化学材料合成和理论.doc

吉林大学“十五”“211工程”重点学科建设项目论证报告 PAGE  PAGE 24 吉林大学“十五”“211工程”重点建设项目论证报告 化学材料合成与理论 一、项目定义 项目名称：化学材料合成与理论 项目所属领域：基础科学 涉及的主要学科：物理化学（国家重点学科）、无机化学 （国家重点学科）、高分子化学与物理（国家重点学科） 项目主要研究方向： ● 理论化学与催化剂等功能材料的分子设计 ● 无机合成与材料化学 ● 大分子组装与功能及结构高分子材料 二、项目背景 1．项目建设意义 本项目从吉林大学化学学科基础和特点出发，考虑国家、吉林省发展经济和科技创新及化学学科自身发展的需要，以化学材料合成方法及相关基础理论为重点，在理论化学与催化剂等功能材料的分子设计，无机合成与材料化学，大分子组装与功能及结构高分子材料等三个主要研究方向重点进行学科建设，建立高层次的学术梯队，为国家培养高层次的研究和教学人才，产出高水平的科研成果。 理论化学大体包括三个部分，即量子化学、统计化学和计算化学。在形成理论化学的近70年中，出现过不少的重大突破，仅量子化学即有5次重大突破，先后被授予诺贝尔化学奖。这些重大的突破都是提出了新概念和新思想，使得人们能够深入到分子层次来考虑化学问题，极大地影响和推动了化学学科的发展，也深刻地影响到材料、能源、生命科学和高科技的发展。近二十年来，伴随着电子计算机技术的发展，理论化学也得到了迅速发展。化学体系的结构、性能与变化过程的理论研究与计算模拟，对深入了解化学微观过程、洞察现象和规律本质，有着其它方法不可代替的作用，正在发展成为化学研究的强有力工具。当前，用理论化学的理论和方法进行“分子设计”，“材料设计”以及“药物设计”的工作，在国外已经大规模地开展，并取得了显著的成果。理论化学已经在工业、农业、国防、医药等领域中发挥着日益重要的作用。美国诺贝尔物理奖获得者Wilson曾评论说，量子化学计算方法发展的情况，将决定美国在21世纪是否能占领材料科学的领先地位。日本诺贝尔奖获得者福井谦一指出，由于化学合成技术的进步，能够按理论设计出来的分子或材料进行合成，21世纪的新型材料设计和合成将实现“工程化”。 关于催化的现状和发展，美国国家科学研究咨询委员会（NRC）组织专家提出了题为《催化展望》的调研报告。该报告总结了发展的现状并提出未来十年的展望。确认催化是美国两个最大的工业部门——化学工业和石油加工业的支柱。化学工业中的60%的产品与90%的过程基于催化作用，其年销售额达2920亿美元；催化也是石油炼制工业的核心，该工业年销售额达1400亿美元。催化的重要性在我国也是如此。吉林省已将石油化工列为两大支柱产业之一。 合成化学是化学学科的核心，是化学家改造世界，创造社会未来最有力的手段。随着21世纪高新技术的发展，对于新型结构和新型功能的化合物及材料提出了更高的要求。我国基础性研究2010年长期规划把“现代合成化学”与“材料制备过程中的基础研究”项目列为化学和材料科学的优先发展领域。无机合成化学与材料化学研究领域的快速发展不仅在无机化学学科前沿性研究中具有基础性意义，而且会对开发新一代的分子基材料和高新技术产生深远影响。无机合成化学与材料化学研究的进展必将带动相关研究学科与专业的发展。包括合成、制备与组装的无机合成化学与材料化学的突破与新物种新材料的出现，必将对原有理论提出挑战并推动理论研究的发展，从而对于化学学科的发展产生重要意义。 高分子化学是本世纪发展起来的一门新兴学科，目前高分子材料及相关产品应用于国防与民用的各个领域，高分子工业在我国国民经济建设、社会发展和科技进步中起着重要的支撑作用。高分子化学与物理是高分子工业及其相关高新技术产业的科学基础。功能及结构高分子材料是目前国家基本建设和高科技发展的基础材料，建筑、化工、纺织、电子、信息等行业都离不开高分子材料。超分子化学是构筑新的功能与结构材料的基础与方法，超分子材料在光电信息材料等领域有广泛而重要的应用前景。大分子组装与功能及结构高分子材料研究方向与材料、生物等学科的交叉，在分子生物学、超分子科学、塑料电子学等新兴学科及新型高技术新材料等方面已显示出诸多新的增长点。 2．国际水平 理论化学由于新理论和新计算方法的不断涌现，特别是计算机技术的进步，使化学家已经有能力根据量子力学原理处理相当复杂的化学问题了。理论化学当前的发展趋势有三个特征——理论化学计算的研究对象力求逼近复杂的真实的化学体系和在其中发生的过程、对变化过程的研究进一步深入、计算模拟在实际化学问题的研究中占据愈来愈重要的地位。复杂化学体系空间结构与过程时间演化的理论和计算研究是发达国家如美国、英国、德国、日本、瑞典等近年来争占的制高点。例如美国的哈佛大学、麻省理工学院、加州理工学院、加州