化學(xué)領(lǐng)域十大新興技術(shù)演講人：日期:01人工智能驅(qū)動(dòng)的化學(xué)合成02綠色可持續(xù)化學(xué)技術(shù)03先進(jìn)電子化學(xué)品04生物基化學(xué)制造05納米催化材料06智能響應(yīng)聚合物目錄CATALOGUE人工智能驅(qū)動(dòng)的化學(xué)合成01PART反應(yīng)路徑預(yù)測(cè)算法遷移學(xué)習(xí)跨領(lǐng)域應(yīng)用通過預(yù)訓(xùn)練模型將有機(jī)合成知識(shí)遷移至無機(jī)或材料化學(xué)領(lǐng)域，解決小樣本數(shù)據(jù)場(chǎng)景下的預(yù)測(cè)難題。03結(jié)合遺傳算法與強(qiáng)化學(xué)習(xí)，同步優(yōu)化反應(yīng)收率、選擇性和原子經(jīng)濟(jì)性，為復(fù)雜分子合成提供最優(yōu)路徑方案。02多目標(biāo)優(yōu)化算法集成基于深度學(xué)習(xí)的反應(yīng)機(jī)理建模利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析海量化學(xué)反應(yīng)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)反應(yīng)中間體、過渡態(tài)及能量壁壘，顯著縮短實(shí)驗(yàn)試錯(cuò)周期。01自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人平臺(tái)高通量實(shí)驗(yàn)執(zhí)行系統(tǒng)集成液體處理機(jī)器人、自動(dòng)反應(yīng)釜與在線分析模塊，實(shí)現(xiàn)每周數(shù)千次反應(yīng)的并行篩選與數(shù)據(jù)采集。云端實(shí)驗(yàn)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)通過標(biāo)準(zhǔn)化接口連接全球分布式實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，支持遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)任務(wù)調(diào)度與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享。自適應(yīng)實(shí)驗(yàn)流程控制采用強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法動(dòng)態(tài)調(diào)整反應(yīng)參數(shù)（溫度、催化劑用量等），實(shí)現(xiàn)無人值守條件下的條件優(yōu)化。閉環(huán)式分子設(shè)計(jì)優(yōu)化生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)分子設(shè)計(jì)通過生成器-判別器框架創(chuàng)造滿足特定性質(zhì)（如溶解度、生物活性）的新型分子結(jié)構(gòu)，突破傳統(tǒng)庫篩選限制。性質(zhì)預(yù)測(cè)-合成-測(cè)試閉環(huán)耦合量子化學(xué)計(jì)算、逆合成算法與自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)，在單次迭代中完成分子設(shè)計(jì)到性能驗(yàn)證的全流程。多尺度模擬輔助優(yōu)化整合分子動(dòng)力學(xué)、DFT計(jì)算與宏觀性質(zhì)預(yù)測(cè)模型，指導(dǎo)功能材料分子結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)調(diào)控。綠色可持續(xù)化學(xué)技術(shù)02PART電催化二氧化碳轉(zhuǎn)化高效能源轉(zhuǎn)化通過電催化技術(shù)將二氧化碳轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品（如甲醇、甲酸），顯著降低碳排放并實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用，推動(dòng)碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。反應(yīng)機(jī)理研究結(jié)合原位光譜技術(shù)和理論計(jì)算，揭示二氧化碳還原過程中的中間體演變路徑，為催化劑理性設(shè)計(jì)提供依據(jù)。開發(fā)過渡金屬（如銅、鈷）基納米催化劑，優(yōu)化活性位點(diǎn)分布與電子結(jié)構(gòu)，提升反應(yīng)選擇性與電流效率。催化劑設(shè)計(jì)創(chuàng)新可見光催化有機(jī)合成清潔反應(yīng)條件利用可見光驅(qū)動(dòng)有機(jī)分子轉(zhuǎn)化，避免傳統(tǒng)熱催化所需的高溫高壓條件，減少能源消耗與副產(chǎn)物生成。光敏劑開發(fā)設(shè)計(jì)卟啉類、金屬配合物等高效光敏劑，拓展反應(yīng)底物范圍至惰性C-H鍵活化與不對(duì)稱合成領(lǐng)域。反應(yīng)體系優(yōu)化構(gòu)建多相光催化系統(tǒng)，通過載體（如二氧化鈦、共價(jià)有機(jī)框架）固定催化劑，實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用與產(chǎn)物分離簡化。生物酶催化工藝優(yōu)化采用基因工程手段改造酶分子，增強(qiáng)其穩(wěn)定性、底物特異性及非天然反應(yīng)活性，適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)需求。定向進(jìn)化技術(shù)整合氧化還原酶、水解酶等構(gòu)建多酶協(xié)同體系，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜分子的一鍋法合成，減少中間體純化步驟。多酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)探索酶在離子液體、超臨界流體等非傳統(tǒng)介質(zhì)中的催化行為，拓展生物催化在疏水性底物轉(zhuǎn)化中的適用性。非水相催化應(yīng)用010203先進(jìn)電子化學(xué)品03PART二維半導(dǎo)體材料制備原子層精確控制技術(shù)通過化學(xué)氣相沉積（CVD）或機(jī)械剝離法實(shí)現(xiàn)單層或少層二維材料的可控制備，確保材料具備高載流子遷移率和優(yōu)異的光電性能。缺陷工程優(yōu)化通過摻雜、退火或表面修飾等手段調(diào)控二維材料中的空位、晶界等缺陷結(jié)構(gòu)，顯著提升其電學(xué)穩(wěn)定性和器件可靠性。異質(zhì)結(jié)構(gòu)集成將不同二維半導(dǎo)體材料（如MoS?與WS?）堆疊形成范德華異質(zhì)結(jié)，實(shí)現(xiàn)能帶工程調(diào)控，應(yīng)用于高性能晶體管和光電探測(cè)器。量子點(diǎn)顯示材料開發(fā)窄發(fā)射光譜調(diào)控通過精確控制量子點(diǎn)核殼結(jié)構(gòu)（如CdSe/ZnS）的尺寸和成分，實(shí)現(xiàn)半峰寬小于20nm的純色發(fā)光，滿足廣色域顯示需求。01無鎘環(huán)保材料體系開發(fā)基于InP、碳點(diǎn)等無重金屬量子點(diǎn)，解決傳統(tǒng)Cd系材料的毒性問題，同時(shí)保持90%以上的量子產(chǎn)率。02噴墨打印工藝兼容性設(shè)計(jì)表面配體修飾的量子點(diǎn)墨水，使其具備高分散性和穩(wěn)定性，可直接用于大面積顯示屏的溶液法制備。03柔性導(dǎo)電聚合物設(shè)計(jì)分子結(jié)構(gòu)共軛優(yōu)化通過引入噻吩、苯并二噻吩等剛性單元增強(qiáng)聚合物主鏈共軛程度，實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)率超過1000S/cm的柔性電極材料。自修復(fù)功能集成在聚合物網(wǎng)絡(luò)中嵌入動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵（如Diels-Alder鍵），使材料在機(jī)械損傷后可通過加熱自主恢復(fù)導(dǎo)電性能。生物相容性涂層開發(fā)PEDOT:PSS與聚多巴胺的復(fù)合體系，兼具高導(dǎo)電性和組織相容性，適用于可植入式生物電子器件。生物基化學(xué)制造04PART微生物合成高值化合物定向代謝工程改造通過基因編輯技術(shù)優(yōu)化微生物代謝通路，實(shí)現(xiàn)萜類、芳香族化合物等高附加值產(chǎn)物的高效合成，突破傳統(tǒng)化工生產(chǎn)的原料限制。多酶級(jí)聯(lián)催化體系構(gòu)建人工多酶復(fù)合體，模擬自然生物合成路徑，提升復(fù)雜化合物（如抗生素、色素）的產(chǎn)率與純度，降低分離提純成本。極端環(huán)境微生物開發(fā)利用深海或高溫環(huán)境微生物的特殊酶系，合成耐高溫、高壓的醫(yī)用或工業(yè)用特殊材料，拓展生物合成的應(yīng)用邊界。采用綠色溶劑體系破壞木質(zhì)素-纖維素復(fù)合結(jié)構(gòu)，顯著提高酶解效率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)溶劑回收循環(huán)利用，減少環(huán)境污染。離子液體預(yù)處理技術(shù)基于木質(zhì)素降解酶的結(jié)構(gòu)模擬，開發(fā)高活性人工酶，在溫和條件下定向切斷β-O-4鍵，避免傳統(tǒng)酸解法產(chǎn)生的有毒副產(chǎn)物。仿生酶催化劑設(shè)計(jì)整合物理粉碎、生物酶解與化學(xué)催化步驟，實(shí)現(xiàn)半纖維素、纖維素、木質(zhì)素三組分的全利用，生產(chǎn)糖平臺(tái)化合物與酚類材料前體。多組分協(xié)同轉(zhuǎn)化工藝010203木質(zhì)纖維素高效解聚生物可降解聚酯工程動(dòng)態(tài)共聚單體調(diào)控通過引入呋喃二甲酸等可再生單體調(diào)整聚酯鏈段序列分布，平衡材料的力學(xué)強(qiáng)度與降解速率，滿足包裝、農(nóng)膜等場(chǎng)景需求。酶促聚合反應(yīng)優(yōu)化利用脂肪酶催化酯交換反應(yīng)，在低溫?zé)o溶劑條件下合成高分子量聚羥基脂肪酸酯（PHA），降低能耗并避免金屬催化劑殘留。海洋降解性能增強(qiáng)通過側(cè)鏈修飾或共混改性提升聚酯在海水環(huán)境中的降解效率，解決近海塑料污染問題，同時(shí)保持材料在陸用階段的穩(wěn)定性。納米催化材料05PART單原子催化劑構(gòu)筑01.原子級(jí)分散技術(shù)通過精確控制金屬前驅(qū)體熱解條件，實(shí)現(xiàn)金屬原子在載體表面的單分散錨定，顯著提升原子利用效率并降低貴金屬用量。02.配位環(huán)境調(diào)控采用缺陷工程或雜原子摻雜策略，優(yōu)化單原子活性中心的電子結(jié)構(gòu)和配位構(gòu)型，從而增強(qiáng)其對(duì)特定反應(yīng)的選擇性催化能力。03.原位表征方法結(jié)合同步輻射X射線吸收譜和球差校正電鏡技術(shù)，實(shí)時(shí)追蹤單原子催化劑在反應(yīng)過程中的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)演變規(guī)律。金屬有機(jī)框架催化多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過調(diào)控有機(jī)配體的長度和剛性，構(gòu)建具有分級(jí)孔道的MOF材料，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物/產(chǎn)物的快速傳質(zhì)和尺寸選擇性催化。活性位點(diǎn)集成采用后合成修飾或表面包覆技術(shù)，提高M(jìn)OF材料在高溫、潮濕或強(qiáng)酸堿環(huán)境下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在MOF骨架上引入手性胺或金屬卟啉等功能單元，開發(fā)兼具高活性與立體選擇性的多功能催化體系。穩(wěn)定性增強(qiáng)策略基于血紅素、鋅指等生物酶活性中心結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)具有類過氧化物酶、超氧化物歧化酶活性的納米材料?；钚灾行哪M構(gòu)建pH/溫度/光響應(yīng)的智能納米酶系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)催化活性的按需調(diào)控和疾病微環(huán)境特異性激活。動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性通過空間有序組裝不同納米酶，模擬細(xì)胞內(nèi)代謝通路，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜反應(yīng)的高效串聯(lián)催化。多酶級(jí)聯(lián)體系仿生納米酶開發(fā)智能響應(yīng)聚合物06PART自修復(fù)材料分子設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建通過引入可逆共價(jià)鍵（如Diels-Alder鍵、二硫鍵等），使材料在受損時(shí)能通過分子鏈重組實(shí)現(xiàn)自修復(fù)，適用于航空航天領(lǐng)域的高強(qiáng)度復(fù)合材料。氫鍵/離子鍵協(xié)同作用利用多重非共價(jià)相互作用形成動(dòng)態(tài)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，賦予材料室溫自修復(fù)能力，同時(shí)保持高彈性，適用于柔性電子器件和醫(yī)用材料。微膠囊化修復(fù)劑技術(shù)將修復(fù)劑（如單體或催化劑）封裝于微膠囊中，材料破裂時(shí)釋放修復(fù)劑并觸發(fā)聚合反應(yīng)，修復(fù)效率可達(dá)90%以上，適用于涂層和結(jié)構(gòu)材料。形狀記憶聚合物調(diào)控多階段形狀記憶功能通過多組分聚合物體系設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)材料分階段響應(yīng)不同刺激，用于航天器可展開結(jié)構(gòu)和自適應(yīng)建筑材料的開發(fā)。光/電響應(yīng)型SMP開發(fā)在聚合物中嵌入光敏基團(tuán)（如偶氮苯）或?qū)щ娞盍希ㄈ缣技{米管），實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程非接觸式形狀調(diào)控，適用于微型機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。熱響應(yīng)型SMP設(shè)計(jì)通過調(diào)控玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）或熔點(diǎn)（Tm），使材料在特定溫度下恢復(fù)預(yù)設(shè)形狀，應(yīng)用于智能醫(yī)療器械（如可降解血管支架）。設(shè)計(jì)含酯鍵、碳酸酯鍵等可逆鍵的聚合物，在溫和條件下解聚為單體