“可控自组装体系及其功能化”重大研究计划取(2)

1.4 学科交叉情况

本重大研究计划充分体现了化学与物理、数学、材料、生物、医学和信息等多学科的相互交叉。在实现可控自组装体系及其功能化的研究过程中，各学科相互渗透，优势互补。一方面为解决自组装化学核心问题提供了基础，另一方面促进了各学科相关前沿的研究，同时引起了专家们广泛的参与兴趣。

1.4.1 化学与物理、数学的交叉融合

自组装过程涉及非常宽广的时间和空间尺度，对自组装的理解涉及复杂热力学和动力学性质。通过化学与物理、数学的交叉融合，初步实现了在不同时间和空间尺度上发展方法并开展对具体体系的理论与计算研究，从而实现对组装过程及规律的认识和调控。

1.4.2 化学与生命科学的交叉融合

通过对基于DNA或蛋白质等生物大分子基元的自组装研究，加深了对很多重要生命过程或生命现象的理解，进一步理性设计合成生物大分子基元，构筑仿生功能性组装体。如模拟光合作用，利用高光合效率驱动化学转化，实现高效仿生催化二氧化碳还原。

1.4.3 化学与材料科学的交叉融合

通过自组装成功实现一系列具有智能响应性材料及高性能结构材料的构筑。例如，通过多级次自组装，小分子组装基元可以通过纺丝获得较高力学强度的纤维材料；通过调控亚纳米尺寸的无机纳米晶体的自组装，获得了高性能的无机柔性光学薄膜。

2 总体完成情况

本重大研究计划于2010年7月首次正式发布指南、接受申请以来，该重大研究计划正式发布和受理培育及重点项目申请指南四次(2010-2013各年度)，发布和受理集成项目申请指南两次(2014-2015各年度)。该重大研究计划共收到各类项目申请795项(其中培育项目675份，重点支持项目88份，集成项目27项，战略研究项目5项)，经专家通讯评审和会议评审，正式资助项目137项(其中培育项目103项，重点支持项目19项，集成项目10项，战略研究项目5项)。申请项目涉及国家自然科学基金委员会数理、化学、生命、工材、信息和医学六个学部，并主要归属化学科学部。项目负责人依托单位分布在全国19个省、市、自治区，共计承担项目137项。资助总经费万元，全部资助项目于2018年底顺利结题。

截止到2019年9月，在本重大研究计划资助下，共发表论文4776篇，专著9部，批准专利149个，其中在重要的化学、物理和材料、工程等JCR一区国际专业学术期刊上发表研究论文2300余篇，重要成果论文见表1。

为了对比评价重大研究计划的实施对我国自组装领域发展态的影响，利用“Web of Knowledge”数据库对自组装领域的论文发表进行了统计。当以“Self-assembl*”为关键词检索时，统计显示(图2)，从2005年到2018年，我国的论文数量从占全世界论文数量的15.7%迅速提高到35.8%，达到三分之一。而同期世界主要科技强国，比如美国，日本和德国，占世界论文的数量比呈下降趋势。除了数量上的发展，在质量上也取得突破，我们统计了国际最具影响的两个综合化学期刊，“美国化学会志”和“德国应用化学”上自组装领域相关论文的发表情况。数据表明，从2005年到2018年，这两个期刊上与自组装相关的论文总数并没有太大变化，仅从345篇增长到369篇，但是各主要科技大国的占比却发生明显改变。例如，中国发表论文数从2005年的25篇大幅增长到2018年的133篇，占比排名第一，而同期美国从134篇减少到123篇，日本则从45篇大幅减少到24篇。这些数据充分表明可控自组装及其功能化重大研究计划的实施极大地推动了我国自组装研究朝着“量”和“质”两个方面的同步发展。

表1 重大研究计划资助下发表论文统计Journal Number Journal Number Nature 2 J. Am. Chem. Soc. 175 Science 1 Angew. Chem. Int. Ed. 155 Nature子刊 45 Chem. Rev. 7 Sci. Adv. 7 Chem. Soc. Rev. 38 Proc. Natl. Acad. Sci. 11 Acc. Chem. Res. 28 Adv. Mater. 135

图2 Web of Science检索“Self-assembl*”关键词的文章数量发展趋势

通过十年多的努力，本重大研究计划圆满地完成了既定任务，实现了总体科学目标，使我国自组装研究在多个方面系统地实现了从跟随到原创的跨越式发展，基本实现与国际同步，部分方向处于国际领先水平，全面推动了我国化学自组装研究走向国际舞台中心。本计划在拟解决的三个核心科学问题方面取得了以下重大进展。

2.1 发展了多种具有“中国标签”的新组装推动力和组装基元

组装基元是自组装的基础，发展和设计新型基元将为可控自组装向更高层次发展提供新的契机和驱动力。项目专家组注重新组装基元的发展，强调理论与实验的有机结合，产生了一批具有“中国”元素的组装基元。例如：

文章来源：《金属功能材料》 网址: http://www.jsgncl.cn/qikandaodu/2021/0122/375.html