物理化學(xué)學(xué)科前沿與展望

內(nèi)容概要

《物理化學(xué)學(xué)科前沿與展望》由國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)化學(xué)科學(xué)部組織編寫(xiě)，80余位我國(guó)物理化學(xué)研究領(lǐng)域的專(zhuān)家學(xué)者分別闡述了有關(guān)研究方向目前的研究現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)性科學(xué)問(wèn)題及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，在此基礎(chǔ)上，提出我國(guó)物理化學(xué)未來(lái)應(yīng)重視的發(fā)展方向與領(lǐng)域。全書(shū)共分十二篇，首先向讀者介紹了我國(guó)物理化學(xué)"十二五"期間的發(fā)展整體規(guī)劃，而后分別就物理化學(xué)中的實(shí)驗(yàn)方法和手段、理論化學(xué)方法及其應(yīng)用、結(jié)構(gòu)化學(xué)、催化化學(xué)、分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、膠體及表/界面化學(xué)、電化學(xué)與分子電子器件、光物理與光化學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)、生物物理化學(xué)和能源、材料、環(huán)境等相關(guān)領(lǐng)域中的物理化學(xué)研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了介紹。
《物理化學(xué)學(xué)科前沿與展望》可供從事物理化學(xué)及相關(guān)學(xué)科的科研工作者參考，也可作為高等院?；瘜W(xué)、化工專(zhuān)業(yè)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教師和研究生的參考用書(shū)。

書(shū)籍目錄

《中國(guó)化學(xué)科學(xué)叢書(shū)》序
前言
第一篇 發(fā)展展望
　“十二五”物理化學(xué)發(fā)展展望
第二篇 物理化學(xué)中的實(shí)驗(yàn)方法和手段
　固體核磁共振發(fā)展中的挑戰(zhàn)性科學(xué)問(wèn)題與機(jī)遇
　金屬相關(guān)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)研究
　催化材料合成機(jī)理的紫外及深紫外拉曼光譜研究
　針尖增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)的研究現(xiàn)狀以及機(jī)遇和挑戰(zhàn)
　手性分子的手性振動(dòng)光譜研究
　納米尺度表/界面化學(xué)發(fā)展中的挑戰(zhàn)性科學(xué)問(wèn)題與機(jī)遇
　單壁碳納米管的控制生長(zhǎng)——現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)
第三篇 理論化學(xué)方法及其應(yīng)用
　理論計(jì)算化學(xué)研究進(jìn)展及挑戰(zhàn)
　量子化學(xué)中的挑戰(zhàn)性科學(xué)問(wèn)題與機(jī)遇
　加強(qiáng)密度泛函理論的研究與應(yīng)用
　價(jià)鍵理論方法研究的進(jìn)展與展望
　電子轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)和速率理論方法的發(fā)展和應(yīng)用
　構(gòu)建新一代極化分子力場(chǎng)——開(kāi)展化學(xué)、生物、界面體系的新模擬
　粗粒化模擬方法在復(fù)雜體系中的發(fā)展動(dòng)態(tài)與趨勢(shì)
　生物理論化學(xué)中的挑戰(zhàn)性科學(xué)問(wèn)題及機(jī)遇——生物體內(nèi)質(zhì)能輸運(yùn)及信息傳遞機(jī)制
　開(kāi)發(fā)與模擬
　演生現(xiàn)象的思考
　多相復(fù)雜催化反應(yīng)的理論催化模擬與預(yù)測(cè)
　介觀體系的理論模擬
　分子器件的理論研究
　馬爾可夫態(tài)模型及其在分子動(dòng)力學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)中的應(yīng)用
　介觀化學(xué)體系統(tǒng)計(jì)力學(xué)規(guī)律與方法的研究
　計(jì)算化學(xué)軟件——撬開(kāi)化學(xué)與生命奧秘寶庫(kù)之門(mén)的利器
第四篇 結(jié)構(gòu)化學(xué)
　對(duì)結(jié)構(gòu)化學(xué)發(fā)展中的挑戰(zhàn)性科學(xué)問(wèn)題與機(jī)遇的一點(diǎn)思考
　金屬配位功能分子中的開(kāi)關(guān)效應(yīng)
　多孔配位聚合物在催化中的應(yīng)用——研究現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展
　結(jié)構(gòu)化學(xué)在材料科學(xué)研究中的作用及其中的三個(gè)重要方向
第五篇 催化化學(xué)
　綠色新路線合成沸石和介孔沸石催化材料
　烴類(lèi)選擇氧化催化領(lǐng)域分子篩材料面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇
　非油基資源催化轉(zhuǎn)化過(guò)程中的幾個(gè)挑戰(zhàn)性科學(xué)問(wèn)題
　低碳化學(xué)的挑戰(zhàn)與機(jī)遇——羰基合成化學(xué)
　若干非沸石類(lèi)酸性催化劑的研究
　太陽(yáng)能光解水的挑戰(zhàn)和思考
　離子液體中的物理化學(xué)——挑戰(zhàn)性科學(xué)問(wèn)題與機(jī)遇
　等離子體與催化
第六篇 分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
　分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究的挑戰(zhàn)與機(jī)遇
　分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)理論及其軟件的發(fā)展
　錐形交叉和高維量子動(dòng)力學(xué)
　燃燒過(guò)程中的物理化學(xué)問(wèn)題
第七篇 膠體與表/界面化
　關(guān)于膠體與界面化學(xué)發(fā)展的幾點(diǎn)思考
　表面活性劑溶液研究的技術(shù)介紹
　分子有序組合體研究的挑戰(zhàn)與機(jī)遇
　膠體模板法合成形貌可控的無(wú)機(jī)微納結(jié)構(gòu)
　功能表面材料構(gòu)建中的單分子層化學(xué)及其面臨的主要挑戰(zhàn)
　有機(jī)一無(wú)機(jī)雜化超分子反膠束——新的組裝體系與新問(wèn)題
　生物標(biāo)記用水溶性納米粒子的研究進(jìn)展
　分子的表面組裝與反應(yīng)研究
　分子尺度下光催化分解水微觀機(jī)理研究
第八篇 電化學(xué)與分子電子器件
　開(kāi)放結(jié)構(gòu)、高表面能金屬納米晶體催化劑
　重要化學(xué)電源體系及其相關(guān)基礎(chǔ)研究的剖析與展望
　鋰離子電池技術(shù)的前沿與發(fā)展趨勢(shì)的思考
　燃料電池研究中的關(guān)鍵物理化學(xué)問(wèn)題
　高能二次電池關(guān)鍵物理化學(xué)問(wèn)題
　光電化學(xué)的機(jī)遇——納晶染料敏化太陽(yáng)能電池
　固/液界面的形成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
　分子電子器件研究中的挑戰(zhàn)性科學(xué)問(wèn)題和機(jī)遇
　“分子材料與器件”研究中的挑戰(zhàn)性科學(xué)問(wèn)題與機(jī)遇
第九篇 光物理與光化學(xué)
　光物理及光化學(xué)研究中的挑戰(zhàn)性問(wèn)題
　發(fā)展稀土配合物基發(fā)光探針涉及的若干科學(xué)問(wèn)題
　超快時(shí)間分辨復(fù)雜分子動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)的若干新趨勢(shì)
　光催化過(guò)程的超快光譜研究
第十篇 化學(xué)熱力學(xué)
　能源材料熱化學(xué)研究的挑戰(zhàn)性科學(xué)問(wèn)題與機(jī)遇
　化學(xué)熱力學(xué)在綠色化學(xué)中的地位和作用
　超額光譜——研究分子間相互作用的新思路
第十一篇 生物物理化學(xué)
　生化反應(yīng)途徑的人工調(diào)控
　共軛聚合物材料在疾病相關(guān)生命體系研究中的挑戰(zhàn)與機(jī)遇
　DNA納米結(jié)構(gòu)組裝在研究多弱相互作用協(xié)同中的應(yīng)用
　核酸的手性識(shí)別
　納米粒子在高通量生物分子篩選中的應(yīng)用探討
　活性仿生體系——馬達(dá)蛋白的分子組裝與物理化學(xué)機(jī)理研究
第十二篇 能源、材料、環(huán)境等相關(guān)領(lǐng)域中的物理化學(xué)
　生物質(zhì)熱解油品位提升及平臺(tái)化合物高效轉(zhuǎn)化利用過(guò)程的催化問(wèn)題
　能源發(fā)展中的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
　新穎熱電材料的設(shè)計(jì)合成、結(jié)構(gòu)與熱電性能關(guān)系研究
　環(huán)境催化研究中的挑戰(zhàn)性科學(xué)問(wèn)題和機(jī)遇
　二次有機(jī)氣溶膠(SOA)研究進(jìn)展與展望葛茂發(fā)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：一、物理化學(xué)學(xué)科的總體發(fā)展趨勢(shì)（一）物理化學(xué)學(xué)科的戰(zhàn)略地位物理化學(xué)是化學(xué)科學(xué)中的一個(gè)重要學(xué)科，它借助物理學(xué)、數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的理論及其提供的實(shí)驗(yàn)手段，研究化學(xué)科學(xué)中的原理和研究方法，研究化學(xué)體系行為最一般的宏觀、微觀規(guī)律和理論，是化學(xué)的理論基礎(chǔ)。1.物理化學(xué)是化學(xué)科學(xué)的理論基礎(chǔ)及重要組成學(xué)科物理化學(xué)承擔(dān)著建立化學(xué)科學(xué)基礎(chǔ)理論的重要任務(wù)。正是物理化學(xué)學(xué)科的形成，才使化學(xué)從經(jīng)驗(yàn)科學(xué)的境地?cái)[脫出來(lái)，使整個(gè)化學(xué)科學(xué)的面貌為之一新。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1901～2008年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的100多位化學(xué)家中，其中60%以上是物理化學(xué)家或從事的是物理化學(xué)領(lǐng)域的研究工作。由此可以看出，近100年來(lái)化學(xué)科學(xué)中最熱門(mén)的課題及最引人注目的成就，60%以上集中在物理化學(xué)領(lǐng)域。另外，據(jù)統(tǒng)計(jì)，化學(xué)物質(zhì)的種類(lèi)正呈指數(shù)倍增加，其中大部分是近20年發(fā)現(xiàn)和合成的，是化學(xué)工作者按一定性能要求控制其合成過(guò)程制備出來(lái)的，在所利用的化學(xué)反應(yīng)中，約80%都與催化這一典型的物理化學(xué)過(guò)程密切關(guān)聯(lián)；隨著學(xué)科間進(jìn)一步的相互滲透、交叉，物理化學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法和理論、原理將會(huì)為更多的其他學(xué)科工作者熟練應(yīng)用，學(xué)科間相互協(xié)力研究也會(huì)越來(lái)越普遍，而物理化學(xué)在化學(xué)中的重要性定將更為突出。2.物理化學(xué)極大地?cái)U(kuò)充了化學(xué)研究的領(lǐng)地隨著自然科學(xué)各基礎(chǔ)科學(xué)的深入發(fā)展，各學(xué)科間的相互滲透、相互融合，一些邊緣性學(xué)科不斷出現(xiàn)。在物理化學(xué)領(lǐng)域，歷史上先后形成了熱化學(xué)、溶液化學(xué)、電化學(xué)、光化學(xué)和光電化學(xué)、膠體及界面化學(xué)、催化、結(jié)構(gòu)化學(xué)及量子化學(xué)等。近二三十年來(lái)又發(fā)展出界面（或表面）結(jié)構(gòu)化學(xué)、分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、激光化學(xué)、單分子化學(xué)和分子催化等。它們中的相當(dāng)一部分構(gòu)成了具有特殊性質(zhì)與行為的化學(xué)體系，有些已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出常規(guī)意義上的化學(xué)概念。這些分支學(xué)科的形成和發(fā)展，包含了多個(gè)學(xué)科研究人員的辛勤勞動(dòng)，更得力于物理化學(xué)的推動(dòng)和發(fā)展。隨著物理化學(xué)的發(fā)展，化學(xué)的研究對(duì)象從一般鍵合分子擴(kuò)展到準(zhǔn)鍵合分子及非化學(xué)計(jì)量化合物；從穩(wěn)態(tài)、基態(tài)擴(kuò)展到瞬態(tài)、激發(fā)態(tài)；從對(duì)氣、液、固3種聚集態(tài)的研究擴(kuò)展到各種分散態(tài)（溶液態(tài)、膠態(tài)），還有單分子膜中的各種狀態(tài)；從對(duì)化學(xué)過(guò)程的溫度、壓力等外部條件的控制，發(fā)展到對(duì)分子、原子、電子以及量子態(tài)的調(diào)控，以及對(duì)一些極端條件（超高溫、超高壓、超低溫、無(wú)重力）的化學(xué)過(guò)程的研究。上述物理化學(xué)領(lǐng)域各分支學(xué)科的建立和發(fā)展及化學(xué)研究向縱深的發(fā)展，無(wú)疑極大地豐富了化學(xué)科學(xué)的內(nèi)容。物理化學(xué)不斷地在開(kāi)辟化學(xué)的用武之地，并越來(lái)越起著先鋒的作用。3.物理化學(xué)促進(jìn)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展歷史表明，物理化學(xué)的形成與發(fā)展得益于物理、數(shù)學(xué)兩大基礎(chǔ)科學(xué)的基本理論和技術(shù)，同時(shí)反過(guò)來(lái)又促進(jìn)它們的發(fā)展，豐富了它們的內(nèi)涵。特別是對(duì)于物理學(xué)，熱力學(xué)、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)、量子力學(xué)無(wú)不是最好的例證。此外，歷史上也不乏物理化學(xué)家和物理學(xué)家在對(duì)方領(lǐng)域取得成果和作出貢獻(xiàn)的先例，即存在一批“兩棲”科學(xué)工作者，當(dāng)今科學(xué)的發(fā)展更是如此。從總體上看，科學(xué)的發(fā)展，今天表現(xiàn)出迅速分化的景象，又呈現(xiàn)出綜合的趨勢(shì)。物理化學(xué)的發(fā)展與開(kāi)拓離不開(kāi)其他基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展；其他學(xué)科的發(fā)展，也需要物理化學(xué)的配合與支持。各種譜學(xué)儀器使用最多的研究領(lǐng)域之一是物理化學(xué)；對(duì)遠(yuǎn)離平衡態(tài)的耗散結(jié)構(gòu)理論、前線軌道理論及分子軌道對(duì)稱(chēng)守恒原理、以交叉分子束進(jìn)行的分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等研究頒發(fā)的是諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)；原子簇、分子簇、光物理與光化學(xué)、激光化學(xué)、表面科學(xué)、新材料的研究等既是物理學(xué)家，更是物理化學(xué)家感興趣的課題；生命科學(xué)是研究自然界最高級(jí)形態(tài)的科學(xué)，作為其前沿學(xué)科的分子生物學(xué)，更需要物理化學(xué)首先弄清較其更為基本的化學(xué)過(guò)程的“底細(xì)”；應(yīng)用非對(duì)稱(chēng)催化劑，可以有效地控制產(chǎn)物的手性，從而使藥物更具療效；光化學(xué)為合成藥物用的具有特異結(jié)構(gòu)的功能大分子開(kāi)辟了一條道路，能克服傳統(tǒng)方法難以解決的困難；結(jié)構(gòu)分析已成為了解藥物機(jī)理的有力手段。這些領(lǐng)域的工作全都離不開(kāi)物理化學(xué)在分子水平上進(jìn)行的結(jié)構(gòu)化學(xué)、量子化學(xué)、催化、膠體化學(xué)等多種研究。其他如能源科學(xué)、新材料、生命科學(xué)以及大氣環(huán)境等的研究更是離不開(kāi)物理化學(xué)?？傊?，物理化學(xué)作為自然科學(xué)的一個(gè)方面，是不可缺少，也是不可忽視的重要領(lǐng)域。

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