多项重大研究计划更新研究方向   

  基金委化学科学部:

  9月9日,国家自然科学基金委员会化学科学部连续发布多项重大研究计划2020年度项目指南。这些重大研究计划包括碳基能源转化利用的催化科学,多相反应过程中的介尺度机制及调控,团簇构造、功能及多级演化,以及大气细颗粒物的毒理与健康效应。记者通过梳理发现,这些重大研究计划的重点资助研究方向都进行了更新。

  碳基能源转化利用的催化科学:

  发展原位表征新技术

  碳基能源转化利用的催化科学重大研究计划旨在创新碳基能源利用的化工过程,建立和发展高分辨表征手段,实现在实际催化反应条件下对反应过程进行精准表征,为未来在分子、原子水平上对催化剂活性中心进行理性设计提供指导。

  该计划围绕以下三个核心科学问题展开研究:一是催化剂固体表界面局域原子和电子结构的精准设计与构建,二是碳基载能分子在表界面的选择活化和定向转化,三是催化剂固体表界面特性与环境和外场的相互作用机制及调控规律。

  2020年度该计划重点资助的研究方向将集中于在合成气直接转化、CO2和甲烷催化转化等过程多相反应过程中的介尺度机制及调控,加强理论研究并与实验相结合,注重发展和利用原位表征新技术和新方法。如研究电催化剂和电解质的构效关系,实现CO2和CH4活化和定向转化的高效电催化过程;创制新催化剂和新反应过程,实现甲烷直接转化,高效制取高值化学品和液体燃料等。

  多相反应过程中的介尺度机制及调控:

  解决重大工程关键问题

  多相反应过程中的介尺度机制及调控重大研究计划旨在形成以介尺度科学为基础的过程工程学科新方向,服务于相关工艺和过程的开发,以解决重大工程应用中的关键问题。

  多相反应是过程工业中最普遍与最核心的过程,探索这些过程中介尺度结构的形成机理、实现其科学定量描述与定向调控已成为过程工业发展的前沿。该计划将重点解决材料及表界面介尺度结构的形成机理与反应的定向调控,反应器中介尺度流动—传递过程的多机制耦合与调控等关键科学问题。

  2020年度该计划的重点资助研究方向为重大应用过程中材料/表界面层次和反应器层次的具体介尺度问题实例,以解决重大应用中的瓶颈科学问题,如典型过程中介尺度结构对传递和反应的影响,介尺度机制的形成原理、耦合效应和运行规律,基于介科学的模型化和计算方法和重大工业应用范例。

  团簇构造、功能及多级演化:

  注重应用领域组装材料

  团簇构造、功能及多级演化重大研究计划聚焦团簇构效关系,探索物质结构与性能随团簇尺寸变化的规律,揭示团簇稳定性机制,理解多级团簇体系中主体与环境的作用机制,实现功能导向的多级团簇结构的精准构筑和宏量制备。

  团簇是介于原子/分子与宏观物质之间的多核聚集体,具有确定的原子组成和化学结构,代表了凝聚态物质的初生态,是关联宏观性质和物质微观结构的理想模型,对深刻认识和理解物质转化的规律具有重大意义。

  该计划旨在发展新型团簇及其多级结构构筑的新概念、新策略、新方法和新反应,建立团簇高精度和高分辨表征的新技术,在原子水平上揭示团簇特殊性质的结构基础与演变规律,理解团簇结构与功能的关联,制备功能团簇基材料与器件,解决基于团簇的变革性技术中的关键科学问题,促进相关学科的发展。

  2020年度重点资助研究方向包括团簇多级结构的精准构筑、团簇的电子结构及演化规律、团簇的功能与应用。重点支持团簇在量子计算、分子电子学、人工光合作用、温和固氮、能量转换、原子制造、量子精密测量与传感、生物医药等领域的应用,特别注重具有重大应用前景的团簇组装材料如量子材料、信息材料和催化材料等研究。

  大气细颗粒物的毒理与健康效应:

  合作开展全链条分析

  大气细颗粒物的毒理与健康效应重大研究计划自立项以来,在PM2.5毒性组分辨识与溯源、PM2.5环境流行病学证据与特征、PM2.5污染的典型健康危害这三方面取得重要突破。

  该计划将进一步组织多学科领域专家合作攻关,开展全链条分析,通过理论与方法学创新,回答大气细颗粒物组分与其毒性间的因果关系,揭示典型地区大气细颗粒物污染的机体损伤机制。

  该计划拟围绕大气细颗粒物毒理机制与健康危害重大科学问题,解决典型区域大气细颗粒物毒性组分及暴露研究方法学、大气细颗粒物毒性组分的生物学效应与毒理学机制、大气细颗粒物的健康危害效应三大核心问题。

  2020年该计划将重点支持大气细颗粒物的体内存在识别和分布规律、室内细颗粒物污染及其健康危害特征、空气细颗粒物对SARS-CoV-2等典型冠状病毒环境传输的影响等项目。

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