化學學科的發(fā)展、現(xiàn)狀與未來-資料下載頁
2025-01-14 20:13本頁面
【正文】 用的？生物固氮 —— 豆科植物的根瘤菌能打開非常穩(wěn)定的氮分子中的化學鍵，生成含氮小分子，再進一步合成蛋白質和核酸。 （ 4）納米尺度的基本規(guī)律 當尺度在十分之幾到 10nm的量級，正處于量子尺度和經(jīng)典尺度的模糊邊界中，有許多新的奇異特性和新的效應，新的規(guī)律和重要應用，值得理論化學家去探索研究。 21世紀化學的四大難題 39 21世紀物理學提出了五大理論難題 （ 1） 4種作用力場的統(tǒng)一問題，相對論和量子力學的統(tǒng)一問題。 （ 2）對稱性破缺問題。 （ 3）占宇宙總質量 90%的暗物質是什么的問題。 （ 4）黑洞和類星體問題。 （ 5）夸克禁閉問題等。 21世紀的生物學也有重大難題和奮斗目標： （ 1）后基因組學和人類疾病的消除。 （ 2）蛋白質組學。 （ 3）腦科學。 （ 4）生物如何進化？生命如何起源等。 21世紀物理學和生物學的難題 40 3 21世紀化學學科的發(fā)展趨勢 人類社會的發(fā)展對化學的需求 (1)化學仍是解決食物和健康問題的主要學科之一 ?化學將支撐生物學在提供優(yōu)良品種，提供轉基因生物等方面作貢獻 ?化學將在設計、合成功能分子和結構材料以及分子層次闡明和控制生物過程的機理方面，為研究開發(fā)高效安全肥料、飼料、農(nóng)藥、農(nóng)用材料、生物肥料、生物農(nóng)藥打下基礎 ?利用化學和生物方法增加動植物食品的防病有效成分，提供安全的有防病作用的食品和食品添加劑，改正食品儲存加工方法，減少不安全因素，是化學研究的重要內容 ? (2)化學在能源和資源的合理開發(fā)和高效安全利用起關鍵作用 ?要研究高效潔凈的轉化技術和控制低品位燃料的化學反應 （ 保護環(huán)境 ， 降低成本 ） ?開發(fā)新能源，太陽能以及高效潔凈的化學電源與燃料電池等將成為 21世紀的重要能源 ?要研究重要礦產(chǎn)資源（如稀土）的分離和深加工技術以及利用 41 (3)化學將繼續(xù)推動材料科學發(fā)展 ?末來化學不僅要設計和合成分子而且要把這些分子組裝、構筑成有特定功能的材料，從超導體到催化劑、藥物控釋載體、納米材料都要從分子以上層次研究材料的結構 ?20世紀化學模擬酶的活性中心已取得進展，未來將會在可用于生產(chǎn)、生活和醫(yī)療的模擬酶的研究方面有突破 ?21世紀電子技術將向更快、更小、功能更強的方向發(fā)展，目前大家正在致力于量子計算機、生物計算機、分子器件、生物芯片等新技術，標志著分子電子學、分子信息技術的到來，需要設計、合成各種物質和材料 . (4)化學仍是提高人類生存質量和生存安全的有效保障 ?通過研究各種物質和能的生物效應（正面和負面）的化學基礎特別是搞清兩面性的本質，找出最佳利用方案 ?研究開發(fā)對環(huán)境無害的化學品和生活用品，研究對環(huán)境無害的生產(chǎn)方式，這兩方面是綠色化學的主要內容 ?研究大環(huán)境和小環(huán)境（如室內環(huán)境）中不利因素的產(chǎn)生、轉化和與人體的相互作用，提出優(yōu)化環(huán)境潔凈生活空間的途徑 ?從分子水平了解病理過程，提出預警生物標志物的檢測方法，建議預防途徑，預防疾病 42 化學的基礎研究方法的發(fā)展 (1)微觀與宏觀相結合 非平衡態(tài)熱力學 (普里高津 ， 1977年諾貝爾化學獎 )的貢獻是教給化學家一把開啟從分子層次洞察生命過程的鑰匙 。 迄今還需要更好的理論和方法描述 實際開放系統(tǒng) (生物體 、 河流 、 大氣等 )的時 空動態(tài)變化 。 預期未來 微觀與宏觀將會更深入更廣泛的結合 。 (2)靜態(tài)與動態(tài) (過程 )相結合 停流技術的發(fā)展才使人們有可能研究快速反應過程。交叉分子束實驗技術的建立使微觀反應動力學有了重大突破。近年來單分子操作能夠用來觀察分子的動態(tài)過程，計算機能夠模擬分子間相互作用的過程。 3 21世紀化學學科的發(fā)展趨勢 43 (3)多學科的綜合 未來化學研究模式將體現(xiàn)在如下幾個方面：從實際問題中抽出化學基本問題來研究；吸收其他學科的新理論和新結果 ， 孕育化學生長點；與其他學科融合 ， 開拓化學新領域；把握動向和時機 ， 提出新的思路和新的研究方向；重視化學學科自身發(fā)展與整體科學技術的發(fā)展相結合 。 3 21世紀化學學科的發(fā)展趨勢 44 化學學科一些可能的發(fā)展方向 ?運用現(xiàn)代實驗方法和理論計算及模擬手段，探索和闡明化學鍵的斷裂和形成之基本規(guī)律，揭示物質形成于轉化的內在規(guī)律。 ?以綠色化學為目標，發(fā)展分子物質 (材料 )合成的新概念、新反應、新試劑和新方法，使化學學科更好地服務于社會的可持續(xù)性發(fā)展。 ?發(fā)展新型分子物質 (材料 )合成與制備的催化體系，特別重視不對稱催化，提高合成與制備反應的效率和選擇性，為分子物質 (材料 )合成與制備提供高效、低耗的先進方法。 ?發(fā)展包括碳 氯鍵、碳 碳鍵和碳 氫鍵等非活性鍵的小分子活化方法，發(fā)展新的基于基本點石油產(chǎn)品的原子經(jīng)濟性反應，建立物質合成與備的新體系 ?發(fā)展基于生物轉化反應的新的生物催化體系，將生物催化體系與金屬催化劑及其他反應相結合，拓展生物技術催化反應體系，運用現(xiàn)代化學的理論與方法，結合生物技術手段來揭示生命過程的本質，并為實現(xiàn)對生物體系和過程的調控提供理論依據(jù)。 3 21世紀化學學科的發(fā)展趨勢 45 ?研究外場 (如超臨界流體、離子液體等 )中的特殊反應，探索物質合成和制備中新的現(xiàn)象和規(guī)律。 ?發(fā)展合成方法學，合成具有特定功能的目標分子，實現(xiàn)新型無機化合物和高分子化合物、新的凝聚態(tài)和凝集態(tài)體系，以及具有可控性能和形態(tài)的新材料的合成與制備。 ?發(fā)展分子識別和分子自組裝的原理，實現(xiàn)分子間相互作用的精確調控，構筑功能超分子材料和分子 (電子 )器件，創(chuàng)造病毒、單細胞等某些低級的生命形式。 ?揭示分子與生物大分子問的相互識別和相互作用，及生物活性小分子誘導的生物大分子的構象以及功能的變化和生物活性小分子與細胞的相互作用及所引起的功能變化規(guī)律，發(fā)展新一代治療方法與藥物化學。 ?探索并建立新的分離、分析測試理論與表征分析技術，為材料科學和生命科學的發(fā)展提供技術支持，為人口與健康、國家安全等領域提供強大的技術保障。 ?結合我國經(jīng)濟建設以及全面建設“小康社會”的需要，在能源、資源、環(huán)境、材料、重大疾病防治、農(nóng)業(yè)、國家安全等方面取得一大批創(chuàng)新的、具有我國自己知識產(chǎn)權的成果，為國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活的提高做出重大貢獻。 ?發(fā)展與化學相關的新興交叉學科新領域，如化學生物學、化學信息學、納米化學等，占領前沿和交叉學科領域制高點。 46 4 化學學科前沿介紹 超分子化學 綠色化學 47 結 語 21世紀化學仍將是一門中心的、實用的和創(chuàng)造性的科學，它將幫助我們解決人類所面臨的一系列重大問題，與此同時，化學本身將得到進一步發(fā)展。有理由相信 21世紀的化學將更加繁榮興旺，化學將迎來它的黃金時代！ 21世紀化學學科的發(fā)展需要更多優(yōu)秀的人才，你們是未來化學家的領路人！ 21世紀化學的輝煌需要我們化學教育工作者的共同努力！ 48 49 演講完畢，謝謝觀看！
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