具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字PET技術(shù)比傳統(tǒng)設(shè)備能更早、更精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)包括腫瘤在內(nèi)的各種病灶，被稱作“癌癥預(yù)警機”，應(yīng)用場景廣泛。 冀嫻賢攝

武漢光電國家研究中心超快光學(xué)實驗室內(nèi)，蘭鵬飛教授正在做“阿秒相機”實驗。 本報記者 柳潔攝

武漢光電國家研究中心作為我國首批組建的6個國家研究中心之一，圍繞集成光子學(xué)、光子輻射與探測、光電信息存儲、激光科學(xué)與技術(shù)等方向，開展基礎(chǔ)性、前瞻性、多學(xué)科交叉融合的創(chuàng)新研究，取得多項全球領(lǐng)先的技術(shù)成果，并成功轉(zhuǎn)化應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)和市場。

華中科技大學(xué)被譽為中國光谷的“斯坦福”。2003年，為應(yīng)對全球光電技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，華中科技大學(xué)聯(lián)合中科院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所、武漢郵科院、中船重工第七一七研究所，共同組建武漢光電國家實驗室（籌），2017年獲批組建武漢光電國家研究中心。

武漢光電國家研究中心聚焦于信息光電子、能量光電子和生命光電子三大領(lǐng)域，圍繞集成光子學(xué)、光子輻射與探測、光電信息存儲、激光科學(xué)與技術(shù)、能源光子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)、多模態(tài)分子影像、生命分子網(wǎng)絡(luò)與譜學(xué)等8個方向，開展基礎(chǔ)性、前瞻性、多學(xué)科交叉融合的創(chuàng)新研究，取得多項全球領(lǐng)先的技術(shù)成果，并成功轉(zhuǎn)化應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)和市場，已經(jīng)成為國家科技創(chuàng)新體系的重要組成部分。

給分子電子拍照的“相機”

經(jīng)濟日報記者在武漢光電國家研究中心超快光學(xué)實驗室看到，兩間實驗室的大部分空間都被數(shù)臺儀器占據(jù)。“你可別小瞧這兩間不大的實驗室，都是我們采購元器件自己研發(fā)設(shè)計組裝的實驗設(shè)備，‘阿秒相機’就在此誕生。”該實驗室現(xiàn)任“掌門人”、80后博導(dǎo)蘭鵬飛說，他們用激光做成了幾件事：用激光制成快到可以捕捉到電子運動的“阿秒相機”（1阿秒等于10的負(fù)18次方秒，是人類目前實驗上實現(xiàn)的最快時間尺度）；用激光操控空氣中分子的運動。

“‘阿秒相機’能給氧氣分子做CT，能給電子拍照。”蘭鵬飛介紹，分子、電子的運動速度很快，電子快到一眨眼的時間可以繞原子核轉(zhuǎn)6500多萬億圈，而他們找到了運用激光實現(xiàn)超快成像的方法，能夠為分子乃至更高速的電子拍照。“運用激光來捕捉分子電子的運動，就必須有更快的速度，拍攝的對象才能相對靜止。”蘭鵬飛解釋最快相機的原理時說，“這個好比拍電影，電子是演員，我們是導(dǎo)演，激光就是最快的‘?dāng)z像機’。”

“現(xiàn)在我們不僅給電子拍照，還嘗試用激光操控電子的運動。”蘭鵬飛說，目前集成電路上都是電子傳輸，速度已經(jīng)達(dá)到極限，若用激光操控電子傳輸信息，速度可以快上6個數(shù)量級，達(dá)到目前速度的100萬倍。未來運用到芯片技術(shù)上，將使芯片達(dá)到驚人的速度。

超快光學(xué)實驗室的人員都是80后、90后，但已經(jīng)走在光學(xué)領(lǐng)域的國際前沿。就是在這個實驗室，蘭鵬飛首次提出了雙色光單阿秒脈沖量子調(diào)控新機制，利用該機制產(chǎn)生了2.6吉瓦的阿秒激光，單脈沖能量迄今仍保持世界第一。

精準(zhǔn)的“癌癥預(yù)警機”

6月4日，與CT、核磁共振并稱為醫(yī)學(xué)影像“三大件”的PET設(shè)備研制又有突破性進(jìn)展。國家藥品監(jiān)督管理局公布《準(zhǔn)產(chǎn)批件發(fā)布通知》：“正電子發(fā)射及X射線計算機斷層成像掃描系統(tǒng)”通過審批。這標(biāo)志著武漢光電國家研究中心研究員、華中科技大學(xué)謝慶國教授團隊用19年的心血，凝聚一系列自主原創(chuàng)技術(shù)打造的全數(shù)字PET進(jìn)入市場。

“與普通PET-CT的區(qū)別就像數(shù)碼相機和膠片相機，在技術(shù)上是質(zhì)的飛躍，有望帶來PET應(yīng)用場景的全面革新。”中國科學(xué)院院士倪嘉纘表示，全數(shù)字PET從關(guān)鍵材料、核心元器件到系統(tǒng)整機全部為中國自主研發(fā)，是自主創(chuàng)新的代表性成果。

PET是正電子發(fā)射斷層成像的簡稱，是一種生化靈敏度極高的核醫(yī)學(xué)分子影像技術(shù)。具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字PET技術(shù)，以“全數(shù)字”和“精確采樣”為特點，比傳統(tǒng)設(shè)備能更早、更精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)包括腫瘤在內(nèi)的各種病灶，被稱作“癌癥預(yù)警機”，在癌癥、老年癡呆癥、帕金森綜合征等疑難雜癥早期檢測領(lǐng)域，具有廣泛應(yīng)用前景。由于涉及核物理、電子、材料、精密制造、生物醫(yī)學(xué)等諸多學(xué)科，技術(shù)門檻高，其關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備市場被少數(shù)跨國企業(yè)壟斷。

數(shù)字PET是一個全新的事物，涵蓋了從原理、系統(tǒng)到應(yīng)用的整個創(chuàng)新鏈。臨床全數(shù)字PET產(chǎn)業(yè)化負(fù)責(zé)人張博介紹，它能發(fā)現(xiàn)直徑2毫米、芝麻粒大小的病灶，檢測精度是普通PET-CT的20倍，準(zhǔn)確率高達(dá)90%以上，患者做一次全身檢查僅需5至10分鐘。該設(shè)備的誕生是我國高端醫(yī)療儀器領(lǐng)域自主研發(fā)零的突破。

近日，首臺腦部專用全數(shù)字PET已在中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院裝機，目前，該設(shè)備已完成多例腦部成像試驗，將在阿爾茨海默病、帕金森等重大腦疾病中大顯身手。

參與全球競爭的“國家隊”

記者在武漢光電國家研究中心看到，謝長生教授團隊研發(fā)的大數(shù)據(jù)光盤庫，外形就像一個電話亭，里面最多能放12240張光盤。每張光盤存儲量達(dá)到128G，其總?cè)萘砍^了1.5P（1P是1T的1000倍）。量產(chǎn)后，成本僅為硬盤的50%，保存周期至少30年。這標(biāo)志著我國信息存儲技術(shù)有了重大突破，有望打破我國歸檔存儲技術(shù)長期被國外壟斷的局面。

武漢光電國家研究中心的定位是站在光電子創(chuàng)新的潮頭，代表國家參與世界競爭。420多名光電一流人才在這里聚集，研發(fā)前沿技術(shù)。

通過一套叫MOST的高科技設(shè)備，老鼠腦里的神經(jīng)和血管結(jié)構(gòu)、有無疾病，一看便知。武漢光電國家研究中心駱清銘教授率隊在世界上首次獲得高分辨率小鼠全腦三維連接圖譜。

一塊普通的導(dǎo)電玻璃，用絲網(wǎng)印刷技術(shù)，分三層刷上二氧化鈦、二氧化鋯和黑色的碳電極，再填充一些鈣鈦礦材料，就能在家里發(fā)電。韓宏偉教授團隊研發(fā)的“印刷太陽能”，讓太陽的光能瞬間轉(zhuǎn)化成電能，并且比傳統(tǒng)太陽能轉(zhuǎn)化方式更高效、更便宜。

閆大鵬教授團隊研發(fā)出我國首臺萬瓦連續(xù)光纖激光器。經(jīng)由一根繡花針粗細(xì)的光纖，釋放出的激光能量可焊接飛機、輪船。由此，中國成為繼美國后世界第二個掌握此技術(shù)的國家。

依托武漢光電國家研究中心，武漢光電工業(yè)技術(shù)研究院、華中科技大學(xué)鄂州工業(yè)技術(shù)研究院、華中科技大學(xué)（蘇州）腦空間信息研究院三大成果轉(zhuǎn)化平臺相繼成立，一個個實驗室成果走向市場。

截至目前，武漢光電國家研究中心主持和承擔(dān)各類項目課題3000余項，擁有發(fā)明專利1438項、實用新型專利243項，孵化高新企業(yè)100余家。