【正文】 單個(gè) DNA 高分子拉伸響應(yīng)相抗衡的力 的測(cè)量 ，以及在拉伸流變和電泳時(shí)分子的可見(jiàn)形變的測(cè)量。這些系統(tǒng)的集合實(shí)際上往往產(chǎn)生動(dòng)力學(xué)的截留狀態(tài)的結(jié)構(gòu)，預(yù)見(jiàn)性的越過(guò)動(dòng)力學(xué)狀態(tài)的能力可能導(dǎo)致有用結(jié)構(gòu)的范圍更寬。一般的挑戰(zhàn)包括滯后，循環(huán)，狀態(tài)的動(dòng)力學(xué)捕集，興趣的刺激素的可控靈敏度，以及甚至在稀的大分子濃度下的傳動(dòng)裝配能力。困難會(huì)持久存在，正、負(fù)電荷的物種可以進(jìn)行非所需的聚集或絡(luò)合。雖然自組裝合成聚合物往往依靠分散力量，生物利用許多其他圖案為指導(dǎo)結(jié)構(gòu)，包括螺旋和板型的肽序列。更進(jìn)一步，共軛常常伴隨著構(gòu)想穩(wěn)定性，而這又減小溶解度，也阻礙分子特征和材料加工性。 先進(jìn)的分子識(shí)別和非共價(jià)鍵的集合。因此，在前一步中安裝的特殊功能性不會(huì)通過(guò)豐富的化學(xué)轉(zhuǎn)變而失去功能 性。這個(gè)寬度將不可避免的加強(qiáng)各學(xué)科間的聯(lián)系的重要性。信息的搜集、儲(chǔ)存、查證和顯示等功能是 這些系統(tǒng)必須完成的。例 如包括，從生物質(zhì)中制備出來(lái)的單體（如乳酸）與聚合物，從纖維素，淀粉，木質(zhì)和殼多糖等豐富的生物材料中衍生出來(lái)的聚合物復(fù)合材料。 在能源領(lǐng)域，聚合物將至少有三個(gè)廣泛的職能：作為新能源生產(chǎn)和儲(chǔ)存體系的組成部分，作為減少燃料消耗的輕便結(jié)構(gòu)材料，特別是在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，并且為 分離技術(shù)提供了更有效平臺(tái)。 包括單體前縮減生物質(zhì)（如乳酸）和聚合物和聚合物基復(fù)合材料直接源于豐富的生物材料，如纖維素，淀粉，木質(zhì)素 和 幾丁質(zhì) 。為了滿足這些不同的社 會(huì)需求，先進(jìn)的高分子材料的使用將擴(kuò)展到更多以傳統(tǒng)材料為主的領(lǐng)域。報(bào)告本身也在聚合物領(lǐng)域的教育，宣傳，擴(kuò)大參與并保持競(jìng)爭(zhēng)力方面詳述了非常有益的建議；我們?cè)谶@里不解決這些問(wèn)題。 認(rèn)識(shí)到這些巨大的挑戰(zhàn)和相應(yīng)的機(jī)遇，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì) 2022 年 8 月在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)總部通過(guò)聚合 物計(jì)劃司的材料研究所主辦為期三天的研討會(huì)。高分子科學(xué)的研究：未來(lái)十年的挑戰(zhàn)與機(jī)遇 C. K. Ober,? S. Z. D. Cheng,? P. T. Hammond,167。事實(shí)上，當(dāng)今聚合物無(wú)疑是最重要的一類(lèi)材料；它們的多重可調(diào)屬性使得它們擴(kuò)大使用最先進(jìn)的技術(shù)平臺(tái)。我們?cè)谶@的關(guān)注點(diǎn)是專(zhuān)門(mén)的研究課題和擺在我們面前的令人振奮的機(jī)遇。這反過(guò)來(lái)也集體的進(jìn)步在高分子的合成與設(shè)計(jì)，在分子結(jié)構(gòu)和材料的反應(yīng)關(guān)系方面的認(rèn)識(shí)，和有效地處理步驟。環(huán)保聚合物行業(yè)不僅將提供可生物降解的材料，而是一整套全面的高分子材料為基礎(chǔ)的可再生原料 。因此，成功需要繼續(xù)，聚合物科學(xué)能帶來(lái)快速的發(fā)展。一個(gè)更綠色環(huán)保的聚合物工業(yè)，不僅提供能生物降解的材料，而且是廣泛的一套亦可更新的原料為基礎(chǔ)的聚合物材料。功能性應(yīng)用需要在合成、特性和已經(jīng)合并成混合體系的光電聚合物的基本理解上創(chuàng)新。整個(gè)社會(huì)過(guò)去集體的成就將使未來(lái)關(guān)于大分子的問(wèn)題和解決方法的進(jìn)步跨越更大的寬度。既包括產(chǎn)率的提高，原子效應(yīng)合成和化學(xué)間正交協(xié)作。這代表了其中一種主題，包括努力學(xué)習(xí)聚合物合成和模仿自然體系，高度復(fù)雜的大分子像蛋白質(zhì)是一步一步的合成的，然而 卻是完美的。這些材料往往是很難制備的，特別是通過(guò)可控的聚合反應(yīng)路線，例如嵌段聚合物。尤其是，基于提出諸如 :電子載體運(yùn)輸、軟薄膜和涂層的課題的機(jī)會(huì) ， 能源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)應(yīng)用是對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的一個(gè)大挑戰(zhàn)，小組在這些復(fù)雜聚合物系統(tǒng)中強(qiáng)調(diào)了一些關(guān)鍵的進(jìn)步需要或預(yù)見(jiàn)： 生物大分子作為復(fù)雜的聚合物的模板或組分。利用帶電物種在組合中的互擴(kuò)散和伴隨的 操作如氫鍵等附加的相互作用，能夠操縱這些系統(tǒng)的形態(tài)學(xué)的能力可能導(dǎo)致在薄膜中產(chǎn)生更復(fù)雜的形態(tài)結(jié)構(gòu)。真正可逆組裝材料可以產(chǎn)生有響應(yīng)的或自適應(yīng)材料，藥物運(yùn)輸載體，生物醫(yī)用材料，以及活性保護(hù)應(yīng)用。已有的更復(fù)雜的聚合物系統(tǒng)，包括由離子，氫鍵，疏水性，范德華 力 ，和其他非共價(jià)相互作用形成的超分子結(jié)構(gòu) 。 單個(gè)鏈的性質(zhì)： 現(xiàn)有 分辨率的極限是對(duì)單個(gè)分子的進(jìn)行測(cè)量，這已經(jīng)在一定的情況下能夠做到。往往 將 當(dāng)前可應(yīng)用的有力技術(shù)，例如散射和顯微鏡，限定在可達(dá)到的范圍內(nèi)或至少要求多于一種儀器能夠達(dá)到所要的分辨率。 未充分利用和誤用的先進(jìn)工具： 有許多有力的表征工具在普遍應(yīng)用和已經(jīng)可以 (至少在計(jì)劃中 )應(yīng)用。在上述條件下，一些備受關(guān)注的目標(biāo)就會(huì)很明顯 : 一 受電子控制的聚合物 ， 系統(tǒng) 這類(lèi)高分子支撐著一系列不斷擴(kuò)張的合成材料， 包括絕 大多數(shù)的具備生物功能性的物質(zhì)。因此，對(duì)于合成路線上關(guān)鍵因素進(jìn)行深入的物理分析將會(huì)成為取得成功的唯一出路 ，這些因素可能具有更加特別的系統(tǒng)性。 四 光子，離子 和電子 ， 一些主要的技術(shù)目標(biāo)，如，更有效的電子傳輸，更 有效率的電池隔膜，更有效的水凈化裝置會(huì)由于人們對(duì)離子激發(fā)光子和分子以及氣體在聚合物內(nèi)部傳輸理論理解的加深而得到發(fā)展。對(duì)聚合物動(dòng)力學(xué)細(xì)節(jié)方面的理解缺少一些重要的情形，如，在存在流動(dòng)，相分離，結(jié)晶或膠聯(lián)的情況下進(jìn)行反應(yīng)。納米高分子材料越來(lái)越多利用相結(jié)合的自上而下的戰(zhàn)略，如光刻技術(shù)， 與自下而上的方法，如自組裝。將二維成型工藝擴(kuò)展到三維是很受期待的，但是重要的掃描，固定步驟是行不通的。有常規(guī)處理消除揮發(fā)性有機(jī)化合物 。 綜述與展望 在能源部門(mén)贊助下基本能源辦公室制訂了一份題為 “指導(dǎo)物質(zhì)和能量：五個(gè)挑戰(zhàn)科學(xué)和想象 ”的報(bào)告，對(duì)廣泛 領(lǐng)域基礎(chǔ)能源科學(xué)的重大挑戰(zhàn)已經(jīng)制定了（報(bào)告全文在 可以得到）。 Haas) Kristi Kiick (University of Delaware) Sanat Kumar (Columbia University) Christopher Li (Drexel University) Eric Lin (NIST) Tim Lodge (University of Minnesota) Lon Mathias (University of Southern Mississippi) Kris Matyjaszewski (Carnegie Mellon University) Jimmy Mays (University of Tennessee Knoxville) LaRuth McAfee (Case Western Reserve University) Scott Milner (Exxon Mobil) Gee Newkome (University of Akron) Christine Ortiz (MIT) Michael Owen (Dow Corning, retired) Stuart Rowan (Case Western Reserve University)