2021年11月26日，澳大利亚科学与工程院发布本年度27位当选院士名单，悉尼科技大学杰出教授与南方科技大学讲席教授金大勇当选澳大利亚工程院院士(Fellow of the Australian Academy of Technology and Engineering)。
今年，金教授还作为纳米生物技术领域的学科带头人荣获了澳大利亚桂冠学者这一殊荣（和四百六十万澳币的人才项目资助）。他在过去十年间在物理，化学，材料和生物领域发表了二十余篇高被引论文，被引频次在Web of Science™中位于交叉学科前1%，从而成为今年科睿唯安“高被引科学家”。
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金大勇院士说：“这些荣誉是对其团队在生物光子学和纳米光子学领域多年深耕的认可。”
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澳大利亚工程院发布的新闻中是这样概括介绍金大勇教授的成就：
他是一位广受赞誉的科学家，他开发了生物医学、分析和成像设备，可以更早地发现疾病，包括癌症。金大勇教授团队一直站在抗击新冠肺炎(COVID-19)的科研最前沿，开发了一种针对唾液快速检测技术，可在10分钟内检测到病毒。
为帮助大家更快地了解金大勇教授重大科研成果发展历程，我们特作了如下整理和简析（部分内容摘录自南方科技大学、Light 人物采访）： 为了保障飞机夜间着陆，机场会设置灯信标用来标志和指示机场位置，它使驾驶员在夜间几十公里外能够用肉眼直接探测到机场方位。当我们探索生物细胞时，如果也有信标灯，将能够更加准确和有效地找到诊断疾病和治疗药物的“着陆跑道”。 英文科技期刊Opto-Electronic Advances（光电进展）编委、悉尼科技大学金大勇教授是该研究方向的杰出代表，他多年的梦想就是通过打造活细胞功能成像从而勾画出“细胞器互作的街景地图”。他的团队围绕纳米颗粒，利用稀土高掺杂，光学上转换，和时间与偏振调制等技术方法，从而实现对单颗粒纳米探针的功能化和超分辨示踪与观察。而这些能进入细胞的纳米颗粒，就是观测细胞的信标灯。
将上转化纳米晶体材料运送到细胞内的目标点，用红外光穿过生物组织照亮这些“点”，然后这些“点”发出可见光和紫外光，很容易与背景光进行区分，就成为了细胞中的“信标灯”。这就是上转换生物光子技术。由于这些纳米点都非常的小，甚至达到单分子水平，加之它们独特的非线性光学特性，从而实现了多模态的超高分辨率的显微镜成像。
但是由于之前所用上转换纳米晶体的吸收和转化效率不高，因此它的发光亮度十分微弱，就像黑夜里暗淡的星光，看不清楚，无法成为合格的“信标灯”，因此在应用中受到严重的束缚。
2013年，金大勇教授团队开发了一种“Super Dots”（超点），通过利用光子晶体光纤实现高密度的能量激发，在世界上首次实现了稀土高掺杂上转换纳米晶体。每一个颗粒的亮度比之前材料提高了2-3个数量级。从而点亮了暗淡的星光，成为了探索细胞未知领域的“信标灯”[1]。
之后的数年间，他们又攻克了多个科学技术难题，将其研发的Dots系列进一步发展完善。2014年，实现了对其发光寿命的精准调控，从而开发出了系列时间寿命编码的“Tau-Dots”，它们交替发光来实现多个目标生物细胞、亚细胞成分和病原体DNA分子的高通量同时检测[2]。2016年，金教授的团队开创性的实现了对50纳米以下的异质掺杂的纳米晶体“Hyper Dots”，包括尺寸、形状、表面和掺杂位置等多参数，在三维空间的精确控制，从而使得单个“Dot”构建成纳米机器成为可能[3]。2017年，金大勇教授团队发现可以利用两束光使单颗粒“Super Dots”出现非线性光子雪崩现象并通过受激辐射实现光开关，从而为上转换超分辨率成像开启了新的研究方向[4]。2018年，他的团队有报道了，通过掺杂位置调控后，超小的（10纳米）上转换材料可以在温度升高的时候亮度极具增强，从而对温度变化非常敏感，从而开发了纳米级温度测量的温度探针，被命名为“Thermal Dots” [5]。同年，他们展示了单个颗粒的发光显著提高可视度，甚至通过显微镜用肉眼就能看到这些纳米“信标灯”[6]。
图1 用于超分辨率纳米显微镜的“Super Dots”——超出衍射极限[4]
图2 在明场显微镜下，肉眼可直接追踪观察单颗粒上转换纳米粒子[6]
目前，金大勇教授团队正利用这项技术，计划用“信标灯”绘制出亚细胞互作和单分子功能全景图，从而构建活细胞成像和细胞器互作成像的“谷歌街景图”。有了这张清晰、快速、深层的活体细胞成像图，生物学家就可以进一步深入获得细胞内分子交通的"街道分布"，这将有助于解码错综复杂的生命科学，并指导我们认识疾病的形成，开发治疗疾病的潜在方法。
2020年，面临全球新冠疫情的挑战，他的团队开发了针对新冠病毒抗原的快速检测，在此前Dots系列的研究基础之上，开发出以“Super Dots”光学信号放大为基础的全新的试剂、仪器和方法。在此方法中，用类似肥皂水的试剂将病毒裂解几秒钟后，每个病毒会释放数百个蛋白质分子，包括表面的刺突抗原分子。然后，利用具有数千发光中心的“Super Dots”，通过光放大每个抗原分子，从而显著提高检测灵敏度。 自新冠疫情以来，该技术经过科研团队和产业团队协作优化，已经应用于检测无症状人群中的病毒抗原，结果表明，新的检测方法灵敏度比目前市场上的抗原检测方法要高两个数量级以上。该技术可在10分钟内获得检测结果，且每次检测的成本预计不超过25澳币。目前该技术正在西澳珀斯的一个公司进行产业化。 2021年11月26日，澳大利亚工程院公布了本年度增选的27位院士，名单中包括杰出的科学工程学家，科技企业、科技教育与政府部门在科学工程技术领域中的领袖。金大勇教授凭借其在超分辨显微成像方面的核心技术和在新冠检测方面的创新性技术转化成功入选。悉尼科技大学新任校长（原常务副校长）Andrew Parfitt 同届当选。
在最新的研究成果中，金大勇教授向我们展示了“Super Dots”不仅能作为生物细胞中的“观测信标灯”，而且在激光光镊的作用下能够产生离子之间的谐振和增强，从而为纳米光镊技术提供新的机理和思路[7]。该系列研究目前已扩展到活体细胞中的纳米尺度机械力测量。
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