氣溶膠是大氣中固態、半固態與液態顆粒的總稱，粒徑可從幾納米到數百微米，組成涵蓋有機物、無機物、生物分子與生物體等多種組分，且具有擴散性強、折光性好等特點。氣溶膠的物理化學性質與動態變化，對氣候、空氣污染、環境工程、軍工制造、生物化學循環與人類生命健康具有重要意義。實現氣溶膠物理化學性質與動態變化精細表征是氣溶膠領域的前沿課題，要求建立懸浮單氣溶膠的高端研究平臺。基于氣溶膠單顆粒懸浮技術的高端測量平臺，深刻認識氣溶膠表界面反應機制，準確判斷氣溶膠相變過程，時時跟蹤氣溶膠非平衡過程，精準測量有機氣溶膠的飽和蒸氣壓，實現氣溶膠理化性質廣泛而準確的計量，構建氣溶膠理化性質的標準測量方法，搭建自主化測量平臺，是國家高端儀器研發與國產化亟待解決的前沿課題。

當前氣溶膠的表征方法均處于單打獨斗的測量狀態，無法對單氣溶膠進行多性質、多維度、長時間的觀測，存在較大局限。2018年榮獲諾貝爾獎的光鑷技術，作為最前沿的量子計量技術，可以對懸浮單液滴進行長時間精準測量。通過同時測量液滴受激拉曼信號與模態，實現粒徑、折射率的絕對測量，進而得到飽和蒸氣壓等理化性質。同時測量液滴自發拉曼，還可以觀測液滴的化學組成演變。

負責人通過在光鑷技術近十幾年的實踐與應用，實現了高精度測量，粒徑誤差小于1nm，折射率誤差小于0.0002，并且能夠以天為單位，長時間穩定測量。本項目的目標是基于光鑷技術的成長與積淀，建立氣溶膠理化性質的標準測量裝置與測量方法，優化當前原理樣機的光學與工程設計，提升裝置的穩定性，實現氣溶膠光鑷懸浮單顆粒測量技術的工程化與商業化。此外，作為拓展性目標，通過測試，采用國產元器件，推進高端儀器的國產化。

光鑷測量裝置具有廣闊的市場前景。不僅為研究氣溶膠的理化性質和環境影響提供了新手段，也可以為發動機研發，生物化學戰劑效果提供新啟示，還可用于檢測和分析環境、藥物、食品等液體樣品中的微粒物質，為相關行業提供質量控制提供新標準。根據國際權威機構的預測，全球氣溶膠監測市場年均增長率為8.2%。該方法具有明顯的技術優勢和應用潛力，可滿足不同領域對氣溶膠監測的需求。

本成果已在國內外多個知名期刊發表論文，并已開展相關專利布局，基于拉曼與細顆粒物測量已擁有國家專利2項。另有3項國家專利的申請正在準備中。本成果的升級與完善已得到國家自然基金委國家重大科研儀器研制項目資助，并已與多個科研機構和企業建立合作關系，取得了良好的效果和反饋。