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    1. 當(dāng)前時間為:

      組織機(jī)構(gòu)

      魅力一中 輝煌卓著

      當(dāng)前位置:首頁 / 組織機(jī)構(gòu) / 教研室/化學(xué)家談化學(xué) 2
      教研室

      化學(xué)家談化學(xué) 2

      發(fā)布時間:2013-01-18 05:59:26瀏覽次數(shù):2653

        徐光憲:      今日化學(xué)何去何從?

      今日化學(xué)何去何從?對于這個問題有兩種回答:第一種回答:化學(xué)已有200余年的歷史,是一門成熟的老科學(xué),現(xiàn)在發(fā)展的前途不大了;21世紀(jì)的化學(xué)沒有什么可搞了,將在物理學(xué)與生物學(xué)的夾縫中逐漸消亡。第二種回答:20世紀(jì)的化學(xué)取得了輝煌的成就,21世紀(jì)的化學(xué)將在與物理學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、信息科學(xué)、能源、環(huán)境、海洋、空間科學(xué)的相互交叉,相互滲透,相互促進(jìn)中共同大發(fā)展。本文主張第二種回答。

      一、20世紀(jì)化學(xué)取得的空前輝煌成就并未獲得社會應(yīng)有的認(rèn)同

      在20世紀(jì)的100年中,化學(xué)與化工取得了空前輝煌的成就。這個“空前輝煌”可以用一個數(shù)字來表達(dá),就是2 285萬。1900年在Chemical Abstracts(CA)上登錄的從天然產(chǎn)物中分離出來的和人工合成的已知化合物只有55萬種。經(jīng)過45年翻了一番,到1945年達(dá)到110萬種。再經(jīng)過25年,又翻一番,到1970年為236.7萬種。以后新化合物增長的速度大大加快,每隔10年翻一番,到1999年12月31日已達(dá)2 340萬種。所以在這100年中,化學(xué)合成和分離了2 285萬種新化合物、新藥物、新材料、新分子來滿足人類生活和高新技術(shù)發(fā)展的需要,而在1900年前的歷史長河中人們只知道55萬種。從上面的數(shù)字還可以看出,化學(xué)是以指數(shù)函數(shù)的形式向前發(fā)展的。沒有一門其他科學(xué)能像化學(xué)那樣在過去的100年中創(chuàng)造出如此眾多的新化合物。這個成就用“空前輝煌”來描述并不過分。但“化學(xué)家太謙虛”(這句話是Nature雜志在2001年的評論中說的,參見文獻(xiàn)[1]),不會向社會宣傳化學(xué)與化工對社會的重要貢獻(xiàn)。因此20世紀(jì)化學(xué)取得的輝煌成就,并未獲得社會應(yīng)有的認(rèn)可。

      二、20世紀(jì)發(fā)明的七大技術(shù)中最重要的是信息技術(shù)、化學(xué)合成技術(shù)和生物技術(shù)

      報(bào)刊上常說20世紀(jì)發(fā)明了六大技術(shù):

      1.包括無線電、半導(dǎo)體、芯片、集成電路、計(jì)算機(jī)、通訊和網(wǎng)絡(luò)等的信息技術(shù);

      2.基因重組、克隆和生物芯片等生物技術(shù);

      3.核科學(xué)和核武器技術(shù);

      4.航空航天和導(dǎo)彈技術(shù);

      5.激光技術(shù);

      6.納米技術(shù)。

      但卻很少有人提到包括新藥物、新材料、高分子、化肥和農(nóng)藥的化學(xué)合成(包括分離)技術(shù)。上述六大技術(shù)如果缺少一兩個,人類照樣生存。但如沒有發(fā)明合成氨、合成尿素和第一、第二、第三代新農(nóng)藥的技術(shù),世界糧食產(chǎn)量至少要減半,60億人口中的30億就會餓死。沒有發(fā)明合成各種抗生素和大量新藥物的技術(shù),人類平均壽命要縮短25年。沒有發(fā)明合成纖維、合成橡膠、合成塑料的技術(shù),人類生活要受到很大影響。沒有合成大量新分子和新材料的化學(xué)工業(yè)技術(shù),上述六大技術(shù)根本無法實(shí)現(xiàn)。這些都是無可爭辯的事實(shí)。

      但化學(xué)和化工界非常謙虛,從來不提抗議。我們應(yīng)該理直氣壯地大力宣傳20世紀(jì)發(fā)明了七大技術(shù),即化學(xué)合成(包括分離)技術(shù)和上述六大技術(shù)。這七大技術(shù)發(fā)明可以按照人類需要的迫切性和由它們衍生的產(chǎn)業(yè)規(guī)模的大小來排序:

      (1)從人類對七大技術(shù)發(fā)明的需要迫切性來看,化學(xué)合成和分離技術(shù)應(yīng)當(dāng)排名第一,已如前述,因?yàn)樗侨祟惿娴慕^對需要,沒有它,全世界一半人口要餓死。它還為其余六大技術(shù)發(fā)明提供了不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ)。國外傳媒把哈勃(Haber)的合成氨技術(shù)(Haber process)評為20世紀(jì)最重要的發(fā)明,是很有道理的。

      排名第二的是信息技術(shù),第三是生物技術(shù),以下依次是航空航天技術(shù),核技術(shù),納米技術(shù)和激光技術(shù)。也許有人會問汽車產(chǎn)業(yè)不是比飛機(jī)還重要嗎?但第一輛內(nèi)燃機(jī)汽車是德國人在1886年發(fā)明的,所以汽車、火車、煉鋼等都是19世紀(jì)發(fā)明的重大技術(shù)。而合成氨技術(shù)是哈勃在1909年發(fā)明,在1918年因而獲得諾貝爾化學(xué)獎。高分子合成技術(shù)是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的。新藥物、新材料的合成更是近50年的事。因此合成化學(xué)技術(shù)是20世紀(jì)的重大發(fā)明。

      (2)從20世紀(jì)的七大技術(shù)發(fā)明衍生的產(chǎn)業(yè)規(guī)模及其對世界經(jīng)濟(jì)的影響來看,排名次序如下:第一是信息產(chǎn)業(yè),第二是由化學(xué)合成(包括分離)技術(shù)衍生的石油化工、精細(xì)化工、高分子化工和藥物、農(nóng)藥工業(yè)等產(chǎn)業(yè),以及從空氣中分離出氧氣和氮?dú)?,從電解水中分離出氫氣,作為電動汽車的燃料,為解決將來水資源缺少的海水淡化產(chǎn)業(yè)等。

      第三是飛機(jī)、航天、人造衛(wèi)星及導(dǎo)彈產(chǎn)業(yè),第四是核電站和核工業(yè)。這4個產(chǎn)業(yè)都是非常大的產(chǎn)業(yè)。其中在核產(chǎn)業(yè)中,有很大一部分是化工產(chǎn)業(yè),如核燃料的前處理和后處理工業(yè),重氫、重水工業(yè)、稀有元素冶煉工業(yè)等,又如信息產(chǎn)業(yè)和航空航天導(dǎo)彈衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)中,都依靠冶金、稀有元素冶煉和高分子等化學(xué)合成產(chǎn)業(yè)。

      相對于前述4個產(chǎn)業(yè)而言,排在第五的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)、排在第六的納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)和排在第七的激光技術(shù)產(chǎn)業(yè)這3個現(xiàn)在還是小產(chǎn)業(yè)。其中納米產(chǎn)業(yè)實(shí)際上是化學(xué)家發(fā)明C60等巴基球和碳納米管等衍生出來的合成化學(xué)產(chǎn)業(yè),以及用各種方法把化學(xué)物質(zhì)制成納米尺度的合成產(chǎn)業(yè)。

      所以20世紀(jì)和21世紀(jì)上半葉理應(yīng)稱為信息和化學(xué)合成時代,要到21世紀(jì)下半葉才能稱為生物技術(shù)時代,因?yàn)槟壳吧锛夹g(shù)的實(shí)際應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)規(guī)模還很小,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及信息產(chǎn)業(yè)和合成化工產(chǎn)業(yè)。

      三、化學(xué)是一門中心科學(xué)

      化學(xué)是一門中心科學(xué),化學(xué)與生命、材料等八大朝陽科學(xué)有非常密切的聯(lián)系,產(chǎn)生了許多重要的交叉學(xué)科,但化學(xué)作為中心學(xué)科的形象反而被其交叉學(xué)科的巨大成就所埋沒。

      1.化學(xué)是一門承上啟下的中心科學(xué)??茖W(xué)可按照它的研究對象由簡單到復(fù)雜的程度分為上游、中游和下游。數(shù)學(xué)、物理學(xué)是上游,化學(xué)是中游,生命、材料、環(huán)境等朝陽科學(xué)是下游。上游科學(xué)研究的對象比較簡單,但研究的深度很深。下游科學(xué)的研究對象比較復(fù)雜,除了用本門科學(xué)的方法以外,如果借用上游科學(xué)的理論和方法,往往可收事半功倍之效?;瘜W(xué)是中心科學(xué),是從上游到下游的必經(jīng)之地,永遠(yuǎn)不會像有些人估計(jì)的那樣將要在物理學(xué)與生物學(xué)的夾縫中逐漸消亡。

      2.化學(xué)又是一門社會迫切需要的中心科學(xué),與我們的衣、食、?。ńú摹⒓揖撸?、行(汽車、道路)都有非常緊密的聯(lián)系。我國高分子化學(xué)家胡亞東教授最近發(fā)表文章指出:高分子化學(xué)的發(fā)展使我們的生活基本被高分子產(chǎn)品所包圍?;瘜W(xué)又為前述六大技術(shù)提供了必需的物質(zhì)基礎(chǔ)。

      3.化學(xué)是與信息、生命、材料、環(huán)境、能源、地球、空間和核科學(xué)等八大朝陽科學(xué)(sun-rise sciences)都有緊密的聯(lián)系、交叉和滲透的中心科學(xué)。

      化學(xué)與八大朝陽科學(xué)之間產(chǎn)生了許多重要的交叉學(xué)科,但化學(xué)家非常謙虛,在交叉學(xué)科中放棄冠名權(quán)。例如“生物化學(xué)”被稱為“分子生物學(xué)”,“生物大分子的結(jié)構(gòu)化學(xué)”被稱為“結(jié)構(gòu)生物學(xué)”,“生物大分子的物理化學(xué)”被稱為“生物物理學(xué)”,“固體化學(xué)”被稱為“凝聚態(tài)物理學(xué)”,溶液理論、膠體化學(xué)被稱為“軟物質(zhì)物理學(xué)”,量子化學(xué)被稱為“原子分子物理學(xué)”等。

      又如人類基因計(jì)劃的主要內(nèi)容之一實(shí)際上是基因測序的分析化學(xué)和凝膠色層等分離化學(xué),但社會上只知道基因?qū)W,看不到化學(xué)家在其中有什么作用。再如分子晶體管、分子芯片、分子馬達(dá)、分子導(dǎo)線、分子計(jì)算機(jī)等都是化學(xué)家開始研究的,但開創(chuàng)這方面研究的化學(xué)家卻不提出“化學(xué)器件學(xué)”這一新名詞,而微電子學(xué)專家馬上看出這些研究的發(fā)展遠(yuǎn)景,并稱之為“分子電子學(xué)”。

      又如化學(xué)家合成了巴基球C60,于1996年被授予諾貝爾化學(xué)獎,后來化學(xué)家又做了大量研究工作,合成了碳納米管。但是許多由這一發(fā)明所帶來的研究被人們當(dāng)作應(yīng)用物理學(xué)或納米科學(xué)的貢獻(xiàn)。

      內(nèi)行人知道分子生物學(xué)正是生物化學(xué)的發(fā)展。在這個交叉領(lǐng)域里化學(xué)家與生物學(xué)家共同奮斗,把科學(xué)推向前進(jìn)。但在中學(xué)生或外行看來,“分子生物學(xué)”中“化學(xué)”一詞消失了,覺得化學(xué)的領(lǐng)域越來越小,幾乎要在生物學(xué)與物理學(xué)的夾縫中消亡。

      這樣,化學(xué)這門重要的中心科學(xué)(central science)反而被社會看作是伴娘科學(xué)(bridesmaid science)而不受重視。世界著名的Nature雜志也為化學(xué)家鳴不平,在2001年 發(fā)表了社論說:“化學(xué)的形象被其交叉學(xué)科的成功所埋沒”。但化學(xué)家仍然很謙虛,居然不喊不叫也不抱怨?;瘜W(xué)家的謙虛本是美德,但因此而在社會上造成化學(xué)是落日科學(xué)(sunset science)的印象,吸引不到優(yōu)秀的年輕學(xué)生,這個問題就大了。

      四、化學(xué)有沒有理論

      有人說:“化學(xué)沒有理論,只是一堆白菜,21世紀(jì)的化學(xué)沒有什么可搞的了”。這也是化學(xué)不被認(rèn)同的理由之一。對于這個問題,我國著名化學(xué)家唐敖慶院士有很好的回答,他指出19世紀(jì)的化學(xué)有三大理論成就:

      1.經(jīng)典原子分子論,包括建筑在定比、倍比和當(dāng)量定律基礎(chǔ)上的道爾頓原子論,以及包括碳4價及開庫勒提出的苯分子結(jié)構(gòu)等工作為中心內(nèi)容的分子結(jié)構(gòu)和原子價理論。

      2.門捷列夫的化學(xué)元素周期律。

      3.C.M.古爾德貝格和P.瓦格提出的質(zhì)量作用定律是宏觀化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的基礎(chǔ)。

      道爾頓的原子論和門捷列夫的化學(xué)元素周期律對于20世紀(jì)玻爾建立原子的殼層結(jié)構(gòu)模型具有十分重要的借鑒作用。所以化學(xué)和物理學(xué)這兩個姐妹學(xué)科是互相促進(jìn)的。

      20世紀(jì)的化學(xué)也有三大理論成就:

      1.化學(xué)熱力學(xué),可以判斷化學(xué)反應(yīng)的方向,提出化學(xué)平衡和相平衡理論。

      2.量子化學(xué)和化學(xué)鍵理論,量子化學(xué)家鮑林提出的氫鍵理論和蛋白質(zhì)分子的螺旋結(jié)構(gòu)模型,為1953年沃生和克里克提出DNA分子的雙螺旋模型奠定了基礎(chǔ),后者又為破解遺傳密碼奠定基礎(chǔ)。所以化學(xué)與生物學(xué)也是互相促進(jìn)的。

      3.20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的分子反應(yīng)動態(tài)學(xué)。

      沒有這三大理論,要取得合成2 285萬種化合物的輝煌成就是不可能的。因此,“化學(xué)沒有理論,只是一堆白菜”的說法,是不公正的。

      到了21世紀(jì),世界數(shù)學(xué)家協(xié)會提出七大數(shù)學(xué)難題,籌集了700萬美元,懸賞100萬美元給每一個難題的解決者。

      物理學(xué)提出了五大理論難題:

      1.4種作用力場的統(tǒng)一問題,相對論和量子力學(xué)的統(tǒng)一問題。

      2.對稱性破缺問題。

      3.占宇宙總質(zhì)量90%的暗物質(zhì)是什么的問題。

      4.黑洞和類星體問題。

      5.夸克禁閉問題等。

      21世紀(jì)的生物學(xué)也有重大難題和奮斗目標(biāo):

      1.后基因組學(xué)和人類疾病的消除。

      2.蛋白質(zhì)組學(xué)。

      3.腦科學(xué)。

      4.生物如何進(jìn)化?生命如何起源等。

      但化學(xué)家又比較謙虛,好像沒有人明確提出哪些是化學(xué)要解決的世紀(jì)難題。這樣與物理學(xué)和生物學(xué)相比,就會顯得化學(xué)沒有什么偉大的目標(biāo)了。其實(shí)化學(xué)家心目中是有自己的奮斗目標(biāo)的,只是不愿多說。但這又造成“化學(xué)無理論”的錯誤印象。這是近年來在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)的淡化化學(xué)的思潮的主觀原因之一。那么化學(xué)果真提不出重大難題嗎?作者曾經(jīng)初步提出21世紀(jì)化學(xué)有四大難題。

      五、21世紀(jì)化學(xué)的四大難題

      1.化學(xué)的第一根本規(guī)律(第一個世紀(jì)難題):建立精確有效而又普遍適用的化學(xué)反應(yīng)的含時多體量子理論和統(tǒng)計(jì)理論。

      化學(xué)是研究化學(xué)變化的科學(xué),所以化學(xué)反應(yīng)理論和定律是化學(xué)的第一根本規(guī)律。19世紀(jì)C.M.古爾德貝格和P.瓦格提出的質(zhì)量作用定律,是最重要的化學(xué)定律之一,但它是經(jīng)驗(yàn)的、宏觀的定律。

      H.艾林的絕對反應(yīng)速度理論是建筑在過渡態(tài)、活化能和統(tǒng)計(jì)力學(xué)基礎(chǔ)上的半經(jīng)驗(yàn)理論。過渡態(tài)、活化能和勢能面等都是根據(jù)不含時間的薛定諤第一方程來計(jì)算的。所謂反應(yīng)途徑是按照勢能面的最低點(diǎn)來描繪的。這一理論和提出的新概念雖然非常有用,但卻是不徹底的半經(jīng)驗(yàn)理論。

      近年來發(fā)展了含時Hartree-Fock方法,含時密度泛函理論方法,以酉群相干態(tài)為基礎(chǔ)的電子-原子核運(yùn)動方程理論,波包動力學(xué)理論等。但目前這些理論方法對描述復(fù)雜化學(xué)體系還有困難。

      所以建立嚴(yán)格徹底的微觀化學(xué)反應(yīng)理論,既要從初始原理出發(fā),又要巧妙地采取近似方法,使之能解決實(shí)際問題,包括決定某兩個或幾個分子之間能否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?能否生成預(yù)期的分子?需要什么催化劑才能在溫和條件下進(jìn)行反應(yīng)?如何在理論指導(dǎo)下控制化學(xué)反應(yīng)?如何計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的速率?如何確定化學(xué)反應(yīng)的途徑?等等,是21世紀(jì)化學(xué)應(yīng)該解決的第一個難題。

      2.化學(xué)的第二個世紀(jì)難題:分子結(jié)構(gòu)及其和性能的定量關(guān)系。

      這里“結(jié)構(gòu)”和“性能”是廣義的,前者包含構(gòu)型、構(gòu)象、手性、粒度、形狀和形貌等,后者包含物理、化學(xué)和功能性質(zhì)以及生物和生理活性等。雖然W.Kohn從理論上證明一個分子的電子云密度可以決定它的所有性質(zhì),但實(shí)際計(jì)算困難很多,現(xiàn)在對結(jié)構(gòu)和性能的定量關(guān)系的了解,還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。要大力發(fā)展密度泛函理論和其他計(jì)算方法。這是21世紀(jì)化學(xué)的第二個重大難題。例如:

      ① 如何設(shè)計(jì)合成具有人們期望的某種性能的材料?

      ② 如何使宏觀材料達(dá)到微觀化學(xué)鍵的強(qiáng)度?例如“金屬胡須”的抗拉強(qiáng)度比通常的金屬絲大一個數(shù)量級,但還遠(yuǎn)未達(dá)到金屬-金屬鍵的強(qiáng)度,所以增加金屬材料強(qiáng)度的潛力是很大的。又如目前高分子纖維達(dá)到的強(qiáng)度要比高分子中的共價鍵的強(qiáng)度小兩個數(shù)量級。這就向人們提出如何挑戰(zhàn)材料強(qiáng)度極限的大難題。

      ③ 溶液結(jié)構(gòu)和溶劑效應(yīng)對于性能的影響。

      ④ 具有單分子和多分子層的膜結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系。以上各方面是化學(xué)的第二個根本問題,其迫切性可能比第一個問題更大,因?yàn)樗墙鉀Q分子設(shè)計(jì)和實(shí)用問題的關(guān)鍵。

      3.化學(xué)的第三個世紀(jì)難題:生命現(xiàn)象中的化學(xué)機(jī)理問題。

      充分認(rèn)識和徹底了解人類和生物體內(nèi)分子的運(yùn)動規(guī)律,無疑是21世紀(jì)化學(xué)亟待解決的重大難題之一。例如:

      ① 研究配體小分子和受體生物大分子相互作用的機(jī)理,這是藥物設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

      ② 化學(xué)遺傳學(xué)為哈佛大學(xué)化學(xué)教授Schreiber所創(chuàng)建。他的小組合成某些小分子,使之與蛋白質(zhì)結(jié)合,并改變蛋白質(zhì)的功能,例如使某些蛋白酶的功能關(guān)閉。這些方法使得研究者們不通過改變產(chǎn)生某一蛋白質(zhì)的基因密碼就可以研究它們的功能,為開創(chuàng)化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué),化學(xué)基因組學(xué)(與生物學(xué)家以改變基因密碼來研究的方法不同)奠定基礎(chǔ)。因此小分子配體與生物大分子受體的相互作用的機(jī)理,是一個重大的理論化學(xué)問題,值得人們關(guān)注。

      ③ 光合作用的機(jī)理──活分子催化劑葉綠素如何利用太陽能把很穩(wěn)定的CO2和H2O分子的化學(xué)鍵打開,合成碳水化合物[CH2O]n,并放出氧氣,供人類和其他動物使用。

      ④ 生物固氮作用的機(jī)理。

      ⑤ 搞清楚牛、羊等食草動物胃內(nèi)酶分子如何把植物纖維分解為小分子的反應(yīng)機(jī)理,為充分利用自然界豐富的植物纖維資源打下基礎(chǔ)。

      ⑥ 人類的大腦是用“泛分子”組裝成的最精巧的計(jì)算機(jī)。如何徹底了解大腦的結(jié)構(gòu)和功能將是21世紀(jì)的腦科學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、信息和認(rèn)知科學(xué)等交叉學(xué)科共同來解決的難題。

      ⑦ 了解活體內(nèi)信息分子的運(yùn)動規(guī)律和生理調(diào)控的化學(xué)機(jī)理。

      ⑧ 了解從化學(xué)進(jìn)化到手性和生命起源的飛躍過程。

      ⑨ 如何實(shí)現(xiàn)從生物分子(biomolecules)到分子生命(molecular life)的飛躍?如何制造活的分子(make life),跨越從化學(xué)進(jìn)化到生物進(jìn)化的鴻溝。

      ⑩ 蛋白質(zhì)和DNA的理論研究。

      4.化學(xué)的第四個世紀(jì)難題:納米尺度的基本規(guī)律。

      當(dāng)尺度在十分之幾到10 nm的量級,正處于量子尺度和經(jīng)典尺度的模糊邊界(fuzzy boundary)中,有許多新的奇異特性和新的效應(yīng),新的規(guī)律和重要應(yīng)用,值得理論化學(xué)家去探索研究。下面舉例說明納米效應(yīng):

      ① 如以銀的熔點(diǎn)和銀粒子的尺度作圖,則當(dāng)粒子尺度在150 nm以上時,熔點(diǎn)不變,為960.3 ℃,即通常的熔點(diǎn)。以后熔點(diǎn)隨尺度變小而下降,到5 nm時為100 ℃。又如金的熔點(diǎn)為1 063 ℃,納米金的熔化溫度卻降至330 ℃。在納米尺度,熱運(yùn)動的漲落和布朗運(yùn)動將起重要的作用。因此許多熱力學(xué)性質(zhì),包括相變和“集體現(xiàn)象”(collective phenomena)如鐵磁性、鐵電性、超導(dǎo)性和熔點(diǎn)等都與粒子尺度有重要的關(guān)系。

      ② 納米粒子的比表面很大,由此引起性質(zhì)的不同。例如納米鉑黑催化劑可使乙烯催化反應(yīng)的溫度從600 ℃降至室溫。這一現(xiàn)象為新型常溫催化劑的研制提供了基礎(chǔ),有非常重要的應(yīng)用前景。納米催化劑能否降低反應(yīng)活化能?這是值得研究的一個理論問題。

      ③ 當(dāng)代信息技術(shù)的發(fā)展,推動了納米尺度磁性(nanoscale magnetism)的研究。

      ④ 電子或聲子的特征散射長度,即平均自由程,在納米量級。當(dāng)納米微粒的尺度小于此平均自由途徑時,電流或熱的傳遞方式就發(fā)生質(zhì)的改變。

      ⑤ 與微粒運(yùn)動的動量p=mV相對應(yīng)的de Broglie波長l=h/p,通常也在納米量級,由此產(chǎn)生許多所謂“量子點(diǎn)”(quantum dots)的新現(xiàn)象。所以納米分子和材料的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的基本規(guī)律是21世紀(jì)的化學(xué)和物理需要解決的重大難題之一。

      六、化學(xué)家缺少品牌意識,沒有在社會上樹立化學(xué)的美好品牌

      化學(xué)沒有樹立品牌,化學(xué)與化工被認(rèn)為是污染源,這也是缺少生源的原因之一。其實(shí),造成環(huán)境污染的不僅僅是化學(xué),更重要的是森林破壞,水土流失,沙漠化和沙塵暴,汽車尾氣排放,煤燃燒等。而分析、監(jiān)測、治理環(huán)境污染的正是化學(xué)家?;瘜W(xué)家已提出綠色化學(xué)的奮斗目標(biāo)?;瘜W(xué)家不但要認(rèn)識世界、改造世界,還要保護(hù)世界。

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