10000个科学难题

《10000个科学难题》序

序

前言

晶体缺陷的测定及其与固体性质的关系

无机有序多孔材料的设计合成

金刚石的化学合成

高透量无机分离膜的制备

上转换发光材料及其应用

高性能非线性光学材料

高压化学

动力学稳定的高能材料

手性自发拆分的预测与调控

金属-金属(多重)键

基于分子磁性的分子自旋电子学研究

可用于量子计算机的分子磁体材料的设计合成

有机导电磁体

多铁分子材料

功能配合物的可控合成

分子间弱相互作用与功能超分子材料的调控

分子影像材料

智能配位聚合物分子材料

过渡金属促进的硼-氢键活化

金属药物的作用机理

金属酶模拟

硒蛋白的结构、功能与化学模拟

重元素的相对论效应

复杂材料的第一原理电子结构方法所面临的挑战

水结构之谜

高转化效率的纳米材料太阳能电池

高效的光分解水制氢纳米材料

高效纳米储氢材料

新型碳纳米材料

纳米粒子为单元的多级次程序化组装

生物无机材料的仿生化学

超高比容量锂离子电池的纳米电极材料

固态电极离子/电子输运过程及其耦合机理

燃料电池新型质子交换膜

能源转换中的非铂催化剂

新型染料敏化太阳能电池

由二氧化硅化学法一步制备高纯硅

氢的安全高效储存

金属氢的制备

煤炭的低成本气化技术

纤维素的低成本、规模化制备燃料乙醇

界面有机光电效应

过渡金属催化剂上N2催化加氢成氨的作用机理问题

催化剂活性基团的仿生组装

多相催化反应机理和活性中心的表征

甲烷选择氧化制有机含氧化合物的高效催化体系

电催化表面结构效应

减少机动车尾气污染的新型催化剂

温室气体的捕集、储存和转化

石油生物催化脱硫

高效率热电材料

超高密度信息存储材料

有机分子磁体

多功能内集成的单分子器件

材料老化过程的化学动力学

无机晶体结构预测

材料/细胞界面结构及相互作用

复杂体系的腐蚀电化学研究

富勒烯的形成机理

材料合成中分子有序组合体模板的机理问题

分子有序组合体的理论模拟与设计

表面增强光谱学的统一理论

表面手性结构的形成、识别与控制

电化学界面结构的理论模型

超临界流体中的微观聚集行为对化学反应热力学性质的影响

水在生命化学过程中的作用

分子反应的本质和控制

时间分辨的化学反应动力学

非正交轨道的价键理论Hamiltonian矩阵计算

密度泛函理论及其应用

普适的线性标度第一性原理电子结构理论

能同时处理强相互作用和弱相互作用的密度泛函理论

从弱到强电子耦合强度下的电子转移动力学和速率理论

碳-氢键的活化

碳-碳键的活化

二氧化碳的固定和活化

氮气的固定与活化

有机化合物的直接氟化

“绿色”氧化

新型反应介质

自由基、卡宾的选择性控制

有机金属络合物催化性能的预测

串联反应及多组分反应

多样性导向的有机合成

手性起源

手性催化

活性天然产物的高效合成

多糖/寡糖的固相合成

天然产物的快速分离鉴定

有机反应的时间分辨

分子识别和自组装

分子间弱相互作用的选择性和方向性

超分子体系中的电子转移和能量传递

光合作用的化学机制与应用

手性农药

“绿色”农药的分子靶标

农药的生物合理设计

农药的剂量传递

链式缩聚反应

螺旋选择性自由基聚合反应

非石油路线合成高分子

聚电解质的构象变化

高聚物中的玻璃化转变现象的本质

大分子体系的非晶液-固相转变

链状大分子半结晶织态结构的调控

高分子同体中的链缠结与网络结构

光子学聚合物的构筑

聚合物光子晶体

聚合物太阳能材料

共轭聚合物分子的电荷传输机理

模拟生物大分子聚集体功能的大分子自组装

高分子仿酶中识别与催化的协同性

生物材料的血液相容性

人工肌肉材料

仿生自修复高分子材料

生物合成高分子材料的基础问题

智能和靶向性医用高分子

骨修复中的组织工程技术

分析化学中的若干科学问题

实时动态检测细胞内多分子相互作用的荧光共振能量转移体系的建立

获取蛋白质的结构与功能信息的新方法

可以直接给出分子结构的高分辨成像技术

自由基动态原位检测与调控细胞功能研究

卤键在化学和生物分子识别中真的很重要吗

金属纳米粒子的等离子体共振散射及其筛选、纯化

可控电化学信号放大方法研究

生物分子界面电子转移的基本行为与特征

细胞之间信号传导的定量化

糖生物学与蛋白质糖基化研究中的分析方法

高灵敏度、高特异性电化学DNA生物传感器的研究

复杂蛋白质样品的高效分离分析

蛋白质复合物的大规模分离与鉴定

广谱性手性化合物分离分析方法

基于完整蛋白质的复杂体系全蛋白质组快速、灵敏定量技术

生物大分子结构的NMR解析

基于核磁共振的代谢组学分析技术

微全分析系统的实现

微流控芯片的液体混合

生物芯片在蛋白质组学中的应用

生命体系中单分子检测

单分子DNA序列的测定方法研究

纳米生物传感

碳纳米管材料在分子成像以及癌症早期诊断领域的应用

基于量子点标记的生物活体动态示踪成像

基于谱学成像的多功能纳米探针研究

蛋白质分子印迹方法学研究

金属组学

元素形态分析

复杂样品系统中特定组分的选择性分离鉴定

高维多模数据的融合、解析与建模方法研究

二阶张量校正(复杂体系干扰共存下多组分同时直接定量分析)

小分子肿瘤标志物的发现和早期分析检测

疾病的预警和诊断系统

食品中药物残留的多组分快速检测

仿生嗅觉和味觉传感器的研究和发展

复杂基体环境样品的前处理

高灵敏DNA损伤分析

化学污染物的原位与形态分析

有机污染物QSAR模型的机理建模与解释

汞的化学甲基化与活化

手性化学污染物的环境行为

持久性有机污染物的大气长距离传输：冷捕集效应

持久性有机污染物的生物富集与生物放大预测模型研究

微囊藻毒素分子结构中Adda侧链肽键的水解

化学污染物的生物有效性

平流层臭氧损耗的化学机制

毒物兴奋效应

环境污染物与神经内分泌毒性

环境污染物与生物大分子的相互作用

化学污染物的基因毒性

复合环境污染物协同毒性作用机理

光催化降解有毒有机污染物

水环境中PPCPs的微生物转化与降解机制

机动车尾气催化净化

环境应用功能性纳米的材料设计和构效关系

纳米金催化作用及在环境中的应用

污染场地的化学强化修复

微量元素在生物体内的协调与拮抗

纳米粒子的生物医学应用和安全性问题

什么是天然产物的生物合成和组合生物合成

合成生物学领域中天然产物药物的微生物全合成

人类基因G-四链体结构的化学基因组学研究的基本问题

糖链通过识别所介导的功能

如何实现小分子对HIV病毒在体内转录的调控

有机过氧化物抗疟作用的化学机制

蛋白质是如何折叠的

在蛋白质中引入非天然氨基酸

活体状态下专一性标记生物大分子的小分子荧光探针

可以追踪单个生物分子在活细胞中的运动吗

编后记

　　本书所提出的化学“难题”或问题，正是当今国际学科发展的若干前沿和研究热点，也是我国经济社会发展中迫切需要解决的问题，体现了我国化学科学的巨大进步，也反映出我国化学科学光辉成就的一个侧面和部分缩影。具体内容包括高性能非线性光学材料、功能配合物的可控合成、金属药物的作用机理、高效的光分解水制氢纳米材料、超高比容量锂离子电池的纳米电极材料等。　　《10000个科学难题.化学卷》一书由我国当前活跃在科研第一线的老中青优秀学者、专家编篡，汇集了一批涉及化学科学各分支领域国际发展前沿和热点以及我国经济社会发展需求有待解决的“难题”或问题。全书内容覆盖面广，交叉性强，富有前瞻性、先进性和重要性。书中既阐明了这些难题的科学内涵，指明了探求的方向和思考空间；同时，也反映出我国学者的高学术水平和我国化学科学的显著进步。　　本书的读者对象广泛，不仅可作为高校和科研部门研究生基础和应用基础研究的参考选题；也可作为大学生扩大知识领域的参考书；还可作为激发中学生科学兴趣的辅佐读物。同时，也可供有关政府和管理部门的领导和工作人员阅读。