21世纪以来，日本接连在物理、化学、生物等方向斩获17个诺奖，在基础科学研究方面成绩突出，这背后不是没有原因的。其中，在名古屋大学学习和工作过的校友有6位。另一方面，中国在制造业的多个方面已经做到世界领先，但在一些技术要求较高的领域，其核心技术依然把控在西方发达国家的手中，这也是我们尽管在中国制造独步全球的时候，在很多科学领域的研究只能保持跟随的态势。这次名古屋大学的交流活动给我感受最深的就是其在基础科学研究方面的积累。

 

蒸汽朋克风格的建筑，灰白的色调，逼仄的空间，这样的大学不是我想象中的样子。进入实验室中，每一个课题组都有将近一层楼的实验室，每一个学生、教授、研究员都有自己的实验台，每个课题组有近一层的实验室，有先进的仪器，也能看到历史的积累，办公室和实验室是合在一起的，这是与国内不同的。其中，最让我兴奋和震撼的是参观超高压透射电镜实验室，我想就日本的电子显微镜发展这个点来反映日本科学研究现状这个面，同时对比我国相关方向的发展，做一个简单的总结。

 

电子显微镜被誉为“科学之眼”，突破了人类对于微观世界观察认识的光学极限，经过近百年的发展，电子显微镜广泛地应用于固体物理、表面化学、纳米科学、精密材料、生物医学、地球科学等微观世界研究的方方面面，已经成为现代科学研究中不可或缺的工具。第二次世界大战之后，日本在电子显微镜方面投入大量的人力、物力、财力，日本电子（JEOL）、日立（HITACHI）等知名的电子显微镜企业就是在这样的背景下发展起来的，目前已成长为世界四大电镜企业之二（另外两家是德国蔡司（Zeiss）、荷兰菲利普（美国FEI）,而中国的电子显微镜虽然也历经半个多世纪的发展，至今尚未有商品化的电子显微镜，国产电镜在功能与工艺上与国际先进水平仍有一定差距。这些电镜公司的最新研发产品往往被IBM, Intel等大型芯片企业、半导体企业、钢铁化工企业等购买，用于新型纳米材料的研究和制备。

 

本次我们参观的就是由日本电子（JEOL）和名古屋大学在2010年联合开发的1000kV反应科学超高压透射电镜。这台电镜镜体高度达10米，包括高压加压装置和镜筒两部分，重30吨，地下还有4米的减震装置。其最大的特点是由于电子束的超高能量，样品可以在10μm的厚度下保持较高的分辨率，而一般透射电镜的样品要求是0.1μm。这既可以对样品进行三维观察和重构，也可以对几个微米厚的细胞进行直接观察。此外，不同于普通透射电镜样品仓的真空环境，其样品仓可以通入多种气体环境，不仅可以对化学反应进行实时原位的观测和记录，还可以对活的生物样品、液体样品进行观测，大大拓展了其应用范围。该实验室还有超高分辨率（70pm）扫描透射电镜，聚焦离子束（FIB）超薄切片加工等多种显微镜及其配套设施，组成一个综合性的电镜中心。

 

日本早在1966年就研制成功了1000kV级的高压电镜，大阪大学在1971年建成了3000kV级世界最大的巨型高压电镜，目前日本在高压电镜市场占据超过2/3的份额。日本科学家在1939年就开始了电子显微镜的研制，在战争环境和西方制裁禁运的条件下，日本军方投入大量资金用于电镜研究，因为电镜也是对核武器原材料高纯铀制备和检测的关键工具。二战结束时，日本已经有20台左右的电镜，日本电子（JEOL）就是在这样的基础上建立起来的。二战后，在“雅尔塔协定“和”波兹坦公告“等制裁下，日本军方的大部分研究转为基础科学的研究，并把基础研究的优势转化为生产力，实现工业化和战后重建，也成就了日本高端制造业的繁荣。日本21世纪以来的多个诺奖成果正是在这个时期做出的。

 

今天，我们在探讨日本诺奖井喷，日本科技发展的时候，不应该忽略日本从明治维新到现在150年的积累，尤其是二战后日本经济的飞跃发展。回顾日本的科学发展史我们可以看出，诺奖级的成果需要时间的积累，也需要国家对基础科学研究的重视和长期稳定的高投入。我们很高兴地看到，我们国家经过改革开放近40年的发展有了不错的经济基础，国家对基础科学研究的投入也在快速提升，我相信在50年后我们国家也会迎来诺奖的井喷期。同时，日本高校注重科学教育的办学模式和自由理性的学术氛围及科研环境，日本社会尊重知识尊重科学、对学者的珍惜爱护，日本政府给研究者的支持和自由度，日本工业界与大学的紧密合作关系和产学研一体化等等都是值得我们思考和学习的。

 

“绿色荧光蛋白的发现者下村修，1960年被名古屋大学破格授予理学博士学位，但他当时只是名古屋大学理学部的一名进修生。正是因为有了这张博士文凭，下村修随后才得以前往普林斯顿大学做博士后研究，并最终发现绿色荧光蛋白。蓝光二极管的发明人之一赤崎勇，从松下技术研究所调回名古屋大学时已年满51岁。为了支持他开展化合物半导体研究，名古屋大学花巨资专门为其建造了一间无尘实验室，而之后赤崎为名古屋大学培养出了一名年轻的诺贝尔物理学奖获得者——天野浩。”

 

最后，感谢日方为我们提供参观访问的机会以及在日期间的照顾，感谢母校南京大学给我们这些即将毕业的学生一个提升自己的机会，感谢国际处的相关老师尤其是孙雯老师在此次参访中的陪同和帮助，感谢同行的八位同学，很高兴能和你们一起分享这快乐并充实的一周，从你们身上学到了很多。祝福所有人。

 

 

 

相关参考

http://hvem.nagoya-microscopy.jp/en/equipment.html

http://blog.sina.com.cn/s/blog_bf59eee20102wtx0.html

https://en.wikipedia.org/wiki/JEOL

http://news.qq.com/a/20161013/004019.htm

刘安生, 邵贝羚. 高压电子显微镜的发展[J]. 电子显微学报, 2004, 23(6): 674-678.

Aspray W. Japan's commercial development of the electron microscope[J]. IEEE engineering in medicine and biology magazine, 1996, 15(1): 31-34.