嶗山實驗室在深海原位探測技術領域取得重要突破！成功研制出國際首套深海原位多光譜儀!

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近日，嶗山實驗室在深海原位探測技術領域取得重要突破。研究團隊成功研制出國際首套深海原位多光譜儀——RaLL（Raman—LIBS—LIF），首次實現在深海極端環境下同步獲取氣體、離子、金屬元素與生物分子信號的多模態光譜數據。為獲取深海氫能等資源的第一手原位數據打開了全新窗口，特別是為深入理解氫氣在深海極端環境中的生成與運移機制提供了寶貴的原位實測手段。

深海冷泉與熱液系統是地球深部與海洋之間物質交換的關鍵窗口，釋放的流體中富含氫氣、甲烷、硫化氫、硫酸根、金屬離子及有機組分。然而，傳統采樣分析方法難以還原真實的原位過程，尤其是在捕捉氫氣這類溶解度低、極易氧化、易逸散的氣體方面，面臨著嚴峻的技術挑戰。針對這一難題，嶗山實驗室聯合中國科學院海洋研究所、中國海洋大學、中國科學院長春光學精密機械與物理研究所、中國科學院煙臺海岸帶研究所等國內優勢單位成功研發了集拉曼光譜（Raman）、激光誘導擊穿光譜（LIBS）、激光誘導熒光（LIF）與表面增強拉曼散射（SERS）于一體的深海原位多光譜探測系統（RaLL）。

該系統通過共光路設計與時分復用技術，將四種光譜技術集成于一套耐壓艙體內，配合自主研發的卷軸式SERS/熒光基底切換機構，可在單個探測周期內實現對同一微區流體中溶解氣體、陰陽離子、金屬元素及核酸類生物分子的“同點位、多要素”探測。在此基礎上，研究團隊進一步建立了基于共聚焦拉曼顯微成像的全光譜歸一化定量分析方法，可在亞細胞尺度上追蹤氫氣、甲烷驅動無機物向有機物轉化的關鍵過程，揭示深海化能合成系統中的物質循環與生命演化路徑。

上述研究成果分別以封面文章形式發表于國際權威期刊Environmental Science & Technology和ACS ES&T Engineering，標志著我國在深海原位光譜探測領域從單一要素探測向多模態、定量化方向邁出了關鍵一步。這一進展為深海極端環境研究、清潔能源勘探及生命起源探索奠定了關鍵技術基礎。

文章鏈接：

1. Lianfu Li, Zhicheng Wang, Yuandong Li, Zhendong Luan, Haoran Meng, Bowei Li, Yuan Lu, Kang He, Zengfeng Du, Kai Cheng, Xiangnian Shang, Wangquan Ye, Shichuan Xi, Siyu Wang, Wanying He, Xiaoxiao Guo, Yiyi Jiang, and Xin Zhang*. ACS ES&T Engineering 2026, 6 (2), 931-942. DOI: 10.1021/acsestengg.5c01038.

2. Wanying He, Mengna Li, Minxiao Wang, Xiaoxiao Guo, Hao Chen, Zhaoshan Zhong, Shichuan Xi, Lianfu Li, Yitong Zhang, Jintao Zhuo, Zengfeng Du, Zhendong Luan, Chaolun Li, Xin Zhang*. Confocal Raman microscopy quantitatively reveals subcellular metabolic adaptation mechanisms of deep-sea mussels to methane deprivation. Environmental Science & Technology. 2025, 60(3): 2578-2589. DOI: 10.1021/acs.est.5c13105.

• 信息來源:嶗山實驗室。

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