郜鹏，西安电子科技大学教授、博士生导师。博士就读于中科院西安光学精密机械研究所，2011年入选“中科院百篇优秀博士论文”，2012年德国“洪堡学者”，2014年欧盟“玛丽居里学者”(IEF)。主要研究方向为：超分辨光学显微、相位显微以及荧光相关光谱技术。迄今在Nature Photonics、Advance of Optics and Photonics、eLife等学术期刊发表研究论文40多篇、授权发明专利4项。发表论文被引1500次。目前是中国激光杂志社青年编委、红外与激光工程青年编委、全息光学委员会委员、生物光子学委员会高级会员、波兰自然基金委评审专家。

您目前的研究重点是什么？

光学显微技术自提出以来，便成为人类探索微观世界的重要手段。相比于电子显微镜，光学显微镜具有对样品损伤小（可进行活体样品成像）、可对特定化学结构（借助荧光标记）进行特异性成像等优点，一直为生物医学研究者所青睐。

我的课题组目前主要从事先进光学显微成像与光谱技术的相关研究。具体包括：

(1)超分辨光学显微：传统的荧光显微成像受到光学衍射极限的限制，分辨率只有200纳米左右，不能满足观测样品细节的要求。因此，如何突破光学衍射极限，进一步提高光学显微技术的分辨率，一直是物理学的研究热点。

(2)相位显微：由于活体生物样品对可见光是透明的，在普通显微镜下的图像对比度很低。相位显微成像技术利用光波的相位分布，不仅可以高衬度地观测透明样品，而且可以定量获得样品的三维形貌或折射率分布，该技术无需荧光标记，可以在天然状态下对活体细胞进行长时间跟踪观测，以研究细胞的生长、分裂、死亡等生命过程。

(3)荧光相关光谱技术（FCS）：该技术通过测量微粒经过聚焦光斑时引起的强度起伏，能够以微秒量级的时间分辨率和纳米量级的空间分辨率测量蛋白质等微粒的直径、浓度及不同微粒之间的相互作用。该技术有望从分子层面揭示诸多生命活动的微观机制。

所有科研经历中，哪一段对您的科研工作影响最大？

攻读博士的经历对我的科研影响最大。我在中科院西安光学精密机械研究所攻读博士学位时，姚保利老师细致严谨的治学态度，孜孜不倦的工作精神，以及从不为了申请项目而频繁更换研究方向的科研品质，都给我留下了深刻的印象。

研选题方面，姚老师目光透彻、独到，其课题组的多个研究方向近年来都产生了诺贝尔奖。姚老师经常提醒我们：“自由探索是好的，但一定要做有意义的研究，也只有这样，我们的工作才会最终被大家认可；一项优秀的科研成果需要不断向极限逼近，并努力实现其科学性与艺术性的有机统一”。攻读博士不仅让我收获了专业知识和科研技能，更让我养成了受益终生的学习态度和科研习惯。我也希望将这些好的态度和习惯传递给我的学生。

就您目前的研究领域而言，您最希望看到哪一方面的问题能有所突破？

我希望超分辨光学显微技术能在成像深度方面有所突破。目前，常见的超分辨显微技术（包括单分子定位显微、STED、结构光照明显微）的成像深度只有几十微米。然而，随着生物医学研究的不断深入，科学家们越来越希望实现对生物组织、胚胎进行原位超分辨成像，以揭示生命活动、疾病产生和治疗的机理，这对光学显微技术提出了更高的要求。

例如，在脑科学研究中，科学家发现神经元的形态与其功能和活跃性直接相关，若能对神经元的形貌进行原位高分辨成像，则对于揭示脑的工作机理和相关疾病的发病机制具有重要意义。然而，神经元一般分布在脑表皮100微米以下的区域，神经元树突末梢的直径一般为30～150纳米，并且经常被30～50纳米的触泡包裹。因此，实现对活体神经元以及其它样品的原位成像，需要研究成像深度在100微米以上、分辨率达几十纳米的超分辨光学显微技术。

我的课题组正在开展基于扫描结构光照明的超分辨光学显微技术，期望能够实现大成像深度下的超分辨显微成像。

能分享一些您接下来的研究计划/实验室合作计划吗？

主要有两项计划：

（1）研究新型光学显微与光谱技术，并将其应用于生物医学研究。

西安电子科技大学（西电）生命科学院田捷院长曾说：“像我们这样做显微技术的（学者），要甘愿做配角”。我很赞同田院长的说法，我们希望能够针对生物医学的具体科学问题，研究出相应的光学成像技术，并配合生物医学领域的工作者开展相应的生物医学研究。

我们将和生命科学领域的同事合作，共同研究细胞膜上受体蛋白LRP6和配体蛋白Wnt之间的相互作用，以此为例来阐明细胞通信的微观机制。在该项目中，我们将改进现有的荧光相关光谱（FCS）技术，通过轴向扫描焦点克服传统FCS中焦点与细胞膜的分离问题。该项目有望定量获得配体和受体蛋白的直径、浓度、两者的亲和力，以及其动态扩散系数等参数，为解释它们在细胞通信链条中发挥的作用提供最直接的证据。

（2）充分利用我们在光学方面的经验积累和西电在电子科学与技术方面的学科优势，研制超分辨光学显微镜、数字全息显微镜，并逐步向产业化方向推进。

随着生命科学、纳米技术以及半导体技术的发展，不同领域对光学显微镜的需求在逐步增长。据我国电子仪表行业调研：全球显微镜市场每年以7.7%的速度逐步增长，预计2020年达95.4亿美元。2015-2018年，我国每年平均出口280万台显微镜（出口金额15-20亿人民币，平均375元/台），进口显微镜3.7万台（进口金额15-20亿人民币，平均4.7万/台），每年贸易逆差高达7亿多人民币，这说明我国的高端显微镜严重依赖进口。我希望通过研究高端显微技术，并推进其向产业的转化，为改变我国显微镜市场的格局贡献一份力量。

您认为造成我国高端显微镜市场现状的主要原因是技术问题还是理论问题？

我认为有以下两点原因：

第一点，技术积累不足。显微领域的相关理论已经趋于成熟，但研制性能优良的高端显微镜需要一系列核心技术和工艺作为支撑。众所周知，国际上著名的显微镜厂商蔡司、徕卡、奥林巴斯、尼康等均具有百年以上的企业历史，并长期专注于显微镜的技术研发，优势明显。而且，与国内不同，西方国家对“技校”毕业生十分重视，待遇优渥，与一般高校毕业生不相上下。这对生产技术和工艺的提高大有裨益。

第二点，产学研结合需要进一步加强。国外显微镜厂商吸引了众多高层次人才（如博士毕业生），形成了强大的研发梯队，能够紧密跟进显微领域的最新研究成果和不同领域对显微镜的最新需求，及时研发并推出相关显微产品，以保证其在高端显微领域的领先地位。但我国大多数博士毕业生都留在了高校和科研院所工作，囿于客观环境，有些研究选题无法与一线产品研发、工业生产紧密结合，很难助力我国高端显微镜技术的发展。

需要指出的是，随着显微镜在生命科学、纳米技术、半导体技术以及教学等领域的广泛应用，我国对高端显微镜的需求将急剧增加。我相信，随着“中国制造2025计划”的启动实施，以及自主研发、技术聚焦、匠人精神等理念的不断深化，我国与国外的技术差距将会明显缩小，最终实现技术地位的根本转变。

是什么让您决定成为中国激光杂志社青年编委？

中国激光杂志社是一个活跃、高效、年轻化优势明显且具有国际视野的出版机构和出版平台。具体而言，杂志社主要有三大特色比较吸引我：(1)具有专业的英文出版平台，其英文期刊Photonics Research, Advanced Photonics的学术影响力不断提升；（2）充分利用微博、微信等线上宣传手段，推行的“光学前沿”系列会议和在线直播、“中国光学十大进展”评选活动等在国内深受好评。(3)充分激发一线青年科技工作者的潜能，更加促进了该社的工作活力。

代表性论文:

[1] Peng Gao, Benedickt Prunsche, Lu Zhou, Karin Nienhaus, and G. Ulrich Nienhaus, Nature Photonics , 11, 163-169 (2017).

[2] Vicent Mico, Juanjuan Zheng, Javier Garcia, Zeev Zalevsky, and Peng Gao * , "Resolution enhancement in quantitative phase microscopy," Adv. Opt. Photon. , 11, 135-214, (2019) .

[3] Peng Gaoand G. Ulrich Nienhaus, Opt. Lett., 42, 831-834 (2017).

[4] Peng Gaoand G. Ulrich Nienhaus, Opt. Lett ., 41, 1193-1196 (2016).

[5] Peng Gao, Giancarlo Pedrini, Cuo Zuo, and Wolfgang Osten, Opt. Letts. , 39, 3615-3618 (2014).

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