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发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Lixueyuan
标  题: 21世纪的化学是研究泛分子的科学2
发信站: 哈工大紫丁香 (Fri May  2 13:00:37 2003) , 转信

   2 21世纪化学的定义和内涵

2.1 化学的一维定义

   21世纪的化学是研究泛分子的科学。泛分子的名词是仿照泛太平洋会议(Pan Pacific
Co
nference), 泛美航空公司(Pan American Air Line)等提出的。泛分子是泛指21世纪化学
的
研究对象。它可以分为以下10个层次：

（1）原子层次棗例如近来受到重视的碱金属原子的Bose-Einstein凝聚态。

（2）分子片层次棗分子片是指组成分子的碎片，例如［1，2］：一价分子片：CH3, OH
,M
n(CO)5, Co(CO)4，二价分子片：CH2,NH,Fe(CO)4,Ru(PR3)4，三价分子片：CH,Co(CO)3,
Ni
Cp等。

（3）结构单元层次棗例如芳香化合物的母核，高聚物的单体，蛋白质的氨基酸，DNA的A,
C,
G,T。高级结构单元，如蛋白质的αhelix,βsheet等。

（4）分子层次棗研究分子层次的问题有如分子周期律，单分子光谱，单分子监测和控制，

分
子的激发态，吸附态等。

（5）超分子层次棗超分子是二个分子通过非共价键的分子间作用力结合起来的物质微粒。

例
如环糊精［γ-CD］是一个分子，形似花盆 ,它的尺度略大于C60的直径，可以把C60包进

去
，生成1:1和2:1的超分子。艾滋病毒HIV是一个生物大分子，其活性部位，形似环糊精，大

小
与C60十分接近，它们可以形成超分子。因此，C60可以抑制艾滋病毒HIV。环糊精分子还可

作
为主体，把其它小分子包在里面，又可作为客体，插入Zr(HPO4)2(H2O)晶体的结构层之间
，
组装成复杂的超分子体系。

（6）高分子层次。

（7）生物分子(biomolecules)层次。

（8）纳米分子和纳米聚集体层次棗例如碳纳米管、纳米金属、微乳、胶束、反胶束、气溶

胶
、纳米微孔结构、纳米厚度的膜、固体表面的有序膜、单分子分散膜等。

（9）原子和分子的宏观聚集体层次棗固体、液体、气体、等离子体、溶液、熔融体、胶体

、
表面、界面等。

（10）复杂分子体系及其组装体的层次：(ⅰ)复合和杂化分子材料。(ⅱ) 分子器件，例如

在
金丝尖端装上经过巯基化修饰的单层碳纳米管（SWCNT），可以作为M的针尖。又如分子导
线
、分子开关、分子探针、分子芯片、分子晶体管等。(ⅲ)分子机器，如分子马达在UV光下
，
能通过4种同分异构体进行旋转，又如分子计算机等。(ⅳ) 宏观组装器件如燃料电池，太
阳
能电池等。

2.2 化学的二维定义

   化学是研究X对象的Y内容的科学。具体地说，就是：化学是研究原子、分子片、结构单

元
、分子、高分子、原子分子团簇、原子分子的激发态、过度态、吸附态、超分子、生物大
分
子、分子和原子的各种不同维数、不同尺度和不同复杂程度的聚集态和组装态，直到分子
材
料、分子器件和分子机器的合成和反应，制备、剪裁和组装，分离和分析，结构和构象，
粒
度和形貌，物理和化学性能，生理和生物活性及其输运和调控的作用机制，以及上述各方
面
的规律，相互关系和应用的自然科学。

2.3化学的三维定义

   化学是用Z方法研究X对象的Y内容的科学。化学的研究方法和它的研究对象及研究内容
一
样，也是随时代的前进而发展的。在19世纪，化学主要是实验的科学，它的研究方法主要
是
实验方法。到了20世纪下半叶，随着量子化学在化学中的应用，化学不再是纯粹的实验科
学
了，它的研究方法有实验和理论。现在21世纪又将增加第三种方法，即计算机模拟的方法
。


2.4 化学的四维定义

   化学是用Z方法研究X对象的Y内容以达到W目的的科学。化学的目的和其它科学技术一样

是
认识世界和改造世界，但现在应该增加一个“保护世界”。化学和化学工业在保护世界而
不
是破坏地球这一伟大任务中要发挥特别重要的作用。造成污染的传统化学向绿色化学的转
变
是必然的趋势。21世纪的化工企业的信条是五个“为了”和五个“关心”（Five“care”
an
d five “for”）：（1）为了社会而关心环保（Environmental care for the society）

；
（2）为了职工而关心安全、健康和福利（Safetycare for the employee）；（3）为了

顾
客而关心质量、声誉和商标（Qualitycare for the cuomers）；（4）为了发展而关心
创
新（Innovation-care for the development）；（5）为了股东而关心效益（Profit-car
e
for the stockholders）

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