化學(xué)學(xué)科發(fā)展前沿.doc

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1、-當(dāng)代無機化學(xué)發(fā)展前沿【論文摘要】:?無機化學(xué)是化學(xué)學(xué)科里其它各分支學(xué)科的基礎(chǔ)學(xué)科，在近年來取得較突出的進展，主要表現(xiàn)在固體材料化學(xué)、配位化學(xué)等方面。未來無機化學(xué)的發(fā)展特點是各學(xué)科交叉縱橫相互滲透，用以解決工業(yè)生產(chǎn)與人民生活的實際問題。文章就當(dāng)代無機化學(xué)研究的前沿與未來發(fā)展趨勢做了簡要闡述。?　　?　　　　?　　當(dāng)前無機化學(xué)的發(fā)展趨向主要是新型的無機化合物的合成和應(yīng)用，以及新的研究領(lǐng)域的開辟和建立。因此21世紀理論與計算方法的運用將大大加強理論和實驗更加緊密的結(jié)合。同時各學(xué)科間的深入發(fā)展和學(xué)科間的相互滲透，形成許多學(xué)科的新的研究領(lǐng)域。

2、例如，生物無機化學(xué)就是無機化學(xué)與生物學(xué)結(jié)合的邊緣學(xué)科；固體無機化學(xué)是十分活躍的新興學(xué)科；作為邊沿學(xué)科的配位化學(xué)日益與其它相關(guān)學(xué)科相互滲透與交叉。?　　根據(jù)國際上最新進展和我國的具體情況,文章就“無機合成與制備化學(xué)研究進展”和“我國無機化學(xué)最新研究進展”兩個方面進行闡述：?　　?　　一、無機合成與制備化學(xué)研究進展?　　?　　無機合成與制備在固體化學(xué)和材料化學(xué)研究中占有重要的地位,?是化學(xué)和材料科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科。發(fā)展現(xiàn)代無機合成與制備化學(xué),?不斷地推出新的合成反應(yīng)和路線或改進和綠化現(xiàn)有的陳舊合成方法,?不斷地創(chuàng)造與開發(fā)新的物種,?將為研究材

3、料結(jié)構(gòu)、性能(或功能)?與反應(yīng)間的關(guān)系、揭示新規(guī)律與原理提供基礎(chǔ)。近年來無機合成與制備化學(xué)研究的新進展主要表現(xiàn)為以下幾個方面：?　?。ㄒ唬?極端條件合成?　　在現(xiàn)代合成中愈來愈廣泛地應(yīng)用極端條件下的合成方法與技術(shù)來實現(xiàn)通常條件下無法進行的合成,?并在這些極端條件下開拓多種多樣的一般條件下無法得到的新化合物、新物相與物態(tài)。超臨界流體反應(yīng)之一的超臨界水熱合成就是無機合成化學(xué)的一個重要分支。?　?。ǘ?軟化學(xué)合成?　　與極端條件下的合成化學(xué)相對應(yīng)的是在溫和條件下功能無機材料的合成與晶化,?即溫和條件下的合成或軟化學(xué)合成。由于苛刻條件對實驗

4、設(shè)備的依賴與技術(shù)上的不易控制性,?減弱了材料合成的定向程度。而溫和條件下的合成化學(xué)——即“軟化學(xué)合成”,?正是具有對實驗設(shè)備要求簡單和化學(xué)上的易控性和可操作性特點,?因而在無機材料合成化學(xué)的研究領(lǐng)域中占有一席之地。?　?。ㄈ?缺陷與價態(tài)控制?　　缺陷與特定價態(tài)的控制是固體化學(xué)和固體物理重要的研究對象,?也是決定和優(yōu)化材料性能的主要因素。材料的許多性質(zhì)如發(fā)光、導(dǎo)電、催化等都和缺陷與價態(tài)有關(guān)。晶體生長行為和材料的反應(yīng)性與缺陷關(guān)系密切,?因此,?缺陷與價態(tài)在合成中的控制顯然成為重要的科學(xué)題。缺陷與特定價態(tài)的生成和變化與材料最初生成條件有關(guān)

5、,?因此，可通過控制材料生成條件來控制材料中的缺陷和元素的價態(tài)。?　?。ㄋ模?計算機輔助合成?　　計算機輔助合成是在對反應(yīng)機理有了了解的基礎(chǔ)上進行的理論模擬過程。?國際上一般為建立與完善合成反應(yīng)與結(jié)構(gòu)的原始數(shù)據(jù)庫,?再在系統(tǒng)研究其合成反應(yīng)與機理的基礎(chǔ)上,?應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)并結(jié)合基因算法、退火、mon?te2carlo?.---優(yōu)化計算等建立有關(guān)的合成反應(yīng)數(shù)學(xué)模型與能量分布模型,?并進一步建立定向合成的專家決策系統(tǒng)。?　?。ㄎ澹?組合化學(xué)?　　組合化學(xué)是利用組合論的思想和理論,?將構(gòu)建單元通過有機/無機合成或化學(xué)法修飾,?產(chǎn)生分子多樣性

6、的群體(庫)?,?并進行優(yōu)化選擇的科學(xué)。組合化學(xué)用于合成肽組合庫,?也稱組合合成、組合庫和自動合成法。組合方法同時用n?個單元與另外一組n′個單元反應(yīng),?得到所有組合的混合物,?即n+?n′個構(gòu)建單元產(chǎn)生n×n′批產(chǎn)物。?　?。?理想合成?　　理想合成是從易得的起始物開始,?經(jīng)過一步簡單、安全、環(huán)境友好、反應(yīng)快速、100%?產(chǎn)率獲得目標(biāo)產(chǎn)物。趨近理想合成策略之一是開發(fā)一步合成反應(yīng)，如富勒烯及相關(guān)高級結(jié)構(gòu)的合成,?從易得的石墨出發(fā),?只需一步反應(yīng)即得到目標(biāo)產(chǎn)物,?產(chǎn)率44%。趨近理想合成策略之二為單元操作。相對復(fù)雜的分子,?如藥物、

7、天然產(chǎn)物的合成,?需要多步反應(yīng)完成。在自然界里,?生物采取多級合成的策略,?在眾多酶的作用下,?用前一步催化反應(yīng)的產(chǎn)物作為后續(xù)反應(yīng)的起始物,?直至目的產(chǎn)物的生成。??。ㄆ撸?仿生合成?　　仿生合成無論從理論還是從應(yīng)用上都將具有非常誘人的前景。無機合成與制備化學(xué)在生物礦化、有機/無機納米復(fù)合、無機分子向生物分子轉(zhuǎn)化等研究領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。用一般常規(guī)方法難于進行的非常復(fù)雜的合成如何利用生物合成將其變?yōu)楦咝А⒂行?、自動進行的合成。例如生物體對血紅素的合成可以從最簡單的酪氨酸經(jīng)過一系列酶的作用很容易地合成出結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜的血紅素。因此,仿生合成

8、將成為21?世紀合成化學(xué)中的前沿領(lǐng)域。?　　?　　二、我國無機化學(xué)研究最新進展?　　?　　近幾年我國無機化學(xué)基礎(chǔ)研究取得突出進展，成果累累，主要在以下幾個方面取得了令人矚目的成績：?　　(1)?中科大錢逸泰、謝毅研究小組