2019年是中国化学研究“丰收”和“转型”的一年。与其他学科相比，中国化学研究已步入世界“第一梯队”，在许多领域也实现了“领先”。在化学学科转型的当下，中国化学研究者在化学与物理学科交叉、化学两个学科交叉领域取得了突出的成就，为重塑化学学科的内生动力探索了一条新路。
12月18日，中科院化学所研究员王建军等课题组在《自然》上发表论文，引起科技界关注。这是中国化学研究人员今年在《细胞》、《自然》、《科学》顶级期刊上发表的第12篇论文。这一数字保持了过去三年的一贯水平。
近年来，化学这门古老的学科正受到“工具化”的冲击。未来化学如何发展，已成为世界各国化学家关心的重要课题。
“2019年，中国化学家围绕‘合成化学’重组领域开展的工作越来越好，为重塑化学学科提供了内生动力。”国家自然科学基金委员会化学部常务副主任陈勇军告诉《中国科学杂志》。
转型中的化学学科
经过一百多年的发展，化学已经建立了一个完整的学科体系，发展了无机、有机、理化、分析和高分子等许多二级学科。然而，近年来，化学家们越来越意识到，化学作为一门科学，正面临着严峻的挑战。
陈勇军指出:“化学逐渐呈现出工具化的倾向，其发展越来越依赖于其他学科的需求，其内在发展缺乏动力。”今年7月，中科院院士朱道本在接受《中国科学报》采访时也提到:“好的应用固然重要，但我们仍应坚持化学是一门科学。”
毫无疑问，化学已经到了转型的十字路口。2016年，以“转型中的中国化学”为主题的第30届中国化学年会召开。会上，中国化学家围绕“发挥中心科学的作用”、“促进交叉融合”等话题，规划化学学科转型的未来。
2017年底，自然科学基金委化学部重组学科资助代码体系；2018年起，资助方向变更为8个新领域，包括合成化学、催化与界面化学、化学理论与机理、化学计量学、材料与能源化学、环境化学、化学生物学、化学工程与工业化学等。
作为资助基础研究的主渠道，自然科学基金委的作为往往有牵一发而动全身的效果。对于中国化学界来说，学科资助代码体系的调整就像触发蝴蝶效应的翅膀被扇动了一下。
繁荣中的“合成化学”
在新增的八个资助方向中，“合成化学”取代了无机化学、有机化学、高分子化学等三个传统的两个学科。“目的是鼓励化学家跨越学科界限，打破常规，互相促进，互相学习。”陈勇军说。
2019年，多项优秀研究成果表明，“合成化学”越来越好——
10月17日，浙江大学化学系教授唐在《自然》杂志上发表了一项成果，该成果跨越了无机化学和高分子化学的界限。通过借鉴聚合物聚合的概念来指导无机材料的制备，研究人员提出了无机离子聚合的新概念，利用无机离子低聚物的聚合和交联来实现复杂形貌材料的连续结构制备，为材料制备提供了新的途径。
另一个代表性成果来自南昌大学和东南大学的熊仁根教授团队。利用相似性和相容性原理，他们构建了一种新的分子钙钛矿固溶体，其压电系数超过了无机陶瓷固溶体锆钛酸铅。这一成果体现了无机合成与有机化学的融合。相关研究成果发表在2019年3月15日的《科学》杂志上。
中国科学院上海有机化学研究所有机氟化学重点实验室研究员董佳佳，致力于有机合成、药物发现和化学生物学的融合。在寻找新反应的过程中，他们意外发现了一种安全、高效、罕见的合成硫氟无机化合物“氟磺酰叠氮”的方法。同时，他们发现该化合物对伯胺类化合物具有非常高的重氮转移反应活性和选择性。这一成果于2019年10月2日发表在《自然》杂志上，近日被该杂志评为今年十大科学进展。
在研究者看来，这些标志性的成果显示了“合成化学”作为一个综合科学领域在重塑化学内生动力方面的意义。“未来，‘合成化学’等学科的交叉融合将是化学的发展趋势。”陈勇军强调说。
为了摆脱工具化倾向，重塑转型期化学学科的内生动力，除了合成化学，另一个重点是分析化学的改革。在国家自然科学基金委的学科代码调整中，分析化学和光谱学被“转型升级”为化学计量学。
中国化学家看到，如果说化学越来越工具化，那么分析化学早就是化学中工具的工具了。“新工具就是新科学”的观念已经深深植根于化学家的头脑中。他们认为，开发新的科学工具本身可以是目的，而不仅仅是开展其他研究工作的手段。
“新的化学测量方法的发展对促进化学的发展非常重要。对于更复杂的体系、更小的样本和化学动态过程，我们需要发展更精确、更灵敏、更快速的测量方法和仪器，从而更好地推动中国化学的内生发展。”中国科学院院士、国家自然科学基金委员会化学部主任杨指出。
他看到，在过去的一年里，中国在化学计量方面取得了长足的进步，新的科学仪器和测量方法不断涌现，也为中国的化学研究领域培养了一支优秀的仪器研发队伍。
此外，新设立的“材料化学与能源化学”领域，融合了传统的无机化学、有机化学、高分子化学等相关材料、能源和化学内容，拓展了化学科学作为创造新材料的中心科学，在面向重大科学前沿和国家重大需求方面发挥了重要的支撑作用。
高度交叉的分子科学
2019年，基于分子科学及其核心重建化学的内生动力，成为中国化学家开辟的新路径。
告诉朱道本《中国科学报》，分子科学主要研究物质的组成和结构、反应和机理、性质和功能。“我们应该清楚地认识到，分子科学是一门交叉渗透于材料、生命、信息、环境和能源等领域的中心科学。”他强调。
其中与物理科学的交叉，可以解决分子水平及以上的化学键精确重组问题，以及结构与性质的关系问题。而这是化学最基本的内涵，将为分子科学注入强大的动力。材料、生命、信息、能源等。、对材料、方法、技术等的需求。由化学提出，被视为这门学科的外在发展动力。
12月18日，王建军和中国科学院大学教授周信等学者在《自然》杂志上发表的研究中，用表面相对稳定的氧化石墨烯制备了一系列纳米材料。研究了不同尺寸的氧化石墨烯在不同温度下的冻结条件，证实了吉布斯提出的“经典成核理论”中临界冰核的存在。
在王建军看来，这项研究深度交叉了物理、化学等学科，对水结冰这一重要相变现象的微观机理的认识，也可以为人工控冰的应用提供重要的理论指导。
2019年10月，香山科学大会第663次学术讨论会聚焦“功能π体系分子材料的前沿与创新”。会议进一步聚焦分子科学研究的前沿领域。智能化学与技术、分子材料与器件、绿色碳科学与激发态化学、表面界面与软物质科学、生命过程的分子基础被认为是分子科学的六个发展方向。
为了解决这些领域的关键科学问题，与物理学深度交织的分子电子学备受关注。
“今后要重视赋予‘旧体系’以‘新内涵’，布局有机拓扑绝缘体、有机热电、有机超导等研究新方向，促进有机电子产业的形成和发展。”朱道本指出:“21世纪的化学将呈现多元化和高度交叉的发展趋势。我国学者应充分把握分子电子学领域自主创新的机遇，为化学科学注入新的发展动力。”
