丁二炔类材料拓扑化学聚合行为

丁二炔类材料(diacetylenes)由于其独特的聚合方式(即拓扑化学聚合,topochemical polymerization)以及聚合后形成的共轭高分子材料表现出优异的电学、非线性光学等特性,很早就受到了人们的广泛关注.当然,不是所有的丁二炔类化合物都能发生晶体内的拓扑化学聚合反应,这需要丁二炔单体分子在固态下首先要满足一定的分子堆积结构,同时还需要有合适的外界条件,譬如加热、光照、?射线辐射等条件来刺激该反应的发生.本文从分子结构的设计合成和超分子化学结构的构建两个角度出发,系统总结了能够实现丁二炔类材料发生晶体内拓扑化学聚合的各种策略,讨论了相关丁二炔类化合物的反应特性及反应后的分子结构特征,最后简要介绍了聚丁二炔类共轭高分子材料在光、电、传感等领域的潜在应用.通过本文对丁二炔类材料拓扑化学聚合行为研究的系统总结,希望能够再次激起化学工作者对于利用拓扑化学聚合反应来制备共轭高分子材料的研究兴趣,从化学合成的角度进一步发展一些新的可发生拓扑化学聚合反应的单体分子结构单元,丰富该类材料体系,促进相关研究的发展.     

新颖的尿素/硫尿/硒尿-阴离子主体晶格包合物

包合物化学已经有很长的历史，至今人们仍在进行广泛而深入的研究．１９８７年，Ｃｒａｍ，Ｌｅｈｎ和Ｐｅｄｅｒｓｅｎ由于在“主－客体体系”即“超分子”体系领域的十分出色的工作而获得诺贝尔化学奖，由此包合物化学进入了现代研究领域的前沿．近年来，越来越多的新型主体分子和新颖的包合物被人们合成出来，随着“晶体工程”学科领域的迅猛发展，包合物结构的研究也更加引起人们的广泛关注．包合物中特别的官能团或分子片段间的氢键，以及较弱的非共价键相互作用能够产生理想的结构模型，研究这些模型对我们理解固态分子密堆积排列的合…     

化学为什么要合成?

正菲利普·鲍尔(Philip Ball)思考了很多理由来解释化学家们为何要合成分子,并权衡如若停止合成会带来的得与失。为什么化学家们要合成分子呢?明摆着(而且真实)的回答是:因为我们需要分子。这就是为什么化学合成仍然充满着活力,并将一如既往地为21世纪提供药物、材料以及商品。这些年年为大家带来福利。2015年,化学家们公开了一种全新的合成     

超分子科学: 认识物质世界的新层面

经过近20多年的快速发展, 超分子化学已远远超越了原来有机化学主客体体系的范畴, 形成了自己独特的概念和体系: 如分子识别、分子自组装、超分子器件、超分子材料等, 构成了化学大家族中一个颇具魅力的新学科^[1,2]. 同时, 超分子的思想使得人们重新审视许多传统的但仍具很大挑战的已有学科分支, 如配位化学、液晶化学、包合物化学等, 并给它们带来了新的研究空间. 超分子化学的重要特征之一是它处于化学、生物和物理学的交界处, 体现在这些学科从不同角度揭示分子组装的推动力及调控规律. 在与其他学科的交叉融合中, 超分子化学已发展成了超分子科学, 被认为是21世纪新概念和高技术的一个重要源头^[3].     

采用巴基管涂层化学气相沉积金刚石

关于热丝法气相沉积金刚石的研究已经进行了多年,迟滞这种工艺进一步发展的主要技术障碍是沉积速度低,如何提高热丝法沉积金刚石的速率,成为合成金刚石薄膜领域中的一个迫切需要解决的课题.富勒烯族分子(C_(60),C_(70),巴基管)均是由碳原子构成的大分子.近年来,在能够合成这些分子之后,它们即被用于合成金刚石的研究,但是以富勒烯族分子为涂层材料的化学气相     

超分子手性的动态调控及功能化

超分子手性的研究对于促进生命科学﹑材料化学等相关学科的发展具有非常重要的价值,已发展成为当前手性科学领域的热点之一.动态的智能超分子手性材料具有良好的刺激响应性,其组装结构和功能特性随外界环境的改变而发生敏感的变化.本文介绍了超分子手性的组装原理,详细阐述了光、温度、氧化还原、p H、溶剂、超声、离子、浓度等刺激对超分子手性的动态调控,着重综述了超分子手性在手性模板、手性开关、手性液晶、手性催化、手性传感、圆偏振发光材料及生物医用材料等方面的功能性研究.这些成果为超分子手性的研究领域拓展了新的发展空间,为手性科学问题的研究提供了新思路和新方法.     

有机化学——突破与展望（下）

超分子化学,即超越分子水平的化学,已经成为化学研究中最重要、最有活力的研究前沿之—,这个概念是由诺贝尔化学奖得主让-马里·莱恩（Jean-Marie Lehn）于1973年首次提出的.人们对于＂超分子化学＂这一概念的灵感最早可能源自生物大分子,例如蛋白质、脂类以及它们的相互作用.然而,它也具有高度的学科交叉性,因此它不仅吸引了化学家,也吸引了生物学家、环境科学家、工程学家、物理学家、理论学家、数学家,甚至很多其他领域的研究者也都为之着迷.事实上,在过去的二十年中,超分子化学已经得到了极大的发展.1987年诺贝尔化学奖颁发给莱恩、唐纳德·克拉姆（Donald Cram）和查尔斯·佩得森（Charles Pedersen）,他们开发并使用了多种高选择性和结构特异性的分子相互作用体系,这大大促进了超分子化学的发展.     

可调谐发光超分子体系研究取得新进展

配位络合驱动的超分子体系的设计、合成和性质研究是目前配位化学最活跃的研究领域之一,它涉及无机化学、物理化学、有机合成、晶体学等多学科领域;同时又是合成新型功能材料的有效途径.近年来,化学家们利用自组装概念合成了众多的配位络合驱动的超分子体系,并发现了一批具有新奇物理和化学性质的新材料,如分子识别、磁性、催化、发光、非线性光学、气体存储等方面的功能材料.     

超分子主体化合物环糊精应用于环境污染物分离分析的研究进展

超分子化学是化学的一个崭新的分支学科, 它是研究分子间相互作用缔结而形成复杂有序且具有特定功能的分子聚集体的科学. 超分子作用是一种具有分子识别能力的分子间相互作用, 以分子识别为基础, 设计、合成、组装具有新颖性能的超分子功能材料, 将为分析科学提供理论指导和新的应用体系, 为生命科学、材料科学、环境科学等共同发展做出巨大贡献. 本文对超分子主体化合物环糊精作为分子识别功能材料, 在环境污染物分离分析应用中的研究进展进行了简要概述, 以期探讨环糊精及其衍生物在未来环境领域有机污染物、特别是持久性有机污染物和新型污染物分离分析中的应用前景和发展趋势.     

超分子配位化合物及其晶态聚集体的合成、结构与功能

超分子配位化学是当今化学学科的前沿研究中最为中心和发展最迅猛的分支之一.其中晶体工程,尤其是金属一有机框架材料的合成、结构和功能,正引起国内外越来越多的化学工作者的关注和参与.本文结合本课题组的研究成果,简要总结了超分子配位晶态聚集体的自组装合成、结构和功能方面的若干规律.主要介绍了原位反应与模板合成,调控构筑基元的尺寸、形状、连接性、相互弱作用等结构策略,以及发光金属一有机框架材料的热致变色、化学传感等功能,并简要阐述了构效关系,为今后进一步研究开发光功能金属一有机框架材料提供参考.     

奋进中的单分子科学

<正>单分子作为物质世界中独立稳定的基本单元,是构造物质的基因,是最稳定的量子化单元,是调控生命过程的关键,具有丰富的科学内涵.单分子科学与技术是人类极限的挑战和各国竞争的制高点,其发展可广泛推广和应用到其他领域,可解决物理、化学和生命科学等领域存在的许多关键科学问题,具有重要意义.过去数十年间,得益于纳米尺度加工技术等实验方法的迅速发展,研究者已经在实验室成功构筑出模型器件,实现了对单个分子、团簇、超分子的物理化学性质的实验表征.基于此,一系列不同于宏观材料性质的新奇物理化学特性已经被报道.     

碗状共轭分子的合成及物理和化学性能

发展新型有机共轭分子是构筑有机光电功能材料的基础创新点之一.有机共轭分子中碳原子(或者杂原子)主要采取sp~2或sp杂化,因此它们主要呈现平面结构.与平面共轭体系相比较,曲面共轭分子(比如富勒烯和碗状分子等)展现出独特的物理和化学性质.本文对碗状分子的化学合成及物理和化学性质进行了综述,主要包括碗状分子的两个基本结构单元"荧蒽烯(corannulene)"和"素馨烯(sumanene)"的化学合成历程、化学修饰,尤其是主族元素对于共轭体系的掺杂引起的物理和化学性能的变化.     

面向分子科学的数据智能

分子科学是化学的核心,也是生物、材料、药学等学科的基础.传统的分子科学研究通过实验或理论手段进行,研究成本高、周期长,难以处理高复杂度体系.随着大数据时代的到来,数据驱动的人工智能研究已成为继实验、理论和模拟之后的第4种科学研究范式.数据驱动的机器学习凭借其快速高效的数据处理能力,在分子科学领域展现出巨大的发展潜力.尤其是在分子性质预测、分子设计、化学反应预测及逆合成、量子化学计算、自动化合成等领域获得了广泛应用.本文首先介绍面向分子科学数据智能研究过程中的3个关键部分,即分子科学开放数据集、分子描述符和机器学习算法;然后,列举机器学习在不同分子科学研究方向中的重要应用案例;最后,分析讨论该研究领域可能存在的挑战及潜在发展方向.     

合成创造未来

正化学是现代科学的中心,而合成化学又在化学中起着基础和中心的作用。过去,合成化学为社会进步做出了巨大贡献,极大地影响和改变了人类的生活。未来,合成化学将继续发挥强大的创造力,不断深化学科内涵并拓展与其他领域的交叉融合,而绿色化学已经成为合成化学的主题。化学是研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的科学,是一门与材料、生命、信息、环境、能源、地球、空间、核科学等密切交叉和相互渗透的中心科学,是发现和创造新物质的主要手段,是一门"核心、实用和富有创造性"     

三蝶烯及其衍生物的合成与应用研究进展

三蝶烯及其衍生物是一类具有独特的三维刚性结构的化合物, 它们在过去的20多年内受到了人们很大的关注, 并已在包括分子机器、材料化学以及超分子化学等许多领域内得到了广泛的应用. 本文将概述三蝶烯及其衍生物的主要应用研究成果, 重点介绍我们研究组于近年来在基于三蝶烯的新型受体分子合成及其在分子识别与组装中应用的研究进展.     

化学的前沿领域

化学合成是为社会服务的大多数新材料的最终源泉。化学合成的进展取决于在其它化学分支方面所取得的相应进展,例如分析、测定化学结构和反应机理内在细节的方法、化学结构和化学反应的理论等化学分支。本文叙述了在这些花学领域的某些部分最近所取得的进展。     

超分子聚合增强的聚合物自组装:制备功能性超分子材料的新方法

正大分子自组装长期以来主要是指共价聚合物的自组装,目前已经制备了各种尺度和维度的超分子材料,并在生物医药、仿生、化学传感等领域展示出了重要的应用前景.近年来随着超分子聚合物的出现,超分子聚合物的自组装研究也逐渐引起了广泛关注~([1～4]).由于超分子聚合物     

高分子结构与性能

正高分子科学是研究高分子的形成、化学结构与链结构、聚集态结构、性能与功能、加工及应用的科学.高分子材料是现代工业和高新技术产业的重要基石,已经成为国民经济的基础产业和国家安全不可或缺的重要保证.高分子科学与材料科学、信息科学、生命科学和环境科学等前瞻领域的交叉与结合,对推动社会进步、改善人们生活质量发挥着重要作用.例如:高分子科学与材料科学的学科交叉,建立了以塑料、橡胶和纤维三大高分子合成材料为代表的传统高分子工业;高分子科学与信息科学的学科交叉,产生了以光电磁功能高分子为代表的新兴学科领域-塑料光电子学;高分子科学与生命科学及环境科学的学科交叉,形成了以     

二十一世纪的七大悬念

在我们的地球上和我们多彩的生活中充满了神秘的现象和未知的谜团。有些重大的谜团自我们远古的祖先开始行走时就萦绕在人类心头,而另外一些则是随着人类的不断进步而新涌现出来的——人类是否可以长生不死?我们能够攻克癌症吗?我们能够创造生命吗?灵魂究竟是否存在?光速是不是速度的极限?在宇宙中是否有其他智慧生命存在?我们能够进行时间旅行吗?对这七个问题,人们一直没能给出确定的答案。■悬念之一:永远年轻、长生不死青春永驻的秘方并没有隐藏在世界上哪个神秘的地方,而更像是存在于每个人的细胞里,或者更加准确地说,是在一个特定的基…     

激光在化学反应中的量子控制

本世纪最大科学成果之一的量子学理论确立以来,对如何观察、控制分子的量子状态,探索分子量子状态与物质性质的关系成了近年来科技界的重要研究课题.半个世纪以来,由于激光、半导体和光学技术的迅速发展,目前,科学家已经实现了对单个分子的观察和动力学控制.在分子科学的微观领域中,科学技术工作者已开始利用激光技术进行分子的设计,化学反应过程中的观察和控制.在化学领域中,利用激光技术进行基础和应用研究已经相当普遍,而在同位素分离和光化学反应(光合成、光分解、光催化)等方面出现的大量科技成果引起了国际学术界的极大关注.为此,科技…