【正文】 形成中選擇性控制、高選擇性形成共價鍵反應(yīng)的設(shè)計、功能分子構(gòu)建的研究中，通過研究過渡金屬催化下碳碳重鍵、碳雜重鍵、聯(lián)烯的選擇性斷裂、形成過程，研究過渡金屬催化下構(gòu)建碳碳鍵、碳氟鍵的選擇性，揭示催化體系中配體的配位原子，配體結(jié)構(gòu)、骨架的變化與催化體系中金屬中心的變化，以及底物活性的變化等因素對共價鍵構(gòu)建中選擇性的影響。在多孔催化與吸附分離體系的研究中，以我們在國際上率先建立的多孔材料合成反應(yīng)數(shù)據(jù)庫和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，將實驗合成與理論模擬相結(jié)合，開展功能導(dǎo)向的多孔材料結(jié)構(gòu)設(shè)計與定向合成的理論研究；利用各種先進的原位表征技術(shù)（如SAXS、HRTEM、UVRaman、NMR 等）揭示多孔功能材料晶化過程中選擇性構(gòu)筑及形成機制；建立功能結(jié)構(gòu)合成之間的關(guān)系與規(guī)律；在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)多孔功能體系的功能調(diào)控，設(shè)計構(gòu)筑一批具有優(yōu)異催化與吸附分離性質(zhì)的多孔功能材料。技術(shù)途徑： 發(fā)揮我們在單分子表面自組裝研究方面的經(jīng)驗積累和研究特長，通過研究分子基底相互作用和分子間相互作用對于表面自組裝過程的影響，建立發(fā)展利用表面自組裝過程實現(xiàn)分子納米結(jié)構(gòu)定向構(gòu)筑的方法。在此基礎(chǔ)上，解決功能體系定向設(shè)計與構(gòu)筑的關(guān)鍵科學(xué)問題。通過項目的實施，提升我國化學(xué)學(xué)科前沿科學(xué)研究水平和國際地位，培養(yǎng)一批高層次的研究人才，形成在國際上有重要影響的研究群體和基地，為促進化學(xué)以及信息、環(huán)境、能源、材料、農(nóng)業(yè)及生命等領(lǐng)域的迅速發(fā)展提供相關(guān)科學(xué)基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計構(gòu)筑功能分子的圖案化納米結(jié)構(gòu)，并研究圖案化分子聚集體的新奇物理化學(xué)性質(zhì)。在創(chuàng)建光電功能配合物體系方面，基于分子工程學(xué)思想，針對功能的需求，利用量子計算化學(xué)和分子力學(xué)等方法設(shè)計合適的無機（金屬）和有機（配體）構(gòu)筑單元，探索基塊間識別與自組裝規(guī)律，構(gòu)筑具有特定光電功能的零維分子或團簇、一維鏈、二維層、三維骨架以及類四級結(jié)構(gòu)配合物。利用現(xiàn)代分析手段，通過產(chǎn)物結(jié)構(gòu)、反應(yīng)中間體以及反應(yīng)跟蹤等研究反應(yīng)過程，了解催化體系、底物活性等與選擇性關(guān)系，并由此設(shè)計、發(fā)展若干新型選擇性構(gòu)建共價鍵的方法。掃描探針顯微技術(shù)（SPM）及其它單分子納米表征技術(shù)的發(fā)展為深入研究表界面自組裝規(guī)律、表界面結(jié)構(gòu)及電子結(jié)構(gòu)提供了有效手段；在國際上率先建立的多孔材料合成反應(yīng)數(shù)據(jù)庫和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫為多孔功能體系的定向設(shè)計與構(gòu)筑提供了重要基礎(chǔ)；長期的研究表明，通過配體的配位原子、空間和電子效應(yīng)可以實現(xiàn)對金屬配合物性質(zhì)的調(diào)控。研究內(nèi)容： 表界面是眾多功能體系的基本結(jié)構(gòu)單元。研究表面單分子的形態(tài)，分子基底相互作用對表界面單分子的性質(zhì)的影響；分子組裝體中分子間非共價鍵的種類、性質(zhì)、定性與定量描述，以及各種非共價鍵間的相互作用研究；溶劑、濃度、溫度、光、電等外場環(huán)境條件對于組裝結(jié)構(gòu)的調(diào)控。3. 功能分子體系的表界面基礎(chǔ)研究。研究內(nèi)容： 開展催化與光電功能體系表界面分子工程研究，針對國家在可持續(xù)能源、資源開發(fā)與高效利用、環(huán)境保護、先進信息技術(shù)與材料等方面的戰(zhàn)略需求，系統(tǒng)研究催化及光電功能體系中表界面結(jié)構(gòu)、能級結(jié)構(gòu)的化學(xué)調(diào)控及構(gòu)效規(guī)律，利用高真空、低溫STM，時間分辨光譜等方法在分子水平上研究表界面結(jié)構(gòu)與電子性質(zhì)對分子選擇性催化轉(zhuǎn)化與能量轉(zhuǎn)化過程的影響規(guī)律。3. 研制對C1 至C3 醇氧化具有高活性的燃料電池催化陽極，研制對氧還原反應(yīng)具有高選擇性和高活性的燃料電池催化陰極，探索解決直接醇燃料電池中醇透膜導(dǎo)致電池性能下降問題的新途徑。在計算機輔助下，開展功能導(dǎo)向無機多孔材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計與定向合成理論方法的研究，為指導(dǎo)具有高效催化與吸附和分離性能的新型多孔功能體系的定向設(shè)計與合成提供理論基礎(chǔ)。2. 多孔功能材料合成反應(yīng)機理的研究。4. 多孔功能體系的功能調(diào)控。研究內(nèi)容： 以在材料、能源、信息和環(huán)保等領(lǐng)域有重大應(yīng)用的特定化學(xué)和物理功能為導(dǎo)向，通過配位化學(xué)、凝聚態(tài)物理和材料科學(xué)等學(xué)科的相互交叉和滲透，充分發(fā)揮及應(yīng)用物理的譜學(xué)實驗方法及量子化學(xué)理論，特別是從物理和化學(xué)原理涉及的微觀結(jié)構(gòu)和成鍵規(guī)則，進行超分子化學(xué)體系的理論設(shè)計和功能的闡明，建立光電功能配合物體系的定向設(shè)計與構(gòu)筑的相關(guān)理論。在合成及實驗基礎(chǔ)上，深入闡明單分子磁性與結(jié)構(gòu)相互關(guān)系；利用磁性分子工程（量子隧穿效應(yīng)，伊辛模型和磁軌道正交和組態(tài)相互作用），調(diào)變金屬離子和配體間交換和自旋取向，以及通過對磁性分子在空間中排布方式的調(diào)控，探索低維配合物型分子磁體的形成過程和磁性的規(guī)律，開發(fā)新的單鏈磁體、單分子磁體、高低自旋轉(zhuǎn)換體系、具有納米結(jié)構(gòu)的分子磁體等。研究內(nèi)容： 為探索金屬中心氧化態(tài)、金屬有機化合物構(gòu)型、配體邊臂參與對金屬有機化合物反應(yīng)功能的影響等關(guān)鍵科學(xué)問題，我們將依據(jù)分子工程學(xué)研究思路設(shè)計和合成活性金屬有機化合物，通過對金屬中心及配體的調(diào)節(jié)對金屬有機化合物的反應(yīng)性能的進行控制，發(fā)展從活性金屬有機化合物出發(fā)的有機功能分子及聚合物材料合成新方法。設(shè)計并合成具特定電子及立體效應(yīng)的輔助配體，如強給電子性的碳二賓配體、具特大空阻的含硫Pincer 配體、軟硬配位原子結(jié)合的二齒及三齒配體，利用配體的立體效應(yīng)調(diào)節(jié)金屬中心構(gòu)型，重點考察金屬雜環(huán)化合物、低配位3d 過渡金屬卡賓化合物、金屬碳二賓化合物等與官能團化的不飽和烴、金屬有機試劑、氧化劑和還原劑的反應(yīng)，探索金屬有機化合物的構(gòu)型對其化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)影響的規(guī)律，開發(fā)新型、高效的具促進分子轉(zhuǎn)化功能的金屬有機化合物催化劑。豐富、完善對共價鍵構(gòu)建選擇性控制的手段，在選擇性構(gòu)建共價鍵方面發(fā)展新方法學(xué)，在共價鍵構(gòu)建選擇性的理論以及新型共價鍵構(gòu)建反應(yīng)設(shè)計開發(fā)方面取得標志性的成果。2．以發(fā)展高選擇性形成共價鍵反應(yīng)為目標，結(jié)合我們以往在反應(yīng)選擇性研究的理解以及我們對聯(lián)烯、碳碳重鍵、碳雜重鍵反應(yīng)的認識，理性設(shè)計高選擇性形成共價鍵反應(yīng)。開發(fā)以功能為導(dǎo)向多孔骨架結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法；制備一些特殊功能和結(jié)構(gòu)的無機材料，包括具有特定形貌及復(fù)合晶相結(jié)構(gòu)的氧化鈦納米結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)與性能可控的表面量子結(jié)構(gòu)，具有新穎結(jié)構(gòu)和組成的多孔功能化合物，具有良好光電子傳化效率的超分子體系，含第二、三系列過渡金屬離子的系列單分子磁體等；掌握單組分和多組分分子在表界面的組裝規(guī)律和基本原理，認識多面體基塊通過分子識別和組裝及自組裝規(guī)律，了解制備活性金屬有機化