编者按：科技决定山西未来发展，创新引领三晋转型升级。作为科技创新体系的重要组成部分，重点实验室已成为孕育重大原始创新、助力高质量发展的重要科技力量。近年来，按照省委省政府战略部署，山西围绕传统产业转型升级和战略性新兴产业集群发展，不断加大扶持力度和建设水平，涌现出一批引领前沿、学科交叉、综合集成、国内外有影响的重点实验室，为我省2030年基本实现转型、2035年基本实现现代化目标发挥了有力的支撑作用。
为深入实施科教兴省、人才强省、创新驱动发展战略，展现山西发展的新领域、新动能、新优势，本报与省科技厅联合推出“山西省重点实验室巡礼”系列报道。“山西省重点实验室巡礼”将视角对准全省百余家重点实验室，用生动的笔墨、精彩的镜头，多角度、近距离记录实验室建设发展成效，多形式、立体化讲述富有成效的创新案例和鲜为人知的创新故事，多渠道、宽领域展示我省重点实验室近年来取得的丰硕成果。系列报道将努力把对科技创新的礼赞，以有高度、有深度、有温度的方式呈现出来，为奋力推进中国式现代化山西实践作出新的更大贡献。
于细微处调控分子结构 赋宏观世界神奇特性
化学是自然科学的一门重要基础学科，它可帮助人类认识和使用自然界中存在的物质，还能创造出自然界不存在的新物质，从而造福人类。它与人们的衣、食、住、行所必需的物品以及能源、材料、国防、信息、航空航天、环境保护、医药卫生、资源利用、生命科学等众多领域都息息相关。尤其在当前世界竞争格局不断演化的背景下，合理利用化学基础科学研究创造新知识，掌握先进技术，取得突破性创新成果，成为了各个国家重要竞争手段。2000年，依托山西大学有机化学和催化化学研究室，成立了功能分子山西省重点实验室(以下简称“实验室”)，提倡“以基础研究突破为特征的应用研究”，聚焦化学基础科学研究，针对不同领域组建了多个实验团队，经过多年培育发展，在各自行业内催生出很多突破性创新成果，为增强我省科技实力，推进高质量发展做出了重大贡献。
我们都知道，光是地球一切生命生存和繁衍的基础，没有它就没有我们这个色彩斑斓的世界。然而很少有人知道，光在驱散阴霾，给我们带来光明的同时，它也可以帮助患者战胜疾病，这就是光动力疗法中所用到的那道“治愈之光”。
只不过作为一种新型的治疗手段，在治愈大量病患同时，疗法自身也有不完美的地方，例如光敏剂性能是决定光动力治疗效果的关键因素，可现在的光敏剂效率低、肿瘤靶向性差、氧浓度依赖性大，仅适用于少数几个癌症治疗。如何突破光敏剂性能的极限，让这道“希望的曙光”照耀到更多的病灶，就成为实验室科研人员重点研究方向。
经过艰苦卓绝探索，最终实验室肿瘤荧光诊断与光动力治疗团队研发了无重原子、GGT可激活、线粒体靶向的光动力治疗光敏剂，显著提高了肿瘤的光动力治疗效果，并有效避免了对正常组织的光动力损伤，实现了肿瘤治疗过程的实时监控，该成果发表在国际化学顶级期刊Angew.Chem.上后，受到了业内广泛关注。
该团队还利用大部分癌细胞内醌氧化还原酶（NQO1）表达量远大于正常细胞的特性，提出可以用科技手段让其具有荧光显示特质，再通过荧光探测反推癌细胞的存在。基于该理论，实验室团队开发出一套ROS荧光探针PSiR3与β-Lap的组合来进行实验，实验验证结果与临床诊断完全一致，有效验证了该检验方法的可靠性，该研究同样被Angew.Chem期刊收录。
实验室团队在光动力疗及肿瘤荧光诊断方面所取的突破性成果，为肿瘤早期诊断和治疗提供了可靠的技术手段，为光动力疗法的普及与推广铺平了道路。
如果说光动力治疗团队是站在生物医学角度，不断挖掘光的应用价值，那么实验室的光电功能材料团队就是从光的本质出发，不断突破极限，找寻化学材料中的那抹最极致亮色。
当你拿起身边手机或者平板，如果是近几年的产品，那么它大概率采用的是有机发光二极管(OLED)屏幕。据实验室光电功能材料团队科研人员介绍，作为近年来电子产品广泛使用的发光材料，OLED被广泛应用于有机显示和照明等领域，经过几次迭代更新，目前已经发展到了第三代具有热活化延迟荧光性质的有机发光二极管（TADF-OLEDs）发光材料，只是这种材料在电激发下可以通过反隙间窜越过程有效捕获三重态激子的特性，而长寿命的三线态激子湮灭和固态浓度淬灭，限制了高性能TADF-OLEDs的继续发展。
针对上述问题，光电功能材料团队通过在TADF分子中集成聚集增强发射和空间位阻效应，开发了一种具有弱分子间电子交换作用、高荧光量子产率、短延迟荧光寿命和高反隙间窜越速率的非对称蓝色有机电致发光材料，可有效降低非辐射跃迁的速率和减少分子碰撞过程中三重态激子的湮灭。以该有机电致发光材料构筑的非掺杂真空蒸镀OLED表现出高效、稳定的性能，其最大发射波长为486纳米，最大电流效率为47.4cdA-1，最大功率效率为46.1mW-1，最大外量子效率为20.3%，激子利用效率为83%，在亮度为1000cdm-2时，外量子效率仍保持在19.0%。
简单来说，团队通过这项研究成果为我们带来一种高效、稳定的有机电致发光材料，让电子设备屏幕更亮的同时功耗更低，显示效果更加突出，并有可能在显示行业内引发一场技术革命。
相较于与那些和“光”打交道的团队，实验室还有很多面向化工、农业等领域的专业团队，它们科研项目名称虽不够“光鲜”，成果却特别“接地气”，并在各自产业领域发挥着至关重要作用。
例如，实验室工业催化团队基于前期顺酐选择加氢制丁二酸酐3000t/年工业示范装置达产达效的基础上，对精馏部分进行了优化，使其产能提高到6000t/年。该装置顺酐转化率达100%，丁二酸酐选择性与收率在99.5%以上，所产丁二酸酐纯度99.7%以上，达到国际最高水平。团队还开发了一种新型高硅铝比MCM-22/ZSM-35共晶分子筛催化剂，显著提高了催化剂的活性和DMM3-8选择性，并且具有易分离且环境友好的优点，该工作获授权发明并实现专利转化，转让费60万元。同样由该团队开发的另一种新型含分子筛的复合止血剂材料，授权发明专利2项并实现专利转化，转让费20万元。
在农业领域，实验室的生物化工团队基于功能微生物遗传、代谢、活性、生态的基础理论，结合有机合成化学手段，重点开展功能微生物在有机肥料、秸秆生物质发电、预消化液等方面的应用研究工作，具有明显的化学、生物学学科交叉优势。去年，该团队最新开发的“猪预消化全价饲料的研究与应用”项目通过了中国管理科学学会组织的技术鉴定。该项目建立了一套完整的液态预消化生猪全价饲料生产和应用的技术体系，研制了以种子芽酶和微生物酶构成的预消化复合酶系，开发了该饲料的工业化生产系统、自动化控制系统及液态饲喂系统，经过小试、中试，最终实现年产10万t液态预消化饲料生产线。
一个重点实验室竟能分出如此多风格迥异的团队，可见“功能分子”课题的涵盖面之广阔。目前实验室研究领域涉及生物医药、工业催化、半导体材料、生物化工等各个方面，如何在统一框架下兼顾与协调各团队的科研力量，达到百花齐放百家争鸣的效果就成为重中之重。
为此实验室聚焦化学基础科学研究，提倡“以基础研究突破为特征的应用研究”，集中了包括教育部新世纪优秀人才、青年三晋学者、山西省青年拔尖人才、山西省高校优秀青年学术带头人等各类人才，开展科研攻关。实验室又充分发挥自身科研优势，与学院、学校主管部门共同搭建了学科竞赛平台，以学科竞赛为抓手，助力化学专业创新型人才培养，通过突出基础研究特色，在国际前沿领域产出多项研究成果，实质性提高了实验室整体学术水平。
实验室负责人郭炜教授表示，下一步，重点实验室将围绕学术前沿，以国家战略、地方经济发展为目标，与国内外优秀研究团队开展深入合作研究，进一步凝练研究方向、加强团队建设，开展有组织的科研，推进实验室建设国际化。其中，肿瘤荧光诊断与靶向光动力治疗研究团队，将依托化学生物学与分子工程教育部重点实验室和功能分子山西省重点实验室，成立“山西大学肿瘤荧光诊断与光动力治疗研究院”，并联合山西省精准医学诊断与治疗中心、山西大学生物医学研究院、山西大学生物技术研究所，成立山西省协同创新中心，协同推进医药与健康事业，为我省高质量发展作出更大贡献。
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