以全球領(lǐng)先的技術(shù)水平為眾多用戶產(chǎn)出重要研究成果起到了關(guān)鍵的作用，獲得了國內(nèi)外儀器用戶科學(xué)家的高度評價。

圖6 基于一個芯片發(fā)明的系列高端科學(xué)儀器已實現(xiàn)產(chǎn)品化應(yīng)用推廣

一個小小的芯片，改變了這類科學(xué)儀器的命運。不只是多臺吸附分析和熱分析儀器各自技術(shù)升級換代了，更有顛覆性意味的是，原來相互完全獨立的吸附分析儀和熱分析儀，由于如今使用的是同一顆核心芯片，因此兩種分析儀器功能現(xiàn)在可在一臺儀器中全部完成，根本性地改變了長期保持的分析儀器分類格局。

供稿：李昕欣

原標(biāo)題：《李昕欣：一顆芯片改變了一整類高端科學(xué)儀器的命運｜上海市科學(xué)技術(shù)獎》