化學(xué)材料合成與理論

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1、吉林大學(xué)“十五”“211工程”重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目論證報(bào)告化學(xué)材料合成與理論一、項(xiàng)目定義項(xiàng)目名稱：化學(xué)材料合成與理論項(xiàng)目所屬領(lǐng)域：基礎(chǔ)科學(xué)涉及的主要學(xué)科：物理化學(xué)（國家重點(diǎn)學(xué)科）、無機(jī)化學(xué)（國家重點(diǎn)學(xué)科）、高分子化學(xué)與物理（國家重點(diǎn)學(xué)科）項(xiàng)目主要研究方向：●理論化學(xué)與催化劑等功能材料的分子設(shè)計(jì)●無機(jī)合成與材料化學(xué)●大分子組裝與功能及結(jié)構(gòu)高分子材料二、項(xiàng)目背景1．項(xiàng)目建設(shè)意義24吉林大學(xué)“十五”“211工程”重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目論證報(bào)告本項(xiàng)目從吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)和特點(diǎn)出發(fā)，考慮國家、吉林省發(fā)展經(jīng)濟(jì)和科技創(chuàng)新及化

2、學(xué)學(xué)科自身發(fā)展的需要，以化學(xué)材料合成方法及相關(guān)基礎(chǔ)理論為重點(diǎn)，在理論化學(xué)與催化劑等功能材料的分子設(shè)計(jì)，無機(jī)合成與材料化學(xué)，大分子組裝與功能及結(jié)構(gòu)高分子材料等三個(gè)主要研究方向重點(diǎn)進(jìn)行學(xué)科建設(shè)，建立高層次的學(xué)術(shù)梯隊(duì)，為國家培養(yǎng)高層次的研究和教學(xué)人才，產(chǎn)出高水平的科研成果。理論化學(xué)大體包括三個(gè)部分，即量子化學(xué)、統(tǒng)計(jì)化學(xué)和計(jì)算化學(xué)。在形成理論化學(xué)的近70年中，出現(xiàn)過不少的重大突破，僅量子化學(xué)即有5次重大突破，先后被授予諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。這些重大的突破都是提出了新概念和新思想，使得人們能夠深入到分子層次來考慮化學(xué)問題

3、，極大地影響和推動(dòng)了化學(xué)學(xué)科的發(fā)展，也深刻地影響到材料、能源、生命科學(xué)和高科技的發(fā)展。近二十年來，伴隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，理論化學(xué)也得到了迅速發(fā)展。化學(xué)體系的結(jié)構(gòu)、性能與變化過程的理論研究與計(jì)算模擬，對(duì)深入了解化學(xué)微觀過程、洞察現(xiàn)象和規(guī)律本質(zhì)，有著其它方法不可代替的作用，正在發(fā)展成為化學(xué)研究的強(qiáng)有力工具。當(dāng)前，用理論化學(xué)的理論和方法進(jìn)行“分子設(shè)計(jì)”，“材料設(shè)計(jì)”以及“藥物設(shè)計(jì)”的工作，在國外已經(jīng)大規(guī)模地開展，并取得了顯著的成果。理論化學(xué)已經(jīng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、醫(yī)藥等領(lǐng)域中發(fā)揮著日益重要的作用。美國諾

4、貝爾物理獎(jiǎng)獲得者Wilson曾評(píng)論說，量子化學(xué)計(jì)算方法發(fā)展的情況，將決定美國在21世紀(jì)是否能占領(lǐng)材料科學(xué)的領(lǐng)先地位。日本諾貝爾獎(jiǎng)獲得者福井謙一指出，由于化學(xué)合成技術(shù)的進(jìn)步，能夠按理論設(shè)計(jì)出來的分子或材料進(jìn)行合成，21世紀(jì)的新型材料設(shè)計(jì)和合成將實(shí)現(xiàn)“工程化”。24吉林大學(xué)“十五”“211工程”重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目論證報(bào)告關(guān)于催化的現(xiàn)狀和發(fā)展，美國國家科學(xué)研究咨詢委員會(huì)（NRC）組織專家提出了題為《催化展望》的調(diào)研報(bào)告。該報(bào)告總結(jié)了發(fā)展的現(xiàn)狀并提出未來十年的展望。確認(rèn)催化是美國兩個(gè)最大的工業(yè)部門——化學(xué)工業(yè)和石

5、油加工業(yè)的支柱?；瘜W(xué)工業(yè)中的60%的產(chǎn)品與90%的過程基于催化作用，其年銷售額達(dá)2920億美元；催化也是石油煉制工業(yè)的核心，該工業(yè)年銷售額達(dá)1400億美元。催化的重要性在我國也是如此。吉林省已將石油化工列為兩大支柱產(chǎn)業(yè)之一。合成化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的核心，是化學(xué)家改造世界，創(chuàng)造社會(huì)未來最有力的手段。隨著21世紀(jì)高新技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于新型結(jié)構(gòu)和新型功能的化合物及材料提出了更高的要求。我國基礎(chǔ)性研究2010年長期規(guī)劃把“現(xiàn)代合成化學(xué)”與“材料制備過程中的基礎(chǔ)研究”項(xiàng)目列為化學(xué)和材料科學(xué)的優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。無機(jī)合成化學(xué)與

6、材料化學(xué)研究領(lǐng)域的快速發(fā)展不僅在無機(jī)化學(xué)學(xué)科前沿性研究中具有基礎(chǔ)性意義，而且會(huì)對(duì)開發(fā)新一代的分子基材料和高新技術(shù)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。無機(jī)合成化學(xué)與材料化學(xué)研究的進(jìn)展必將帶動(dòng)相關(guān)研究學(xué)科與專業(yè)的發(fā)展。包括合成、制備與組裝的無機(jī)合成化學(xué)與材料化學(xué)的突破與新物種新材料的出現(xiàn)，必將對(duì)原有理論提出挑戰(zhàn)并推動(dòng)理論研究的發(fā)展，從而對(duì)于化學(xué)學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生重要意義。24吉林大學(xué)“十五”“211工程”重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目論證報(bào)告高分子化學(xué)是本世紀(jì)發(fā)展起來的一門新興學(xué)科，目前高分子材料及相關(guān)產(chǎn)品應(yīng)用于國防與民用的各個(gè)領(lǐng)域，高分子工業(yè)在

7、我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步中起著重要的支撐作用。高分子化學(xué)與物理是高分子工業(yè)及其相關(guān)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的科學(xué)基礎(chǔ)。功能及結(jié)構(gòu)高分子材料是目前國家基本建設(shè)和高科技發(fā)展的基礎(chǔ)材料，建筑、化工、紡織、電子、信息等行業(yè)都離不開高分子材料。超分子化學(xué)是構(gòu)筑新的功能與結(jié)構(gòu)材料的基礎(chǔ)與方法，超分子材料在光電信息材料等領(lǐng)域有廣泛而重要的應(yīng)用前景。大分子組裝與功能及結(jié)構(gòu)高分子材料研究方向與材料、生物等學(xué)科的交叉，在分子生物學(xué)、超分子科學(xué)、塑料電子學(xué)等新興學(xué)科及新型高技術(shù)新材料等方面已顯示出諸多新的增長點(diǎn)。2．國際水平

8、理論化學(xué)由于新理論和新計(jì)算方法的不斷涌現(xiàn)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，使化學(xué)家已經(jīng)有能力根據(jù)量子力學(xué)原理處理相當(dāng)復(fù)雜的化學(xué)問題了。理論化學(xué)當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)有三個(gè)特征——24吉林大學(xué)“十五”“211工程”重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目論證報(bào)告理論化學(xué)計(jì)算的研究對(duì)象力求逼近復(fù)雜的真實(shí)的化學(xué)體系和在其中發(fā)生的過程、對(duì)變化過程的研究進(jìn)一步深入、計(jì)算模擬在實(shí)際化學(xué)問題的研究中占據(jù)愈來愈重要的地位。復(fù)雜化學(xué)體系空間結(jié)構(gòu)與過程時(shí)間演化的理論和計(jì)算研究是發(fā)達(dá)國家如美國、英國、