三、21世纪化学的四大难题 化学的第二世纪难题：分子结构及其和性能的定 量关系。 结构和性能是广义的，结构包含构型、构象、手性、 粒度、形状和形貌等，C包括物理、化学和功能 性质以及生物和生理活性竽妙 如何设计合成 此难题比第一难题更迫切： 如何使宏 因为它是解决分子设计和实 溶液结构和 际应用问题的关键 •具有单分子和多分子层的膜给任能的关系？
化学的第二世纪难题：分子结构及其和性能的定 量关系。 结构和性能是广义的，结构包含构型、构象、手性、 粒度、形状和形貌等，性能包括物理、化学和功能 性质以及生物和生理活性等。例如： •如何设计合成具有人们期望的某种性能的材料？ •如何使宏观材料达到微观化学键的强度？ •溶液结构和溶剂效应对于性能的影响？ •具有单分子和多分子层的膜结构和性能的关系？ 三、 21世纪化学的四大难题 此难题比第一难题更迫切： 因为它是解决分子设计和实 际应用问题的关键！
三、21世纪化学的四大难题 化学的第三世纪难题：生命现象中的化学机理问题。 充分认识和彻底了一人类和生物体内分子的运动规律， 是21世纪殛待解决的重土难题之一。 例如： •研究配体小分子和受？ 是药物设计的基础？ 化学与生命科学 化学遗传学。如合 结合， 并改变蛋白质的功能。例如使呆空姆的功能关闭。 为开创化学蛋白质组学，化学基因组学奠定基础？
化学的第三世纪难题：生命现象中的化学机理问题。 充分认识和彻底了解人类和生物体内分子的运动规律， 是21世纪 殛待解决的重大难题之一。 例如： •研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理，这 是药物设计的基础？ •化学遗传学。如合成某些小分子，使之与蛋白质结合， 并改变蛋白质的功能。例如使某些蛋白酶的功能关闭。 为开创化学蛋白质组学，化学基因组学奠定基础？ 三、 21世纪化学的四大难题 化学与生命科学
三、21世纪化学的四大难题 •光合作用的机理活分子催化剂叶绿素如何利用太阳能 把稳定的CO,和H,O分子的化学键打开，合成碳水化合 物[CH,O],并放出氧气，供人类和其他动物使用？ 生物固氮作用的机理？ ·搞清楚牛、羊等食草动物胃内酶分子如何把植物纤维 分解为小分子的反应机理，为充分利用自然界丰富的 植物纤维资源打下基础？ •人类的大脑是用泛分子组装成的最精巧的计算机。 如何彻底了解大脑的结构和功能是21世纪脑科学、生 物学、化学、物理学、信息和认知科学等交叉学科共 同来解决的难题？
•光合作用的机理-活分子催化剂叶绿素如何利用太阳能 把稳定的CO2和H2O分子的化学键打开，合成碳水化合 物[CH2O]n，并放出氧气，供人类和其他动物使用？ •生物固氮作用的机理？ •搞清楚牛、羊等食草动物胃内酶分子如何把植物纤维 分解为小分子的反应机理，为充分利用自然界丰富的 植物纤维资源打下基础？ •人类的大脑是用“泛分子”组装成的最精巧的计算机。 如何彻底了解大脑的结构和功能是21世纪脑科学、生 物学、化学、物理学、信息和认知科学等交叉学科共 同来解决的难题？ 三、 21世纪化学的四大难题
三、21世纪化学的四大难题 ·了解活体内信息分子的运动规律和生理调控的化学机 理？ ·了解从化学进化到手性和生命起源的飞跃过程？ 如何实现从生物分子(biomolecules)到分子生命 (molecular life)的飞跃？ •如何制造活的分子，跨越从化学进化到生物进化的鸿 沟？ 蛋白质和DNA的理论研究？
•了解活体内信息分子的运动规律和生理调控的化学机 理？ •了解从化学进化到手性和生命起源的飞跃过程？ •如何实现从生物分子（biomolecules）到分子生命 (molecular life)的飞跃？ •如何制造活的分子，跨越从化学进化到生物进化的鸿 沟？ •蛋白质和DNA 的理论研究？ 三、 21世纪化学的四大难题
三、21世纪化学的四大难题 化学的第四世纪难题：纳米尺度的基本规律。 当尺度在十分之儿到10nm的量级，正是于量子尺度和 经典尺度的模糊边界zZy boundary)中，有许多新 的奇异特征和新的效应， 纳米尺度、热运动的 举例：金的熔点和金此 涨落和布朗运动将起 t/℃ 960.3 重要作用。 金的熔点为 1063℃，纳米 100.0 金的熔点温度却 0 50 100 150 Lnm 降至330℃
化学的第四世纪难题：纳米尺度的基本规律。 当尺度在十分之几到10nm的量级，正是于量子尺度和 经典尺度的模糊边界（fuzzy boundary）中，有许多新 的奇异特征和新的效应，新的规律和重要应用。 举例：金的熔点和金的尺度作图 三、 21世纪化学的四大难题 0 50 100 150 960.3 100.0 t/ ℃ L/nm 金的熔点为 1063 ℃，纳米 金的熔点温度却 降至330 ℃。 纳米尺度、热运动的 涨落和布朗运动将起 重要作用