近日，由科技部主办，科技部火炬中心承办，浙江省科技厅、杭州市人民政府共同协办的2022年全国颠覆性技术创新大赛总决赛在杭州落幕，由物理与电子科学学院院长、精密光谱科学与技术国家重点实验室主任程亚教授领衔的项目从全国2800多个优质项目中突出重围，斩获总决赛最高奖：优胜奖。
程亚教授团队此次参赛的项目为《高通量光化工芯片激光制造及应用研究》，项目瞄准化工制药企业产业的转型痛点，研发超快激光微纳加工技术制造高通量深紫外光化学反应芯片，具有安全、高效、清洁、可定制化等独特优势，填补了国内外技术空白，具有广阔的市场应用前景。
化工制药及相关的流程产业是我国支柱产业之一，传统化工制药行业存在“设备占地面积广，土地资源利用率低”“原料利用率低，产品质量稳定性差”“三废排放高，环境污染严重”等显著痛点，甚至由此导致了化工、制药行业发生了系列重大安全事故。近年来，在传质传热、选择性、清洁生产以及安全性等方面具有独特优势的流动化学，被国际学术界遴选为化学领域的十大新兴技术之一，基于流动化学的微通道式反应器，可将传统化工产业的大型反应器系统缩微集成为占地面积小、安全性高的桌面式微型化工器件。然而，当前基于流动化学的商业化微化工器件技术复杂，结构精度低，价格和维护成本昂贵，被国外公司垄断，且连续流光化学反应绝大多数的研究都集中于可见光和中长波的紫外光，现有国内外化工芯片均无法满足深紫外光化学反应的要求，因此，急需发展深紫外波段高通量光化学芯片制造技术。本项目瞄准化工制药企业产业转型痛点，利用超快激光微纳加工技术制造高通量深紫外光化学反应芯片，集安全、高效、清洁、可定制化等独特优势于一身，国内、国外尚属空白。
项目负责人程亚教授自2001年起，在日本理化学研究所（日本最大研究机构）与同行科学家开展了玻璃内部三维制造的挑战性研究，于2003年初步实现该目标并作为第一作者总结了该方面成果。基于这一技术来源，程亚教授率领团队在该领域持续攻关二十年，发展了独特的超快激光 “超限制造”变革性技术，同时针对该技术产业应用开展攻关，解决一批原理与工程难题，成为世界首家应用该技术制造产业级高端化工芯片的团队。项目团队构建了世界领先水平的超快激光“超限制造”三维内雕技术研发平台系统，掌握了大尺寸、高精度、跨尺度三维微纳化工芯片的定制化制造能力，打破了国外企业对相关制造装备、关键器件和核心技术的垄断，并和国内相关公司联合打造了初步具备工业化应用雏形的“超限制造”药物连续合成原型机，相比传统间歇釜式工艺，实现了反应停留时间缩短2个量级、占地面积缩小2个量级、原料利用率大幅提升、三废大幅下降，安全性得到本质提升，为药物连续制造和智能制造开拓了另辟蹊径的技术路线，实现换道超车。
项目团队基于以上技术，为我国化工制药行业向安全、高效、绿色环保的连续流工艺变革升级提供了关键核心器件与核心技术保障，项目构建的超快激光三维内雕制造平台平稳无故障运行近20个月，在核心关键指标上实现了全面优于国际同类设备，满足了高效、高精度和定制化生产的产业应用需求，为实现化工制药产业形态的全新“升级”提供了可能。迄今，团队已为多家企业和科研机构研制定制化微纳反应器21套，不同构型规格的三维微纳化工芯片298片。在此基础上，与上海上药第一生化药业有限公司、风火轮（上海）生物科技有限公司达成深紫外光化学反应原型芯片合作意向，围绕联芳基化合物类药物、维生素D3两大核心药物开展深紫外连续流工艺研发，实现对现有制药工业的转型升级，进而打造新型高端绿色制药产业。据悉，全国颠覆性技术创新大赛采用“公开海选”和“揭榜挂帅”两种方式，面向社会公开征集具有颠覆性技术苗头的项目参赛，旨在“挖掘具有战略性、前瞻性、创造性的颠覆性技术方向，推动颠覆性技术创新与突破，在全社会营造颠覆性技术创新的良好生态，带动我国原始创新能力和产业竞争力提升，为我国实现高水平科技自立自强和经济高质量发展提供强大动力引擎”。本届比赛共有来自全国各地重点高校、知名科研院所、行业龙头企业、新兴创新企业的2800多个技术项目报名参赛，经过半年角逐，其中157项具有颠覆性可能的优质项目晋级杭州总决赛。总决赛采用两轮投票方式，最终74个项目获得优胜，进入科技部颠覆性技术备选库。来源｜科技处 物理与电子科学学院
图文｜李丹 汪旻
编辑｜吴潇岚