技術(shù)前沿

　　本報(bào)訊（記者史玉成）當(dāng)人們拿到一個(gè)樣品時(shí)，如何獲得樣品的準(zhǔn)確化學(xué)組成，是大家經(jīng)常需要面對(duì)和關(guān)注的問(wèn)題。中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院化學(xué)所易洪和美國(guó)紐約大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，樣品成分的真值存在于樣品分子的均勻分布之中，并且提出了“物質(zhì)的量測(cè)量中心定律”。他們還進(jìn)一步指出，在微觀水平上，阿伏加德羅定律不成立。相關(guān)成果日前發(fā)表于《美國(guó)分析化學(xué)雜志》。

　　據(jù)易洪介紹，他們調(diào)查了樣品成分的真值在化學(xué)測(cè)量過(guò)程中是如何變化的，發(fā)現(xiàn)樣品成分的真值存在于樣品分子的均勻分布之中，提出了“物質(zhì)的量測(cè)量中心定律”。該定律表明：樣品分子布居的均勻性代表分析中樣品成分的測(cè)量準(zhǔn)確度。研究人員從均勻樣品的任何均勻子樣品其組成相同這一公理出發(fā)，結(jié)合構(gòu)想的樣品均勻化思想實(shí)驗(yàn)，對(duì)物質(zhì)的量測(cè)量中心定律給出了數(shù)學(xué)證明。他們還認(rèn)為，在物質(zhì)的成分測(cè)量中，操縱和控制樣品分子是確保實(shí)現(xiàn)樣品成分真值的必要條件。

　　測(cè)定物質(zhì)的組成是化學(xué)研究的主要課題之一，化學(xué)成分測(cè)量的核心目標(biāo)是確定樣品的真值。世界上，每天人們都要做各種物質(zhì)成分的測(cè)量。例如，醫(yī)療中化學(xué)成分測(cè)量、食物中營(yíng)養(yǎng)成分和添加物成分測(cè)量以及環(huán)境污染物成分測(cè)量等。測(cè)量結(jié)果的真實(shí)準(zhǔn)確是人們關(guān)注的中心問(wèn)題。如果把同一個(gè)樣品，送給國(guó)際上10個(gè)先進(jìn)國(guó)家的權(quán)威實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化學(xué)成分測(cè)量就可能有10個(gè)不同的測(cè)量值，這就產(chǎn)生了測(cè)量結(jié)果的不一致性問(wèn)題。如果測(cè)量結(jié)果在允許的誤差范圍之內(nèi)，人們一般并不會(huì)去追究測(cè)量結(jié)果的不一致性。這是因?yàn)槿藗兊臏y(cè)量技術(shù)能力和認(rèn)知水平或測(cè)量目標(biāo)往往不能或不是去實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品成分真值的追求。通常的做法是，將這10個(gè)測(cè)量結(jié)果的某種平均值作為樣品成分的公認(rèn)參考值，把它當(dāng)成“被測(cè)量”的值，但這不是樣品成分的真值，因此，化學(xué)測(cè)量結(jié)果的溯源性和哲學(xué)基礎(chǔ)受到質(zhì)疑。

　　在實(shí)際測(cè)量中，人們往往強(qiáng)調(diào)測(cè)量結(jié)果的不確定度和溯源性，而忽視了對(duì)實(shí)現(xiàn)“被測(cè)量”真值的理論探討。事實(shí)上，當(dāng)人們測(cè)量一個(gè)由大量原子分子組成的樣品成分時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)被測(cè)樣品成分的真值是一個(gè)沒(méi)有解決的科學(xué)問(wèn)題。易洪課題組的研究可以說(shuō)解決了這樣一個(gè)問(wèn)題。審稿人對(duì)該文章的評(píng)價(jià)是：“作者成功地提出了物質(zhì)的量測(cè)量中心定律。通過(guò)確證數(shù)值模型，文章以結(jié)果的真實(shí)性和可靠性使讀者信服。在進(jìn)行這項(xiàng)研究中，作者做出了值得稱道的工作?！?/p>

　　物質(zhì)的量是國(guó)際單位制中7個(gè)基本量之一，摩爾是物質(zhì)的量的單位。一摩爾物質(zhì)所包含的實(shí)物粒子數(shù)被稱為阿伏加德羅常數(shù)。此前，易洪課題組在準(zhǔn)確測(cè)量阿伏加德羅常數(shù)實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)了自然豐度單晶硅摩爾質(zhì)量的測(cè)量方法存在系統(tǒng)誤差，它導(dǎo)致自然豐度單晶硅摩爾質(zhì)量偏小1.0×10-6，并提出了準(zhǔn)確測(cè)量摩爾質(zhì)量的新判據(jù)和物質(zhì)的量測(cè)量均勻性原理。物質(zhì)的量測(cè)量中心定律的發(fā)現(xiàn)為準(zhǔn)確測(cè)量物質(zhì)的組成提供了理論基礎(chǔ)。