奖项概况 - 科睿唯安公布2025年度引文桂冠奖获奖名单 共有来自8个国家的22位杰出学者获奖 [1] - 奖项基于多维度数据综合评估 包括科研成果被引表现 研究原创性和突破性 核心贡献者识别及同行认可度 [5] - 自2002年设立以来 已有83位引文桂冠奖得主最终荣获诺贝尔奖 [5] 化学领域获奖成就 - 中国科学院院士张涛因在单原子催化领域的开创性贡献荣获化学领域引文桂冠奖 成为首位获得该奖项的中国内地科学家 [1] - 张涛团队于2011年提出单原子催化概念 将多相催化研究推进到原子精准尺度 [3] - 5位化学领域获奖者的研究涵盖储能 绿色化学 可持续能源与细胞工程 [3] 学术与产业影响 - 单原子催化研究推动了催化科学发展 并广泛影响能源化工 材料科学 生物医药等多个前沿交叉学科 [3] - 该技术已实现万吨级规模的工业化应用 为绿色化工和双碳目标提供新技术支撑 [3]

编辑丨王多鱼 排版丨水成文 铜催化的芳基卤化物官能团化是构建碳-碳键和碳-杂原子键最常用的方法之一。然而，铜物种 （化学 反应中不同形态的铜化合物 ） 在催化循环中的氧化还原行 为仍然难以捉摸，且存在显著争议。 2025 年 9 月 22 日，中国科学院上海有机化学研究所 沈其龙 团队在国际顶尖学术期刊 Nature 上发表了题为 ： Decoding the redox behaviour of copper in Ullmann-type coupling reactions 的研究论文。 该研究解析了 铜 在 乌尔曼偶联反应 （ 卤代芳香族化合物在铜催化下生成联芳类化合物的偶联反应 ） 中的氧化还原行为。 在这项最新研究中，研究团队通过实验与理论机理研究，报道了明确结构的 Cu(I) 配合物与缺电子芳基碘化物的反应过程——该反应首先形成可分离的 Cu(III)-芳 基配合物，随 后通过还原消除形成 C(sp 2 )−CF 3 化学 键。综 合实验与理论研究表明，该过程经历Cu(I)/Cu(III)/Cu(II)/Cu(III)/Cu(I) 的氧化还原循环。此外，研 究团队通过温控手段成功中断了这一循环， ...

光催化氢气异裂技术突破 - 中国科学院大连化学物理研究所团队联合意大利的里雅斯特大学在光催化氢气异裂领域取得新进展 实现常温条件下氢气异裂[1] - 研究成果于9月5日发表在《科学》杂志上 采用金/二氧化钛模型催化剂通过紫外光激发形成空间邻近束缚态电子-空穴对[2] - 该技术使氢气异裂效率随紫外光增强而提高 突破传统需要高温高压条件的限制[2] 氢气活化机制特性 - 氢气活化包括均裂和异裂两种机制 均裂为两个氢原子各带一个电子 异裂则产生一个富电子氢原子和一个缺电子氢原子[1] - 氢气异裂能产生极性氢物种 可提高约四分之一化工反应中重要产品的生成速率并减少副反应[1][2] - 传统氢气异裂需要较高温度和压力 消耗大量能源并增加安全风险[2] 二氧化碳转化应用成果 - 团队用二氧化碳还原反应验证光诱导氢气异裂优势 常温下将惰性二氧化碳全部转化为乙烷[3] - 通过串联装置将二氧化碳近乎完全还原为乙烯 催化剂稳定运行超过1500小时不失活[3] - 以氢气和二氧化碳为原料制备乙烷/乙烯等高附加值产品 大幅降低传统加氢过程能耗并减少二氧化碳排放[3] 工业应用前景 - 该技术为现代煤化工升级转型提供新模式 未来将发展光与光热耦合的工业化技术路径[3] - 可实现常温条件下加氢反应 降低能源消耗和安全风险 助力碳资源优化利用[2][3]

研究突破 - 首次实现RNA与氨基酸在中性水溶液环境下的化学连接 解决了自20世纪70年代以来的科学难题 [1] - 该反应具有自发性和选择性 可能在40亿年前的原始地球池塘或湖泊中自然发生 [1] - 研究通过引入硫酯作为活化中间体 克服了过去高反应性分子在水中不稳定的技术障碍 [2] 机制创新 - 借鉴生物学机制使用含硫化合物泛硫胺生成硫酯 该物质已被证实可在早期地球条件下合成 [2] - 硫酯作为高能化合物在许多生化过程中起重要作用 被认为在生命起源中扮演关键角色 [2] - 新方法避免了氨基酸彼此结合的问题 实现了氨基酸与RNA的特异性连接 [2] 理论意义 - 研究成功将"RNA世界"假说与"硫酯世界"假说相结合 为生命起源提供了新的统一框架 [2] - 为解答生命起源中"蛋白质如何合成"的关键问题提供了实质性化学证据 [1] - 揭示了遗传密码起源的可能反应路径 团队下一步将探索RNA与特定氨基酸的优先结合机制 [2]

研究突破 - 清华大学团队在Science发表关于银二十面体纳米团簇结构演化的研究 合成了含213和429个银原子的巨型银纳米团簇 [1][3] - 研究通过配体工程和动力学控制实现原子级精确结构 Ag429是迄今报道最大的含Ag⁰纳米团簇 含260个价电子 [3] - X射线衍射显示Ag213具有Ag₁₃@Ag₄₂@Ag₈₆三层结构 Ag429具有Ag₁₃@Ag₄₂@Ag₉₂@Ag₁₅₀四层结构 揭示从核到种子的逐层演化机制 [3] 材料特性 - 表面等离子体共振和泵浦功率依赖的激发态动力学证实这两种银纳米团簇具有金属特性 [1][3] - 纳米颗粒形态是其特性根源 但多孪晶金属纳米颗粒的生长控制仍具挑战性 [2]

活动概述 - 上海科技馆品牌教育活动"科际穿越·科创校长空间站"最新一期活动在上海自然博物馆举行，邀请2016年诺贝尔化学奖得主伯纳德·费林加进行主题讲座 [1] - 活动旨在搭建顶尖科学家与公众对话的桥梁 [1] 费林加的观点 - 费林加强调年轻人是未来的希望，需要发挥创造力和想象力，为社会发展提供创新助力 [3] - 他以《发现的乐趣》为题，回顾了在"分子马达"和"分子开关"研究上的进展 [3] - 指出合成化学为构建微观分子世界提供了无限可能，广泛应用于药物、显示器等领域 [3] - 当前核心挑战在于实现纳米尺度运动的精确控制与动态分子系统的开发，预示分子纳米科学未来充满潜力 [3] 新书发布 - 费林加携中文版新书《令人着迷的化学：生活中的分子》亮相 [5] - 该书以日常现象为切入点，用生动有趣的语言揭开化学的"神秘面纱" [5] - 融合科学原理、历史轶事与生活应用，使复杂化学知识变得鲜活易懂 [5] 活动意义 - 上海科技馆馆长倪闽景表示，此类交流活动有助于点燃孩子们的科学梦 [5] - 费林加认为科学交流活动可能改变年轻人的梦想轨迹 [5]

科学突破 - 日本冲绳科学技术研究所联合德俄科研团队在《自然·通讯》杂志发表论文，合成出首个拥有20个电子的稳定二茂铁衍生物，突破了传统的"十八电子规则" [1] - "十八电子规则"是金属有机化学领域的黄金标准，指出当金属中心电子数与配体贡献电子数之和达到18时体系最稳定 [1] - 研究团队通过设计新型配体系统，成功构建含有20个价电子的二茂铁衍生物，铁原子与氮原子形成特殊键合 [1] 化学意义 - 这项突破为化学研究带来新的可能性，有望催生新型催化剂 [1] - 新型化合物中铁—氮键的形成使电子转移途径更丰富多样 [2] - 两个"超额"电子赋予分子非常规的氧化还原特性，使二茂铁家族突破传统氧化态限制 [1] 应用前景 - 新型分子在能源储存、化学合成等领域具有应用潜力，可能作为高效催化剂或功能材料 [2] - 二茂铁及其衍生物已广泛应用于太阳能电池、医药制剂、医疗器械等领域 [2] - 该研究不仅为现有应用开辟优化空间，更可能带来全新的材料与应用 [2]

合成化学的现状与挑战 - 合成化学是一门以原子和分子为基础创造新物质的学科，其突破对衣食住行和人类文明有深远影响[1] - 化学家面临的核心挑战是化学空间的广袤性，理论上可合成的中小分子数量高达10^60，远超宇宙恒星数量[2] - 传统研发模式依赖化学家经验不断试错和手工操作，效率低下，难以满足对新物质性能的严苛要求[1][2] 传统研究方法 - "自上而下"的实验驱动模式依赖化学家知识地图和直觉，通过大量实验与试错迭代出新反应[2] - "自下而上"的理论驱动模式从量子力学原理出发，计算成本极高，难以及时指导实际合成决策[3] - 两种方法在效率和普适性上都面临巨大挑战，催生了对新工具的迫切需求[3] 自动化技术的应用 - 机器人自动化设备可大幅提升实验效率，中石化上海院2010年引入高通量技术平台，用机器人执行并行实验[4] - 自动化平台能系统性设计上千种催化剂配方并快速筛选，开发出纳米片状分子筛解决工业难题[5] - 晶泰科技开发的智能合成工作站可同时进行48个实验，加速催化剂筛选并提供标准化数据[5][6] AI在化学领域的角色 - AI目前主要作为化学家的高效帮手，而非替代者，因科学洞察仍需人脑完成[6] - 在数据稀缺的前沿领域，采用"层级学习"框架，利用相关数据训练基础模型后再微调，成功预测新型镍催化剂[8] - AlphaFold因蛋白质结构预测获诺贝尔奖，显示AI在数据丰富领域的潜力，但多数领域仍面临数据不足[6] 未来发展方向 - 自主化实验室（Lab Auto-Driving）能感知环境、分析数据并自主决策，形成设计-执行-学习闭环[9] - 晶泰科技整合自动化实验与AI预测设计，实现高效干湿实验迭代，应用于生物医药、新材料等领域[9] - 行业愿景是构建"AI+机器人"自主实验室，提升合成化学在多个领域的创新效率[9]

报告核心观点 - 机器化学家实现从效率到思维范式的突破，赋能多领域研发，新科研范式正加速来临，志特新材和晶泰控股或受益 [1][2][3] 机器化学家介绍 - 机器化学家是由人工智能驱动的全流程化学研究系统，融合“化学大脑”、机器人实验员和智能化学工作站三大模块，基于“能学 - 能想 - 能做”三阶段智能闭环运作 [1] - 能学是通过自然语言处理模型与云端大脑阅读海量文献，为科研认知提速；能想是结合物理模型与大数据、人工智能技术进行思考和模拟计算；能做是通过机械臂和智能工作站自动执行全流程实验验证 [1] - 与传统化学研究范式相比，机器化学家实现效率跃升，单台日均实验量达 2000 次，可将传统试错法需数十年至千年级的周期压缩至数周；数据驱动，可突破人类经验主义局限；可迁移复制，通过代码复制即可批量部署 [1] 应用场景与发展前景 - 机器化学家正从实验室迈向更广阔应用场景，未来发展将呈现多维度突破 [2] - 在材料科学领域，助力新材料研发，效率提升超百倍；在生物医药领域，大幅缩短药物开发周期；在深空探测领域，仅用 6 周完成传统范式下 1400 年的工作量；在化工领域，助力建设煤化工催化剂智慧实验室 [2] - 中国科大计划建设“机器化学家大楼”，拟部署上百机器人及上千智能工作站，日均实验量百万次，实现研发效率指数级提升 [2] 受益标的 - 志特新材于 2025 年 5 月注册控股子公司“志特小临智能科技”，布局化学机器人与 AI4S 新材料产业化，依托中科大技术储备已储备数十款材料，超级隔热材料保温系数是涂层型气凝胶两倍，与公司主营业务协同性强 [3] - 晶泰控股是以人工智能赋能和机器人驱动的创新型研发平台，自主研发机器人自动化学实验室，为多种材料提供研发解决方案 [3]