Chemistry 版 (精华区)

发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Chemistry
标  题: 2015年化学学科发展战略研讨
发信站: BBS 哈工大紫丁香站 (Fri Jun  4 16:16:25 2004)

2015年化学学科发展战略研讨

------------------------------------------------------------------------------

-
    1999年11月8日至10日，在北京香山饭店举行了香山科学会议第128次学术讨论会，会

议主题为“2015年化学学科发展战略研讨”。会议就21世纪化学发展趋势、战略作用及20

15年化学发展前景进行了充分的研讨与展望。北京医科大学王夔院士、国家自然科学基金

委化学科学部主任张礼和院士、中国科学院化学研究所所长朱道本院士担任本次香山科学

会议的执行主席。由来自全国高校和科研单位包括16位院士在内的33名专家、以及来自科

技部、中科院、教育部、国家自然科学基金委员会的有关的领导和专家出席了会议。

    本次会议重点探讨了21世纪化学学科的发展趋势和战略作用、2015年学科发展的前沿

领域和重点发展的研究方向以及在国民经济中急需解决的战略性问题。与会专家从宏观上

阐述了化学学科在二十一世纪知识经济中的战略地位、发展趋势及其战略作用，并结合我

国的国情，对农业、能源、生命与健康、环境、信息技术、新材料、国防安全等领域中的

化学发展和战略作用进行了高层次的评估和预测。专家们对某些与国民经济和国家安全有

举足轻重作用的化学研究领域和方向进行了讨论，并对化学学科发展有重要影响的化学基

础研究布局进行了探讨。


    国家自然科学基金委主任张存浩院士作了题为“让现代信息和物理方法更多地融入化

学”的主题评述报告, 指出化学学科发展至今已制备出两千多万种化合物，除了最为重要

的大分子、生物大分子外、小分子仍然占有20％的份额，应给予足够的重视，例如围绕H2

、CO2、天然气利用等仍有许多尚待解决的化学基本问题。张存浩院士提出, 应将数学方法

、现代物理方法和信息技术融入化学，赋予化学更多的活力和创造力。

    朱道本院士、朱清时院士、倪嘉缵院士、朱起鹤院士、汤鸿霄院士和李静海研究员先

后以“对 21世纪化学的一点看法”、“化学中的理论问题”、“生命科学中的化学问题”

、“化学中的分子动态过程”、“环境中的化学问题”和“化学与传递—化学工程中的两

要素”为题作了中心议题报告。此外，俞汝勤院士、黄本立院士、汪尔康院士、徐光宪院

士、黎乐民院士、钱逸泰院士、李正名院士、吴厚铭研究员、麻生明研究员、解金春研究

员、包信和研究员、刘振宇研究员、冯守华教授、徐筱杰教授、杨玉良教授、严纯华教授

等也分别作了专题发言。

    与会专家从科学发展和国家利益的战略高度，从不同角度分析和展示了化学的.最新进

展、研究工作的前沿、热点和关键科学问题。提示了今后化学研究的多样性。大家也讨论

了21世纪初化学面临的问题、挑战与切入点以及我国化学领域的薄弱环节和自身发展策略

。专家们就化学科学的主要科学问题以及化学科学与生命科学、材料科学、环境科学、资

源和能源科学等相关科学的交叉、融合和21世纪该领域基本特点及其国家如何在“十五”

期间优先安排和部署我国在2015年该领域的研究等进行了热烈的讨论，提出了大量富有创

造性的思想和很有价值的建议。


    针对化学学科的发展，专家们指出，目前化学学科存在的压力和危机感在于中国的化

学工业在整个国民经济中比重偏低，化学学科处于上游，因而在形成独立知识产权和在国

民经济发展中所显示的贡献不足够大，因此导致了化学学科表观重要性的下降。在分析化

学目前状况时，大家认为化学家过多地追求精巧的合成方法、精细的结构测定，不太重视

分子的功能研究，是导致化学存在困惑的主观原因。与会者呼吁，化学研究不要过分集中

在新化合物的合成和结构测定；化学家们应从其它学科吸收好的东西，化学也需要向其它

学科主动渗透和融合；重视化学物质的性质和功能研究，有助于化学成果的完善。专家们

还指出，由于从事化学研究的人员数理基础和生物基础比较薄弱，使其在进入材料学科或

其它学科时力不从心，从而不易取得创造性突破和积累性突破。为弥补这一不足，应加强

化学专业学生的数理基础和生物学基础，加强化学研究人员对生命科学和生物科学的认识

，这有助于化学深入地与生命科学和生物科学融合。

    与会者认为，应该扎实地做原始创新性工作，并在开展国家重大需求研究的同时，予

自由基础研究以一席之地，使创造性的基础成果更多一些；化学的学科系统应该调整，更

好地交叉、重组，同时要将其他学科的理论、方法、思想和研究方法融入化学。

    会议对生命科学中的化学问题进行了极为热烈的讨论。有专家认为，化学生物学已进

入生命的基本核心问题领域，化学所能研究的生命科学中的核心问题是分子之间的相互作

用。与会者指出，化学家要注意生物系统的多层次问题，在研究生物大分子的分子结构和

性质的基础上，特别要重视它们的聚集过程和聚集状态，以及分子聚集体的变化过程，要

跟踪这一过程；建议在分子层次和细胞层次之间开展研究，研究外来物质与细胞的相互作

用及其动态过程。与会专家一致认为，用化学的理论、概念和方法研究生物、生命、医学

用及其动态过程。与会专家一致认为，用化学的理论、概念和方法研究生物、生命、医学

问题中的化学基础将成为21世纪前沿领域，化学生物学将会是阐明生命过程及其调控机制

的重要途径之一。如何发展化学生物学，在生物－化学之间找到化学的研究切入点，化学

生物学与生物化学的差别在何处，化学如何与生物科学和生物化学更好地交叉融合，实现

“无缝连接”，也是与会者讨论的热点之一。

    会上，对化学生物学、信息化学、虚拟化学、化学生物信息学、结构信息学、功能化

学、神经化学、有机合成方法等内涵和研究内容进行了热烈的讨论，并认为计算机辅助设

计正在成为化学发展最有力的手段之一。专家们认为，在简单分子的研究中，量子化学计

算的结果比实验结果更为准确，进一步发展理论计算方法并将其逐渐用于较大的和较复杂

的分子的研究是当前的任务。也有专家提出，有一系列新的化学学科内涵不十分清楚，建

议另外召开一次香山科学会议，专门讨论有关的化学前沿学科问题。大家一致认为，拥有

原始创新性的及拥有中国自有知识产权的研究成果是化学界和乃至整个中国科学界的最重

要的任务。

    与会专家一致认为，化学是一门充满创新性的中心科学，它与数学、物理学、生物学

等学科共同组成现代科学迅猛发展的基础。化学研究并提出新反应、制造新物质、提供新

材料，为其它学科的发展提供了不可替代的支持。在征服疾病、增进人类健康、控制和保

护环境、提高人类的生存质量、改善和提高信息传输及处理水平方面，有着不可替代的重

要作用。会议在充分研讨的基础上，就以下几点达成共识：（1）必须重视化学学科的自身

发展和建设，研究一些深入的问题，解决目前还没有解决的问题，发展化学科学的新理论

、新方法；（2）应该积极主动地与物理学、生命科学、材料科学、信息科学、环境科学、

资源科学及农业科学交叉、渗透和融合，充分发挥化学在科学发展中的重要作用；（3）要

资源科学及农业科学交叉、渗透和融合，充分发挥化学在科学发展中的重要作用；（3）要

为国家目标服务，从国民经济重大问题中抽提化学问题来研究，为人类健康、清洁环境、

资源高效利用、国防建设和提高人类生活水平作出贡献。

    会议代表对21世纪化学学科的战略地位和作用、国内外学科发展趋势和领域前沿、我

国化学学科的现状、优势和特色、化学学科优先领域和政策和措施等五个方面进行了充分

的研讨，主要的观点和结论如下：

    1．化学学科的战略地位和作用

    在谈到化学学科的战略地位和作用时, 会议代表指出，化学研究物质的变化，其中心

问题是合成与反应。当代化学一方面通过材料科学、资源环境科学、信息科学、复杂性科

学等领域的应用，满足经济增长和社会发展的需求，同时，又在与物理科学、生命科学等

相互交叉渗透中，不断形成新的交叉学科。化学是一门充满创新性的中心学科，它与数学

、物理、生命科学等学科共同组成了现代自然科学基础。化学涉及的发现新反应、制造新

物质、提供新材料，为其它相关学科的发展提供了不可替代的支持。

    化学将在开发高效肥料和高效农药，特别是环境友好的生物肥料和生物农药，以及开

发新型农业生产资料等方面发挥巨大的作用。化学合成新的生物活性化合物、药物、医用

材料和诊断试剂等，对生理学、医药学做出贡献。能源消费的90%以上依靠化学和化学工程

技术，如何控制低品位燃料的化学反应，使我们既能保护环境又能降低能源的成本是化学

学科面临的一大难题。化学创制新的物质可以代替传统或稀缺的物质，化学家提供具有光

、电、声、磁等物理性能和化学反应性能的种种物质，如半导体材料、光学材料、磁性材

、电、声、磁等物理性能和化学反应性能的种种物质，如半导体材料、光学材料、磁性材

料、超导材料、超高温耐热材料、超硬材料等。化学面对环境问题的严峻挑战，在建立和

发展在线的高灵敏度环境监测方法，提供环境控制的手段和途径的同时，提出了从根本上

解决环境问题的设想---绿色化学。

    化学与人类生活息息相关，它为人类提供衣、食、住、行所必需的物质。当前，资源

有效开发利用、环境保护与治理、人口与健康、各种不同性能材料的开发等为我国的科学

工作者提出一系列重大的挑战性难题，迫切需要化学家在更深层次上进行化学的基础和应

用基础研究，发现和创造出新的理论、方法和手段。国民经济和社会发展不断对化学学科

提出重大需求，主要体现在下列几个方面：

    在农业及食品工业方面。我国是农业大国，农业是国民经济的基础，是人们健康、经

济持续发展和社会长期稳定的决定因素。我国人口在21世纪上半叶将达到16亿，保持我国

农业的可持续发展是我们面临的艰巨任务。农业发展的首要问题是保证全民族的食物安全

和提高食物品质;其次是保护并改善农业生态环境，为农业可持续发展奠定基础。化学将在

开发高效肥料和高效农药、特别是环境友善的生物肥料和生物农药，以及开发新型农业生

产资料等方面发挥巨大的作用。我国化学家还将在控制和治理土地荒漠化、干旱及盐碱地

等农业生态系统问题方面作出应有的贡献。化学家和其他学科的科学家在研究光合作用方

面已经走过了漫长的岁月，目前对光合作用已经有了比较详细的了解。在未来的一段时间

中，包括化学家在内的科学家们利用各种最先进的手段，有望揭示光合系统高效吸能、传

能和转能的分子机理，建立反应中能量转化的动力学模型和能量高效传递的理论模型，从

而达到高效利用光能为农业增产服务的目的。此外，人们已经开始利用化学制造食物，在

21世纪这一问题将会变得更为重要。
21世纪这一问题将会变得更为重要。

    在提高人类生存质量和健康水平方面。不断提高人类的生存质量和健康水平是人类的

基本要求，也是社会进步的重要标志。在此方面，化学工作者有不可推卸的责任。人的出

生、成长、繁衍、衰老、疾病和死亡等所有生命过程都是化学变化的表现。目前正处于在

分子水平上研究这些复杂生物过程的路口，急需化学家和其它科学工作者揭示生命过程的

分子科学本质，合成新的生物活性化合物、药物、医用材料，从而减轻各种疾病带来的痛

苦。化学家还可以在解决生物科学研究中所用的特殊试剂、各种探剂、各种酶制剂、人工

细胞以及标记细胞等方面做出贡献。

    在能源的开发利用方面。能源是国民经济、社会发展和人民生活水平提高的重要基础

。能源工业在很大程度上依赖于化学过程，能源消费的90%以上依靠化学技术。如何控制低

品位燃料的化学反应，使我们既能保护环境又能降低能源的成本是化学学科面临的一大难

题。煤、石油、天然气等属于化石能源，贮量有限且不能再生，所以其消耗殆尽已指日可

数。为此，必须开发创造新的能源资源，才能满足人类发展对能源越来越高的需求。具有

重要战略意义的新能源的开发，包括太阳能、生物能、核能及次级能源（氢能和燃料电池

）等都急需化学家发展新思想、开创新概念、提供新方法。

    材料科学方面。材料是人类赖以生存和发展的物质基础。我国国民经济的发展、工业

和国防现代化的实现均依赖于各种不同性能材料的开发。化学在原子、分子和分子链段的

尺度上研究材料组织结构的设计、控制及制造。化学创制新的物质以代替传统或稀缺的物

质，化学家赋予材料光、电、声、磁等物理性能和化学反应性能，给人类社会带来半导体

材料、光学材料、磁性材料、超导材料、超高温耐热材料、超硬材料等。化学是新材料的

材料、光学材料、磁性材料、超导材料、超高温耐热材料、超硬材料等。化学是新材料的

“源泉”。材料的合成与制备中的科学问题、材料的组成、结构及其与性能之间的关系是

化学研究的主要内容之一。现代科学的发展要求化学家在对物质结构和成键复杂性深刻理

解的基础上设计功能材料；要求化学家建立和发展新型化学反应和技术，并制造新型材料

。

    信息技术方面。信息技术的高速发展和广泛应用对人类社会产生巨大的影响。电子通

讯、计算等技术的发展对更复杂、更小巧的电子器件以及电子器件的集成度提出了更高的

要求。然而，在单晶硅片上生产大规模集成电路器件的技术已近极限，依靠光致抗蚀剂进

行的微细加工技术将电路的线宽缩小到0.8um以下是几乎不可能的。化学方法应用于超大规

模集成电路制造工艺上，将为大规模集成电路的更新换代提供新的技术基础。从化学的角

度来看，可实现许多工艺革新。

    器件的小型化莫过于在分子水平上生产电子器件。开发和研制“分子元件”和“生物

芯片”成为当今分子电子学领域的重大课题。其中，分子导线和分子开关的研制最令人关

注。分子铁磁体是制备分子元器件不可缺少的基本单元之一，是用制备分子化合物的方法

合成出具有磁铁性质的化合物。作为磁性材料，这类分子铁磁体远远优于以往的合金类铁

磁体，体积小、比重轻、结构多样化、易于复合和加工成型等。扫描隧道电子显微镜(STM

)使人们对于研究单个原子和分子的性质和行为以及在分子水平上研制电子器件充满了信心

。科学家运用这项技术已能观察和操纵单个的原子和分子。毫无疑问，这种方法对组装分

子器件将具有其独特的优势。

    环境科学方面。我国目前国民经济高速发展，人口不断增加，城市化程度不断提高。

    环境科学方面。我国目前国民经济高速发展，人口不断增加，城市化程度不断提高。

这必然使我国的环境问题变得更为突出。要保证可持续发展，环境问题必须解决。首先，

要求化学工作者建立和发展在线的高灵敏度环境监测方法。同时化学家应该提供环境控制

的手段和途径，如研究燃料的高效洁净燃烧的方法。

    化学在为人类创造巨大物质财富的同时，化学品所造成的严重环境污染也引人注意。

要从根本上解决环境问题，化学家必须重新考虑和设计化学反应，使所选用的起始物、反

应试剂、催化剂和介质、以及所产生的中间体和生产的产品均符合环境保护的要求，即使

化学过程成为环境友好的绿色过程。发现和探索不同于“传统”化学的新思路、新理论不

仅是解决环境问题的根本出路，而且对化学的发展具有深远的意义。

    化学学科在整个科学发展中的作用 目前，化学已经在理论和方法上有了极为丰富的成

果积累（如结构研究、过程研究等）；各相关科学（主要是生物和材料）已与化学在大量

问题上相遇，化学家发现了其中的化学基础问题；可持续发展的战略向化学科学提出了大

量化学基础问题。进入到21世纪后，各学科之间的互相交叉和渗透将更为突出，各学科之

间相互促进，其它学科的发展将推动化学的发展。同时，国民经济的重大需求（前沿需求

）和化学学科自身发展的需求（基本需求）都将成为推动21世纪化学学科发展的巨大动力

，化学学科在整个科学和技术发展中将继续发挥不可替代的重要作用。

    2.国内外化学学科的发展趋势与前沿领域

    化学是世界各国最重视的自然科学领域之一。美国和日本科学界认为化学中优先发展

的四个主要领域分别是：基于认识化学反应过程的化学动力学；具有生物活性，具有光、

的四个主要领域分别是：基于认识化学反应过程的化学动力学；具有生物活性，具有光、

电、磁等性能的功能化合物的高选择性合成化学；化学催化；生命过程中的化学问题；极

端条件下的化学行为以及与人类生存相关的分析和环境化学。从目前国际化学发展的趋势

和热点来看，化学科学的前沿和热点集中在（1）以密度泛函为代表的理论化学；（2）以

纳米碳管为基础的纳米化学；（3）以小分子对大分子的相互作用为基础的化学生物学；（

4）超快速、超微量、在位、活体分析和检测手段；（5）化学反应动态学；（6）绿色化学

。

    3. 我国化学学科的现状、优势和特色

    我国化学科学家曾在60年代完成了牛胰岛素的人工全合成，70年代完成酵母丙氨酸-R

NA的全合成，90年代在纳米化学和纳米材料方面的创新性研究工作，都取得了世界领先水

平的成就。

    我国高校共有250多个化学院系，有各类化学研究机构近千个。有国家重点实验室19个

，部门开放实验室23个以及省市实验室16个，共计58个。这些实验室大都配备有先进的仪

器和设备。我国已有一支实力强的化学研究队伍，具备了从事重大科学研究的条件和基础

。近二十年来，我国化学研究的水平也有很大的提高，已经做出了许多在国际上具有重要

影响的工作。1997年《SCI》收入论文数前20名的研究机构中，有8个为化学研究单位；国

际发表论文被引用最多的前5个单位中，有3个单位属化学专业。根据《科技统计与分析》

98年第二期对中国科学院1991-1995年的论文统计资料，中国科学院的化学科技论文被引用

的篇数和次数分别为1011篇和2124次，高于物理的960篇和1810次，远超过生物、材料、地

学等其他学科，而其经费投入并不高于其他学科。
学等其他学科，而其经费投入并不高于其他学科。

    近年来，我国化学家在金属有机化学、纳米化学等方面形成优势，在国际化学界已经

占有一席之地。我国已经形成了一支强有力的化学研究队伍，具备了从事重大科学研究的

条件和基础。目前，我国的化学研究已从不可控的碰撞反应扩展到定向、可控和高选择性

的反应或分子剪裁；研究的对象已从简单的体系扩展到比较复杂的体系，从化学系统扩展

到生命系统，从晶态扩展到非晶态，从正常态扩展到临界和超临界态；研究的化学过程，

已从平衡态逐步转向非平衡态，从慢反应发展到快和超快（如飞秒）过程；研究的尺度，

已从宏观向下延伸至单个分子和单个原子，向上延伸至介观（纳米尺度）离子和分子、离

子聚集体；研究的指导策略，不仅兼顾了短期和学科自身的利益，而且逐渐重视长远的影

响和国家重大需求。

    4．建议采取的政策和措施

    （1）把握学科前沿、突出创新、促进学科交叉；（2）发扬我国的优势和特色，充分

考虑我国的国情；（3） 重视高技术中的基础性研究，促进我国高技术的发展；（4）不断

增加投入，提高经费使用效率；（5）培养高层次的科技人才；（6）加强国际合作；（7）

加强基础设施建设；（8）建立化学与生命和材料交叉的跨学科研究中心。

    王夔院士在总结报告中提出应把握的21世纪化学学科的发展方向：

    （1） 寻求结构多样性和分子多样性：如新合成方法、化学合成、生物合成、组合化

学、合成技术，为可持续发展提供新反应、新路线、新替代物，以表现功能为出发点的合

学、合成技术，为可持续发展提供新反应、新路线、新替代物，以表现功能为出发点的合

成研究，基于分子或分子片组装的合成、构筑高级结构，生物材料形成过程及模拟、手性

（类手性）合成与分离方法的研究。

    （2） 加强复杂化学体系的研究：如物质形态(species)与形态分析（实验及理论）、

分离－功能筛选－性质一体化、化学中的尺度效应和多尺度化学过程、复杂体系的多层次

结构的实验及理论研究、各层次结构（表面结构、内结构、外形等）与性质和功能的关系

、分子聚集体和凝聚态以及生物体系的高级结构形成与功能的关系，复杂过程的跟踪分析

（包括动态、原位、实时监测技术），过程理论研究（不同层次的过程），包括非线性行

为等理论问题；多反应过程动力学解析。

    （3） 注重信息技术在化学中的应用：如信息储存、分析、加工、利用，实验结果的

理论处理，高效计算机技术用于寻找、设计、筛选，虚拟分子库等，都将是21世纪化学家

们努力的目标。

    （4） 开发有自己知识产权和中国特色的仪器和技术方法：重视研究单原子检测技术

、大分子细微结构检测技术、动态跟踪技术，分子诊断技术，高灵敏度检测技术，结构图

象显示技术等。








    参会人员名单：

    王 夔 院士 北京医科大学

    张礼和 院士 北京医科大学

    朱道本 院士 中科院化学所

    徐光宪 院士 北京大学化学院

    孟宪平 副教授 国家自然科学基金委

    艾新元 工程师 中科院学部

    赵学文 副研 国家自然科学基金委

    周先路 研究员 中科院学部

    刘振宇 研究员 中科院煤化所


    黎乐民 院士 北京大学化学院

    白春礼 院士 中科院

    梁文平 研究员 国家自然科学基金委

    杜灿屏 教授 国家自然科学基金委

    王瑞萍 高工 国家自然科学基金委

    倪嘉赞 院士 中科院长春应用化学所

    钱逸泰 院士 中国科技大学应化系

    黄 宪 教授 浙江大学

    朱清时 院士 中国科技大学

    严纯华 教授 北京大学

    李静海 研究员 中科院化冶所


    赵新生 教授 北京大学化学院

    冯守华 教授 吉林大学

    杨玉良 教授 复旦大学

    包信和 教授 中科院大连化物所

    汤鸿霄 院士 中科院生态与环境中心

    李正名 院士 南开大学元素有机所

    徐筱杰 教授 北京大学化学院

    麻生明 研究员 中科院上海有机所

    王梅祥 研究员 中科院化学所

    朱起鹤 院士 中科院化学所

    解金春 研究员 中科院大连化物所


    黄本立 院士 厦门大学

    吴厚铭 研究员 中科院上海有机所

    吴毓林 研究员 中科院上海有机所

    俞汝勤 院士 湖南大学

    汪尔康 院士 中科院长春应用化学所

    韩万书 教授 国家自然科学基金委

    陈 荣 副教授 国家自然科学基金委

    陈家富 博士 科技部

    唐 晋 教授 国家自然科学基金委

    胡汉杰 副研 国家自然科学基金委

    刘鲁生 高工 中科院学部


    刘鲁生 高工 中科院学部

    张 恒 高工 中科院学部

    张存浩 院士 国家自然科学基金委

    金龙珠 研究员 国家自然科学基金委

    杨炳忻 教授 香山科学会议

    郑红乔 高工 香山科学会议

    李增惠 教授 香山科学会议
--
╔═══════════════════╗
║★★★★★友谊第一  比赛第二★★★★★║
╚═══════════════════╝


※ 来源:·哈工大紫丁香 http://bbs.hit.edu.cn·[FROM: 202.118.229.*]