這些研究方向成為2019年化學&材料重點研究前沿和新興研究前沿

11月26日，由中國科學院科技戰略咨詢研究院、中國科學院文獻情報中心與科睿唯安公司（Clarivate Analytics）發布了《2019研究前沿》報告（中英文版）和《2019研究前沿熱度指數》報告。在報告中，遴選展示了10個高度聚合的大學科領域中的100個熱點前沿和37個新興前沿。這也是雙方連續第7年攜手發布《研究前沿》系列報告。本次材料人為您摘錄其中化學&材料領域熱點前沿和新興前沿。

化學與材料科學領域 Top 10 熱點前沿

化學與材料科學領域?Top10 熱點前沿主要分布在有機合成、電化學合成、先進材料、機器學習在化學和材料科學中的應用等領域。與?2013-2018 年相比， 2019 年 Top 10 熱點前沿一半曾入選《研究前沿》報告，一半是首次進入，表現出既有延續又有發展的特點。

化學與材料科學TOP10熱點前沿

化學與材料科學領域 Top10 熱點前沿的施引論文

報告指出：在有機合成領域，碳氫鍵活化連續成為熱點前沿，今年突出了與電化學的結合；碳氮鍵活化和鉗形有機催化劑都是第二次進入《研究前沿》報告，分子機器是首次進入。在電化學合成領域，電化學合成氨首次進入《研究前沿》報告。在先進材料領域，鈣鈦礦材料和高能量密度聚合物納米復合材料都是連續入選熱點前沿，有機超長磷光材料和納米材料蒸發水技術首次入選研究前沿。近年來發展迅速的機器學習在化學研究中的應用方面的研究前沿首次入選該領域的 Top10 前沿。

特別梳理了兩個熱點前沿的核心論文、施引論文TOP產出國家和機構：

界面光蒸汽轉化及分子機器

2013 年，美國萊斯大學 Peter Nordlander和 Naomi J. Halas 在ACS NANO 報道了一種利用納米粒子高效產生水蒸汽的方法。該方法無需把水溶液整體加熱至沸點即可高效產生水蒸汽，太陽能利用率高達 80%，對海水淡化、污水處理、消毒殺菌等具有重要意義，迅速成為研究熱點。隨后，南京大學朱嘉教授在該領域貢獻了卓越成果，率先制備了基于等離激元增強效應的太陽能海水淡化器件，提出并實現了“二維水通道”設計與“人工蒸騰”結構，實現了集熱蒸發一體化的太陽能海水淡化器件的便攜、高效率和低成本化。

核心論文的TOP產出國家和機構

上圖揭示中國和美國發表了多篇高水平論文，沙特阿拉伯等淡水資源緊張國家對該方法也顯示出濃厚興趣。在研究機構方面，南京大學、阿卜杜拉國王科技大學、麻省理工學院、萊斯大學等做出了突出貢獻。特別要指出的是，美國空軍研究實驗室也對此進行了研究。

施引論文的TOP產出國家和機構

從施引論文角度看，中國、美國、日本等國家積極開展該領域研究，在 Top 施引論文機構中，超過一半來自中國，其中中國科學院表現最為積極。

分子機器

2016 年諾貝爾化學獎授予了法國斯特拉斯堡大學 Jean-Pierre Sauvage 教授、美國西北大學J. Fraser Stoddart 教授和荷蘭格羅寧根大學 Ben L.Feringa 教授，以表彰他們在分子機器合成領域的卓越貢獻。早在90年代末，科學家們使用金屬模板誘導合成索烴，就邁出了合成分子機器的重要一步。隨著科學技術的不斷進步，分子電梯、分子馬達被成功合成。

核心論文的TOP產出國家和機構

核心論文產出國家和機構中，英國、荷蘭、美國、法國等國家表了多篇高水平論文，曼徹斯特大學（2013 年，英國曼徹斯特大學 David A. Leigh 教授基于輪烷結構，設計了可按照一定氨基酸順序合成多肽的分子機器。）、格羅寧根大學、西北大學、斯特拉斯堡大學等是該領域主要研究機構。

施引論文的TOP產出國家和機構

在施引論文方面，七國集團全部上榜，反映了發達國家積極研發分子機器的態勢。中國也發表了大量施引論文，表現出積極進取的態勢。在研發機構方面，除上表所列該領域傳統研究機構外，中國科學院、法國國家科學研究中心、華東理工大學、華東師范大學等也表現突出。

新興前沿

在化學與材料科學領域共有 5 項研究入選新興前沿，主要涉及光催化劑、鋅空氣電池及半導體聚合物等材料類新興前沿和非活化烯烴的官能化及含氧化合物的合成等有機化學反應領域的新興前沿。其中光催化劑與聚合物研究一直是化學與材料領域的熱點研究方向。

化學與材料科學TOP5新興前沿

重點新興前沿

遠端遷移策略實現非活化烯烴的雙官能化

烯烴的雙官能團化反應一般是雙鍵的鄰位具有芳基、羰基或者雜原子的活化烯烴。而對于非活化烯烴的雙官能團化反應，目前仍具有較大的挑戰性。遠端遷移策略能夠以有效的方式重建分子結構并合成有價值的化合物，為有機合成，特別是非活化烯烴的雙官能團化提供了新的合成方案。

蘇州大學的朱晨教授團隊，為遠端遷移策略用于非活化烯烴的雙官能團化開辟了新的可能和途徑：

發展了首例分子內遠程氰基遷移反應，在室溫下實現了非活化烯烴的疊氮氰基化反應；

發展了首例芳香雜環遷移反應，實現了非活化烯烴的全氟烷基—雜芳基化反應；

發展了首例三氟甲基自由基誘導的分子內遠程炔基遷移反應，實現了非活化烯烴的三氟甲基—炔基化反應；

發展了一種新的烯烴雙官能團化反應策略―“對接遷移（Docking-Migration）”，合成了一種可在反應底物上同時引入雜芳基與二氟甲基的雙官能團化產物。?

其中研究前沿熱點指數顯示：化學與材料科學在該領域?15 個研究前沿中，中國在 8 個前沿的研究前沿熱度指數排名第1 （占比一半以上），其中包括熱點前沿?1、4、7 和 10 以及新興前沿 2、3、4 和 5。美國在 4 個前沿的研究前沿熱度指數排名第?1，包括熱點前沿 2、5、6 和 8。在該領域的?15 個前沿中，中國有 14 個前沿排名前三，只在熱點前沿?5 排名在第 6 名。美國在?11 個前沿排名前三，中美兩國在該領域的表現遠超其他國家，相對來說中國在該領域的表現更為突出。德國在熱點前沿?3 排名第 1，新加坡在新興前沿?1 排名第 1，英國在熱點前沿 9 排名第 1。

本文由Junas供稿。

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