化學(xué)發(fā)展何去何從[1](文件)
【正文】 應(yīng)對(duì)于性能的影響。充分認(rèn)識(shí)和徹底了解人類(lèi)和生物體內(nèi)分子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，無(wú)疑是21世紀(jì)化學(xué)亟待解決的重大難題之一。這些方法使得研究者們不通過(guò)改變產(chǎn)生某一蛋白質(zhì)的基因密碼就可以研究它們的功能，為開(kāi)創(chuàng)化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)，化學(xué)基因組學(xué)（與生物學(xué)家以改變基因密碼來(lái)研究的方法不同）奠定基礎(chǔ)。⑤ 搞清楚牛、羊等食草動(dòng)物胃內(nèi)酶分子如何把植物纖維分解為小分子的反應(yīng)機(jī)理，為充分利用自然界豐富的植物纖維資源打下基礎(chǔ)。⑧ 了解從化學(xué)進(jìn)化到手性和生命起源的飛躍過(guò)程。當(dāng)尺度在十分之幾到10 nm的量級(jí)，正處于量子尺度和經(jīng)典尺度的模糊邊界（fuzzy boundary）中，有許多新的奇異特性和新的效應(yīng)，新的規(guī)律和重要應(yīng)用，值得理論化學(xué)家去探索研究。在納米尺度，熱運(yùn)動(dòng)的漲落和布朗運(yùn)動(dòng)將起重要的作用。這一現(xiàn)象為新型常溫催化劑的研制提供了基礎(chǔ)，有非常重要的應(yīng)用前景。當(dāng)納米微粒的尺度小于此平均自由途徑時(shí)，電流或熱的傳遞方式就發(fā)生質(zhì)的改變。其實(shí)，造成環(huán)境污染的不僅僅是化學(xué)，更重要的是森林破壞，水土流失，沙漠化和沙塵暴，汽車(chē)尾氣排放，煤燃燒等?；瘜W(xué)家已提出綠色化學(xué)的奮斗目標(biāo)。所以納米分子和材料的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的基本規(guī)律是21世紀(jì)的化學(xué)和物理需要解決的重大難題之一。③ 當(dāng)代信息技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了納米尺度磁性(nanoscale magnetism）的研究。② 納米粒子的比表面很大，由此引起性質(zhì)的不同。以后熔點(diǎn)隨尺度變小而下降，到5 nm時(shí)為100 ℃。⑩ 蛋白質(zhì)和DNA的理論研究。如何徹底了解大腦的結(jié)構(gòu)和功能將是21世紀(jì)的腦科學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、信息和認(rèn)知科學(xué)等交叉學(xué)科共同來(lái)解決的難題。③ 光合作用的機(jī)理──活分子催化劑葉綠素如何利用太陽(yáng)能把很穩(wěn)定的CO2和H2O分子的化學(xué)鍵打開(kāi)，合成碳水化合物［CH2O]n，并放出氧氣，供人類(lèi)和其他動(dòng)物使用。② 化學(xué)遺傳學(xué)為哈佛大學(xué)化學(xué)教授Schreiber所創(chuàng)建。以上各方面是化學(xué)的第二個(gè)根本問(wèn)題，其迫切性可能比第一個(gè)問(wèn)題更大，因?yàn)樗墙鉀Q分子設(shè)計(jì)和實(shí)用問(wèn)題的關(guān)鍵。又如目前高分子纖維達(dá)到的強(qiáng)度要比高分子中的共價(jià)鍵的強(qiáng)度小兩個(gè)數(shù)量級(jí)。但實(shí)際計(jì)算困難很多，現(xiàn)在對(duì)結(jié)構(gòu)和性能的定量關(guān)系的了解，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。但目前這些理論方法對(duì)描述復(fù)雜化學(xué)體系還有困難。過(guò)渡態(tài)、活化能和勢(shì)能面等都是根據(jù)不含時(shí)間的薛定諤第一方程來(lái)計(jì)算的。五、21世紀(jì)化學(xué)的四大難題（第一個(gè)世紀(jì)難題）：建立精確有效而又普遍適用的化學(xué)反應(yīng)的含時(shí)多體量子理論和統(tǒng)計(jì)理論。其實(shí)化學(xué)家心目中是有自己的奮斗目標(biāo)的，只是不愿多說(shuō)。到了21世紀(jì)，世界數(shù)學(xué)家協(xié)會(huì)提出七大數(shù)學(xué)難題，籌集了700萬(wàn)美元，懸賞100萬(wàn)美元給每一個(gè)難題的解決者。所以化學(xué)與生物學(xué)也是互相促進(jìn)的。道爾頓的原子論和門(mén)捷列夫的化學(xué)元素周期律對(duì)于20世紀(jì)玻爾建立原子的殼層結(jié)構(gòu)模型具有十分重要的借鑒作用。這也是化學(xué)不被認(rèn)同的理由之一。世界著名的Nature雜志也為化學(xué)家鳴不平，在2001年 發(fā)表了社論說(shuō)：“化學(xué)的形象被其交叉學(xué)科的成功所埋沒(méi)”。內(nèi)行人知道分子生物學(xué)正是生物化學(xué)的發(fā)展。
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