在不久前結束的第133屆廣交會上，由深圳萬物傳感科技有限公司研發的“神農Ⅰ號”全自動病毒監測機器人成為場館環境安全監測的好幫手，通過自動監測水質情況，它精準分析場館環境中是否存在高致病性傳染病毒的隱患。

這個機器人是深圳大學教授、深圳萬物傳感科技首席科學家張晗帶領團隊打造的生物安全監測預警網絡的一位新成員。“我們的目的是通過全自動痕量核酸監測站，實時監測微生物流行趨勢，最終構建起一張社會面的安全監測保護網。”張晗說。

黑磷創新應用拓荒人

在現代工業中，裝備是工業之母，材料是裝備之母。在基礎學科中，物理學是自然科學之母。20年前，張晗選擇材料物理專業這個“基礎中的基礎”開啟自己的大學科研探索生涯。之后又在新加坡南洋理工大學獲得微電子博士學位。2012年，在比利時布魯塞爾完成博士后研究工作的張晗選擇回國工作，成為深圳大學特聘教授、博士生導師，致力于研制能夠滿足國家重大戰略需求的高性能光電子芯片與元器件。

當時，作為二維光電材料成員的黑磷擁有可控調節的能隙，可將電子信號轉成光信號，具備石墨烯所不具備的特性，迅速吸引了張晗的目光。他帶領團隊率先探索出了針對黑磷的液相制備新方法，在“薄層黑磷的大批量制備”上獲得突破。

2016年，深圳市黑磷光電技術工程實驗室成立，張晗擔任實驗室主任，組建了一支充滿活力的科研隊伍。幾年下來，實驗室在新型激光鎖模器件、二維材料的全光信號處理的器件和芯片、高性能光電子器件等領域，都取得了國際領先的成果。

據統計，張晗已發表SCI論文300余篇，申請專利超過300項，授權發明專利超過60項。這些專利覆蓋半導體材料的制備、加工，微電子器件、光電子器件的研制、芯片集成、人工智能算法等，形成了全產業鏈的一項原創性應用技術。其本人也連續4年入選“全球高被引科學家”，曾榮獲第二十四屆“廣東青年五四獎章”。

打造生物安全預警網絡

在這些年的科研探索中，黑磷的應用范圍被不斷拓寬，從微電子和光電子的應用，再到生物醫藥應用。但張晗并不滿足于做一個基礎研究的“拓荒人”。

“新材料是信息時代技術革命的重要載體，材料研究成果不能永遠停留在實驗室，要走進生產車間，走進大市場，解決市場面臨的實際問題，把科研成果寫在祖國的大地上。”張晗說。

除了寧靜的深大校園，張晗的其余大部分時間會泡在深圳龍華銀星科技大廈里的萬物傳感公司的會議室內，與團隊項目組碰頭。他還要抽空參加各類學術會議，頭腦風暴不斷激蕩，從基礎研究、源頭創新，到形成技術、器件生產、賦能產品，再到市場應用的創新鏈條加速成型。

生物安全風險監測預警體系是指對生物安全領域的威脅進行調查評估、監測分析并及時預警的體系。依托在新材料領域的核心技術積淀，張晗將目光鎖定在構建生物安全預警生態鏈。

憑借獨特的光電性質，應用了黑磷材料的芯片可以制成準確度、靈敏度高、一致性強的水質傳感器，并進一步形成污水檢測系統。針對現行監測方案技術限制多、人工成本高、頻次低、誤差大、難以標準化、不低碳等痛點，張晗帶領涵蓋材料、物理、化學、生物、生態環境，到機電、人工智能、病毒學、疾控等十幾個專業的團隊成員，啟動了全自動病毒監測機器人的研發。

從原始的半導體材料，到單元器件的研制，再到將它們集成在一個光電子芯片，最后與人工智能技術相結合，形成全鏈條的創新技術。2022年11月，代號為“神農Ⅰ號”的全自動病毒監測機器人成功誕生。“從立項到出產品，歷時兩年，前后經歷了十幾萬次測試。”張晗回憶說。

“神農Ⅰ號”使用高精度定位控制、物聯網、人工智能算法等多種高科技技術，能自動采集樣本，搜集DNA，分析樣板濃度。該項污水檢測技術使用的是CRISPR(一種基因檢測方法)光學傳感技術，約2分鐘就能檢測出污水中的病毒。同時，可擴展監測猴痘，諾如和大腸桿菌等其他高致病性傳染病毒。

與此同時，深圳成熟的制造業優勢加速了研用進程。張晗透露，該款機器人已具備生產交付能力，通過持續引入前沿科技，最終將推出消費級可檢測核酸和細胞的多參數免維膠囊機器人。

“生物安全監測還是一片藍海，尤其是全自動化的生物安全監測預警網絡還是空白，我們的目標是抓住深圳建設中國特色社會主義先行示范區的契機，把好的技術先行示范，然后推廣到全國，在產學研的過程中推動技術迭代，催生新的產業，逐步建立一個全球性的生物安全監測預警網絡。”張晗如此展望。

科技創新要“以終為始”

“合抱之木，生于毫末；九層之臺，起于累土；千里之行，始于足下。”科技工作者該如何長久保持科研熱情？張晗特別提到要善于從《道德經》中汲取辯證、發展的哲學觀點。無論是埋頭基礎研究，還是從事技術創新的科技工作者，都要像“小馬過河”一樣不斷學習，堅持百花齊放思想，善用各自所長，堅持面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，加快科技創新。

“我們現在的產業化路徑正是‘以終為始’，目標就是解決產業里碰到的痛點，最終做出的成果能夠直接落地。”張晗表示，有志于成果產業化的青年科技工作者，應該多跟企業家交流學習，認真做調查，了解市場傳導來的評價、需求，而不是閉門造車，站在自身的角度想當然地做研發，那絕對是不行。

審核編輯 ：李倩