80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

  2019年對(duì)化學(xué)人來(lái)說(shuō)是個(gè)非常特殊的年份。大名鼎鼎的國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）迎來(lái)了自己100周年的生日；同時(shí)，今年是門(mén)捷列夫首次發(fā)表元素周期表150周年，聯(lián)合國(guó)也將今年定為“國(guó)際化學(xué)元素周期表年”，簡(jiǎn)稱(chēng)“IYPT 2019”。在這個(gè)特殊的年份里，IUPAC特意向全球化學(xué)家征集意見(jiàn)并最終評(píng)選出了10項(xiàng)最有可能改變?nèi)祟?lèi)社會(huì)的化學(xué)創(chuàng)新。讓我們一睹為快吧。

1. 納米殺蟲(chóng)劑

  民以食為天。世界人口不斷增長(zhǎng)的背景下，農(nóng)業(yè)安全顯得格外重要。有預(yù)測(cè)表明到2050年，地球上將生活近100億人口。為了增加農(nóng)作物產(chǎn)量，同時(shí)最大限度地減少土地利用對(duì)環(huán)境造成的破壞，新型殺蟲(chóng)劑的發(fā)展勢(shì)在必行。火熱的納米技術(shù)在這方面有可能大有作為。相比于傳統(tǒng)的殺蟲(chóng)劑，納米材料包封的殺蟲(chóng)劑在提高藥效的同時(shí)，更有針對(duì)性。以更小的用量達(dá)到殺死害蟲(chóng)的目的，并且不會(huì)傷害其他動(dòng)植物或人類(lèi)。目前一些納米殺蟲(chóng)劑在實(shí)驗(yàn)室中表現(xiàn)良好，但仍需要更多田間試驗(yàn)進(jìn)一步評(píng)估。加拿大Vive Crop公司是該領(lǐng)域的先行者，他們銷(xiāo)售的產(chǎn)品比傳統(tǒng)殺蟲(chóng)劑具有更好的吸收性和更少的環(huán)境影響。此外，該公司最近還獲得了美國(guó)環(huán)境保護(hù)局的批準(zhǔn)，將各種納米包封的殺蟲(chóng)劑和殺菌劑商業(yè)化。

2. 對(duì)映選擇性有機(jī)催化

  對(duì)于年輕的化學(xué)家，有機(jī)催化可能是個(gè)常見(jiàn)的概念，但其實(shí)它最早誕生于20世紀(jì)90年代后期，是一個(gè)年輕的研究方向。傳統(tǒng)的催化劑多為金屬，成本較高，尤其是貴金屬。而大自然則聰明得多，自然界的酶催化反應(yīng)高效、環(huán)保，化學(xué)家很想學(xué)習(xí)一下，于是有機(jī)催化的概念應(yīng)運(yùn)而生。經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，有機(jī)催化劑已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。不過(guò)仍然有化學(xué)家批評(píng)它用量大且難以回收，不夠“綠色”。誠(chéng)然，從催化效率上來(lái)說(shuō)，有機(jī)催化劑還無(wú)法與金屬催化劑媲美，但它的成本低得多；而且有機(jī)催化的反應(yīng)類(lèi)型也比金屬催化更為豐富，具有更大的發(fā)展空間。例如光氧化還原催化的引入，光活化使得醛類(lèi)與烯胺的烷基化反應(yīng)成為可能，這種反應(yīng)不能用經(jīng)典的有機(jī)催化方法完成。一些高附加值的精細(xì)化工品和藥物的合成中已經(jīng)大量使用有機(jī)催化劑了。在回收方面，化學(xué)家也想出了不少好辦法。比如，將有機(jī)催化劑固定在穩(wěn)定的固體基質(zhì)上，就像多肽固相合成，就能輕松實(shí)現(xiàn)催化劑的回收。

3. 固態(tài)電池

  很多人小時(shí)候都拆過(guò)電池玩，干電池切開(kāi)會(huì)流出黑乎乎的液體，其實(shí)是混了石墨的電解液。不管是干電池，還是鉛電、鋰電，主要都用液體電解質(zhì)，統(tǒng)稱(chēng)為液態(tài)電池。而固態(tài)電池則與之不同，使用固態(tài)電解質(zhì)。早在19世紀(jì)，電化學(xué)先驅(qū)邁克爾-法拉第就提出了固態(tài)電池的概念，不過(guò)直到近年它才接近商業(yè)化。相比于液態(tài)電池，固態(tài)電池更輕、能量密度更高、不易燃更安全。如果我們的手機(jī)換上固態(tài)電池，會(huì)變得更輕薄，更耐用，而且不會(huì)出現(xiàn)某星產(chǎn)品那樣的爆炸事件。由于導(dǎo)電聚合物的發(fā)明，以聚合物作為電解質(zhì)材料是目前最好和最經(jīng)濟(jì)的解決方案。法國(guó)Bolloré公司已經(jīng)在制造和商業(yè)化基于聚合物的固態(tài)電池，它們主要用于網(wǎng)絡(luò)連接傳感器。此外，鋰離子電池的共同發(fā)明者John Goodenough最近也報(bào)道了一種使用玻璃作為電解質(zhì)的電池。正是看中固態(tài)電池的諸多優(yōu)點(diǎn)和商業(yè)化潛力，博世、戴森、豐田、英特爾等多個(gè)行業(yè)的巨頭投資數(shù)十億美元進(jìn)行研發(fā)。接下來(lái)固態(tài)電池的研發(fā)主要應(yīng)該聚焦于降低成本和拓展應(yīng)用場(chǎng)景，小氘相信固態(tài)電池廣泛使用已遙遙在望。

4. 流動(dòng)化學(xué)

  流動(dòng)化學(xué)是指反應(yīng)在不斷流動(dòng)的體系中進(jìn)行而不是批次化生產(chǎn)。與其他具體的化學(xué)創(chuàng)新不同，流動(dòng)化學(xué)是一種策略或理念。流動(dòng)化學(xué)能夠最大程度降低化學(xué)生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)降低對(duì)環(huán)境的影響。2015年，麻省理工學(xué)院的化學(xué)家首次證明了流動(dòng)化學(xué)的潛力，它可以創(chuàng)造出經(jīng)典方法難以實(shí)現(xiàn)的定制聚合物。一些著名的制藥公司也搭建了流動(dòng)化學(xué)設(shè)備，例如Merck公司利用流動(dòng)化學(xué)實(shí)現(xiàn)了100千克規(guī)模的藥物前體合成；輝瑞公司開(kāi)發(fā)的自動(dòng)系統(tǒng)能夠每天分析多達(dá)1500個(gè)反應(yīng)條件，加速了藥物最佳合成路線(xiàn)的發(fā)現(xiàn)。相信更快、更簡(jiǎn)單、更可靠的流動(dòng)化學(xué)將改變合成工作的面貌。

輝瑞的自動(dòng)化高通量化學(xué)反應(yīng)篩選平臺(tái)照片

5. 無(wú)溶劑反應(yīng)

  從學(xué)化學(xué)第一天起老師就讓我們記住溶劑、溶質(zhì)、溶液的區(qū)別，誰(shuí)成想還有不需要溶劑的反應(yīng)。有機(jī)合成中，有毒、易揮發(fā)、易燃易爆的有機(jī)溶劑是一大危險(xiǎn)來(lái)源，除了本身就是一種資源消耗外，反應(yīng)完了去除有機(jī)溶劑也費(fèi)時(shí)費(fèi)力。無(wú)溶劑反應(yīng)就是想把有機(jī)溶劑“踢出”反應(yīng)條件。目前化學(xué)家已經(jīng)成功得用研磨的方法制備出氨基酸、腙、硝酮、肽等物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)典的鈴木偶聯(lián)反應(yīng)、點(diǎn)擊化學(xué)等，安進(jìn)公司更是實(shí)現(xiàn)了一種慢性疼痛藥物的無(wú)溶劑合成。不過(guò)成功的例子仍然很有限。離子液體、金屬有機(jī)骨架（MOF）可以幫助無(wú)溶劑反應(yīng)的順利進(jìn)行，也是熱門(mén)的研究領(lǐng)域。

6. 用于集水的MOF等多孔材料

  除了糧食，水資源是另一個(gè)影響全球人口的基本資源。水資源在地球上分布極不平均，而人類(lèi)可直接利用的水又僅限于液態(tài)淡水，這導(dǎo)致30%以上的人口無(wú)法獲得安全的飲用水。為了獲得更多淡水，化學(xué)家做了很多努力，MOF等多孔材料是其中非常有潛力的一項(xiàng)。像MOF這樣的多孔材料具有海綿狀化學(xué)結(jié)構(gòu)，可以選擇性地捕獲氫氣、甲烷、二氧化碳、水甚至藥物分子和酶。Omar Yaghi偶然發(fā)現(xiàn)了它們從大氣中捕獲水的巨大潛力。MOF可以從干燥的沙漠空氣中獲取可飲用量的純凈水，除了自然陽(yáng)光之外不需要額外能量。具體說(shuō)來(lái)，只需一公斤的MOF就能在濕度低至20％的情況下每天收獲2.8升水。目前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在進(jìn)行商業(yè)化開(kāi)發(fā)。

利用MOF從沙漠空氣中獲取大量飲用水

7. 選擇性酶的定向進(jìn)化

  2018年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的一半授予了研究酶定向進(jìn)化的科學(xué)家Frances H. Arnold教授。酶是天然的高效催化劑，但必須在合適的反應(yīng)條件下才能發(fā)揮作用，且能夠催化的底物和反應(yīng)相當(dāng)有限。目前工業(yè)上使用的酶都是對(duì)天然酶的改造產(chǎn)物。酶的定向進(jìn)化就是將自然界的酶向著工業(yè)所需的反應(yīng)條件、底物、反應(yīng)類(lèi)型上改造。但酶的定向進(jìn)化是非常困難和艱苦的工作，一個(gè)成功的高活性酶往往需要在大量變體中挑選出來(lái)。計(jì)算機(jī)技術(shù)、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)步、基因合成、生物信息學(xué)等都能加速酶定向進(jìn)化的速度。

8. 塑料降解

  得益于化學(xué)家的努力和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的深入人心，可降解塑料已經(jīng)不再少見(jiàn)。塑料降解，即從高分子聚合物分解為單體，可分為化學(xué)降解和生物降解兩種，聚乳酸（PLA）受熱降解為乳酸就是典型的化學(xué)降解過(guò)程。諾卡氏菌（Nocardia）可以破壞聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）中酯鍵的酯酶；而日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的Ideonella sakaiensis可以在六周內(nèi)分解PET塑料薄膜，都是典型的生物降解。海洋學(xué)家發(fā)現(xiàn)在人類(lèi)可探測(cè)到的最深的海洋中都發(fā)現(xiàn)了微塑料碎片和小珠，并對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了破壞。希望化學(xué)家能繼續(xù)開(kāi)發(fā)更高效的塑料降解方法，降低塑料這一現(xiàn)代社會(huì)必需品對(duì)環(huán)境的影響。

9. 自由基聚合的可逆失活

  自由基是一種反應(yīng)活性極高的物質(zhì)，自由基聚合非常難以控制，雖然它效率很高，但無(wú)法產(chǎn)生我們想要的產(chǎn)物�？赡媸Щ钭杂苫酆希≧DRP）已經(jīng)誕生二十多年，它徹底改變了聚合物的研究。這些方法對(duì)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)實(shí)施控制，使化學(xué)家能夠設(shè)計(jì)出并合成出更為復(fù)雜、精密的聚合物。RDRP聚合物已在建筑、印刷、能源、汽車(chē)、航空航天和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮作用，我們?nèi)粘Ｉ钪薪佑|到的很多聚合物都得益于這項(xiàng)成熟的技術(shù)。現(xiàn)在有許多方法只用光來(lái)控制RDRP過(guò)程，而不用金屬，這更加環(huán)保、節(jié)約�；瘜W(xué)家們還掌握了在水中進(jìn)行聚合反應(yīng)，避免使用揮發(fā)性或有害溶劑�？梢�(jiàn)，即便是一項(xiàng)頗為成熟的技術(shù)，也依舊不斷創(chuàng)新中。

10. 3D生物打印

  生物打印是當(dāng)今最有前途的技術(shù)之一。使用由活細(xì)胞、生物材料和生長(zhǎng)因子制成的3D“打印機(jī)”和“墨水”，化學(xué)家和生物學(xué)家已經(jīng)設(shè)法制造出與其天然版本幾乎無(wú)法區(qū)分的人造組織和器官。3D生物打印可以徹底改變?cè)\斷和治療，因?yàn)槿斯そM織和器官可以很容易地用于藥物篩選和毒理學(xué)研究。這項(xiàng)技術(shù)甚至能夠制造可供移植的組織和器官。目前，科學(xué)家們已經(jīng)可以對(duì)管狀組織（心臟、尿道、血管）、粘性器官（胰腺）和固體系統(tǒng)（骨骼）進(jìn)行3D打印。最近，劍橋研究人員甚至設(shè)法對(duì)視網(wǎng)膜進(jìn)行三維打印，精確得沉積不同類(lèi)型的活細(xì)胞層，以產(chǎn)生一種在結(jié)構(gòu)上類(lèi)似于原生眼組織的構(gòu)造�；瘜W(xué)在3D生物打印中起到了關(guān)鍵作用：首先，掃描器官和組織的三維模型需要化學(xué)造影劑；其次，生物打印的材料，如細(xì)胞，需要化學(xué)物質(zhì)穩(wěn)定、維持其活力；最后，3D生物打印的產(chǎn)品，也需要物理和化學(xué)方法來(lái)維持其結(jié)構(gòu)、形狀以及功能。

  IUPAC評(píng)選出的這十項(xiàng)化學(xué)創(chuàng)新著實(shí)兼具創(chuàng)新性和實(shí)用性，它們或已經(jīng)改變了某個(gè)領(lǐng)域的面貌，或即將一飛沖天，顛覆傳統(tǒng)。改造世界，讓世界更美好是化學(xué)家不懈追求的使命，你在里面找到自己的研究方向了嗎？

參考資料：

Fernando Gomollón-Bel. Ten Chemical Innovations That Will Change Our World: IUPAC identifies emerging technologies in Chemistry with potential to make our planet more sustainable. Chemistry International, 2019, DOI: 10.1515/ci-2019-0203

https://www.degruyter.com/view/j/ci.2019.41.issue-2/ci-2019-0203/ci-2019-0203.xml