化学科学部重大项目指南

　　2023年化学科学部共发布10个重大项目指南，拟资助6个重大项目。项目申请的直接费用预算不得超过1500万元/项。

　　“化学反应中电子自旋效应的机制与调控”重大项目指南

　　自旋是电子的内禀属性，对物质的化学特性与转化过程具有重要作用。然而，人们对电子自旋在化学反应中的作用机制仍缺乏认识。研究化学反应电子自旋效应的微观本质，有助于实现电子自旋的精准调控，提高化学反应的效率和选择性。开展化学反应中电子自旋效应的机制与调控研究，将进一步丰富化学反应理论，推动合成化学创新发展，提升我国化学基础研究源头创新能力。

　　一、科学目标

　　发展电子结构理论和动力学模拟方法，揭示化学反应中的电子自旋效应和作用机制；研究活性氧物种演化和光化学反应的磁场调控效应，在原子尺度上实现化学反应中电子自旋效应的可视化；设计基于电子自旋效应的新型金属配合物，实现高效高选择性的化学反应。

　　二、关键科学问题

　　（一）配体对化学反应活性中心电子自旋的影响。

　　（二）电子自旋影响化学反应途径和过程的机制。

　　（三）外场下电子自旋影响化学反应效率的规律。

　　三、申请要求

　　（一）申请书的附注说明选择“化学反应中电子自旋效应的机制与调控”。项目的申请代码1选择B01的下属申请代码，各

　　课题的申请代码1可根据研究内容自行选择化学科学部所属申请代码。以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理。

　　（二）针对项目指南目标和科学问题，申请题目可自拟。

　　（三）咨询电话：010-62329320。

　　“人工金属酶的构筑与催化”重大项目指南

　　人工金属酶模拟天然酶的结构与功能，具有实现高活性与高选择性化学转化的巨大潜力。然而，开发可适用于重要化学转化过程（例如固氮）的人工金属酶仍是重大的科学挑战。发展有机金属配合物与蛋白质分子的组合与匹配策略，构筑人工金属酶，有望实现温和条件下惰性小分子的活化转化，推动化学与生物融合的合成科学创新范式的发展。

　　一、科学目标

　　创制辅因子有机金属配合物，构建人工金属酶新催化体系；阐明人工金属酶的催化机制，揭示构效关系；发展惰性小分子活化转化的新方法和新策略，实现人工金属酶的高效催化转化。

　　二、关键科学问题

　　（一）人工金属酶结构的理性设计与定向构筑。

　　（二）辅因子嫁接与高效质子电子传递的机制。

　　（三）外场引入与人工金属酶功能强化的关联。

　　三、申请要求

　　（一）申请书的附注说明选择“人工金属酶的构筑与催化”。项目的申请代码1选择B01的下属申请代码，各课题的申请代码1可根据研究内容自行选择化学科学部所属申请代码。以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理。

　　（二）针对项目指南目标和科学问题，申请题目可自拟。

　　（三）咨询电话：010-62329320。

　　“基于人工智能辅助的有机新反应”重大项目指南

　　高效高选择性的有机合成反应是实现物质绿色创制的有效途径，为高附加值精细化学品、医药与材料的合成提供了重要方法。随着化学反应体系复杂度和维度的增加，传统依赖研究者经验和试错的研究模式面临挑战。基于人工智能技术，通过机器学习从大量实验研究和理论计算所获取的数据中提炼规律，有望加速有机合成新反应体系的发现，为有机合成化学中选择性控制和效率提升提供新的科学基础和解决方案。

　　一、科学目标

　　建立适用于机器学习的有机反应标准化数据库体系；建立催化反应描述方法和机器学习模型；基于机器学习预测模型发展高效高选择性的有机合成新反应体系；推动人工智能技术引领的合成化学发展。

　　二、关键科学问题

　　（一）有机化学反应过程与数据关联的规律。

　　（二）人工智能预测反应选择性/效率的模型。

　　（三）有机合成新反应体系智能设计的逻辑。

　　三、申请要求

　　（一）申请书的附注说明选择“基于人工智能辅助的有机新反应”。项目的申请代码1选择B01的下属申请代码，各课题的申请代码1可根据研究内容自行选择化学科学部所属申请代码。

　　以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理。

　　（二）针对项目指南目标和科学问题，申请题目可自拟。

　　（三）咨询电话：010-62329320。

　　“全固态电池表界面化学基础研究”重大项目指南

　　先进电池是交通运输、清洁能源、航空航天等国家重大战略需求的关键支撑技术，研制更加安全和更高性能的全固态电池是下一代动力与储能技术的重要发展方向。全固态电池中的核心科学问题是电荷和物质在固固界面中的输运、反应和储存等规律。本重大项目聚焦构筑多空间、时间、能量尺度下连续稳定的固固界面，研制出拥有国际竞争力和自主知识产权的全固态电池。

　　一、科学目标

　　聚焦于全固态电池表界面化学基础研究，阐明全固态电池全寿命周期下固固界面处的电荷转移和输运、界面反应、结构演化机制，以及热-电-力-化学多场耦合规律，研制全固态电池关键材料，开发能量密度大于600 Wh/kg的高安全和长循环寿命全固态电池。

　　二、关键科学问题

　　（一）全固态电池高通量离子界面输运行为。

　　（二）全固态电池全寿命周期界面结构演化规律。

　　（三）全固态电池的热-电-力-化学界面耦合机制。

　　（四）全固态电池固固界面行为的计算模拟与表征新方法。

　　三、申请要求

　　（一）申请书的附注说明选择“全固态电池表界面化学基础研究”。项目的申请代码1选择B02的下属申请代码，课题的申请代码1可根据研究内容自行选择化学科学部所属申请代码。以

　　上选择不准确或未选择的项目申请不予受理。

　　（二）针对项目指南目标和科学问题，申请题目可自拟。

　　（三）咨询电话：010-62329320。

　　“面向智能和量子计算时代的电子结构新方法及应用”重大项目指南

　　电子结构理论是化学科学的核心基础，广泛用于解释和预测物质的结构和特性、化学反应微观机制。然而，随着化学体系复杂度的增加，现有电子结构计算方法难以满足精度和计算效率的要求，需要打破传统的研究范式。人工智能和量子计算为新范式的建立提供了前所未有的契机。

　　一、科学目标

　　将人工智能和量子计算等新兴技术与理论化学方法相融合，建立新一代的复杂体系电子结构理论和计算方法，开发具有自主知识产权的电子结构程序，搭建用于化学研究的量子计算平台,实现复杂化学体系的精准计算，推动化学科学的变革性发展。

　　二、关键科学问题

　　（一）人工智能助力的通用高等级密度泛函方法。

　　（二）精准高效的量子计算新方法。

　　（三）高分辨谱学和化学成像的模拟；基于人工智能和量子计算的开放体系新理论。

　　（四）自主知识产权的电子结构软件及量子计算平台。

　　三、申请要求

　　（一）申请书的附注说明选择“面向智能和量子计算时代的电子结构新方法及应用”。项目的申请代码1选择B03的下属申

　　请代码，各课题的申请代码1可根据研究内容自行选择化学科学部所属申请代码。以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理。

　　（二）针对项目指南目标和科学问题，申请题目可自拟。

　　（三）咨询电话：010-62329320

　　“高时空分辨的谱学研究”重大项目指南

　　高时空分辨谱学技术是研究物质结构和动力学过程的重要手段，已在小分子体系研究中取得了重大进展。由于生物大分子构象以及反应势能面的高维复杂特性，现有的实验和理论手段难以满足要求。为此，发展适用于复杂体系如化学和生物大分子的高时空分辨谱学技术成为研究前沿之一。当前超快光谱、电镜和信号检测等技术的快速发展为蛋白质等复杂体系的结构和动力学研究提供了契机。

　　一、科学目标

　　发展新型多维光谱、时间分辨X射线和液相电镜等技术以及包含量子效应的相关理论计算方法，阐明生物大分子等复杂体系的构象转化、聚集过程和催化反应动力学，揭示振动-电子态耦合、能量传递、电子和质子转移等机制。

　　二、关键科学问题

　　（一）基于多维光谱、时间分辨X射线和液相电镜等新方法。

　　（二）包含量子效应的理论方法。

　　（三）新型靶向性生物探针标记方法。

　　（四）多视角下生物大分子构象变化动力学的微观机制。

　　三、申请要求

　　（一）申请书的附注说明选择“高时空分辨的谱学研究”。项目的申请代码1选择B03的下属申请代码，各课题的申请代码1

　　可根据研究内容自行选择化学科学部所属申请代码。以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理。

　　（二）针对项目指南目标和科学问题，申请题目可自拟。

　　（三）咨询电话：010-62329320。

　　“脑海马区分子图谱的时空分辨成像”重大项目指南

　　脑科学旨在阐明脑和神经系统的工作原理和机制、理解脑结构认知功能、探索脑疾病诊断与干预方法等。作为大脑的关键功能脑区之一，海马在记忆形成和空间感知等脑功能中发挥着重要作用。阿尔兹海默症等神经退行性疾病的发生发展与海马区结构和功能的改变密切相关。绘制脑海马区分子时空图谱、解析脑海马区介观结构，探索其和脑功能间的关系，有望推动相关脑疾病诊断与干预方法的研究。

　　一、科学目标

　　发展同步辐射脑结构介观成像，融合高分辨光学成像、高精度质谱和快速实时原位电化学分析方法，建立脑海马区结构/功能精准测量方法体系，绘制海马区分子时空图谱，为深入理解脑海马区相关疾病发病机制和发现潜在治疗靶点提供新技术新方法。

　　二、关键科学问题

　　（一）介观层面脑结构连接网络的高时空分辨成像新方法。

　　（二）海马区结构和功能分子融合的多尺度多模态原位成像方法。

　　三、申请要求

　　（一）申请书的附注说明选择“脑海马区分子图谱的时空分辨成像”。项目的申请代码1选择B04的下属申请代码，各课题的申请代码1可根据研究内容自行选择化学科学部所属申请代

　　码。以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理。

　　（二）针对项目指南目标和科学问题，申请题目可自拟。

　　（三）咨询电话：010-62329320。

　　“化学物质生殖发育毒性全景式解析与机制”重大项目指南

　　不孕不育和不良妊娠结局持续高发，化学物质的人群暴露可能在其发生发展中起重要作用。本项目旨在对化学物质影响人类生殖发育健康的全过程及其机制进行系统、深入研究，从环境污染视角阐述不孕不育等生殖发育问题的成因，为化学品精细化管理提供方法学基础，服务于我国新污染物环境管理和国家大健康战略。

　　一、科学目标

　　建立标准化高通量化学物质毒性评估方法，构建人类生殖发育毒性全景式评估系统；甄别人体暴露的高风险生殖发育毒性物质，阐明共性致毒过程及其分子机制；揭示化学物质暴露与不良生殖结局因果关系，为阻断生殖发育毒性风险提供科学基础。

　　二、关键科学问题

　　（一）人类早期胚胎发育各环节的综合毒性评估体系构建。

　　（二）环境中生殖发育毒性高风险化学物质的高通量甄别。

　　（三）化学物质生殖发育毒性效应及共性致毒分子机制。

　　（四）化学物质暴露与人类不良生殖结局因果关系研究与风险阻控。

　　三、申请要求

　　（一）申请书的附注说明选择“化学物质生殖发育毒性全景式解析与机制”。项目的申请代码1选择B06的下属申请代码，

　　课题的申请代码1可根据研究内容自行选择化学科学部所属申请代码。以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理。

　　（二）针对项目指南目标和科学问题，申请题目可自拟。

　　（三）咨询电话：010-62329320。

　　“低碳石化路线绿电重构的化工基础”重大项目指南

　　双碳目标对炼油与化工行业传统化石燃料燃烧供能方式提出了严峻挑战，绿电供能将为低碳石化路线重构带来新机遇，也会显著影响炼油与化工过程复杂体系的传递和反应过程。针对绿电供能及其电磁作用下石油分子的结构异变规律、断键/成键机制、催化机制、反应及传递行为及其强化机制、产物定向调控及高值化学品生产等关键问题，设计新型催化材料和催化剂，发展电磁场作用下三传一反新理论，开发电磁供能反应新装备，形成石油分子复杂体系减碳高效利用的新策略和新技术。

　　一、科学目标

　　阐明电磁场下石油分子的结构异变历程，认知石油分子物性变化规律，建立电磁场下分子尺度的传递与反应动力学模型化方法，创制2-4种具有电磁响应特性的催化材料及催化剂，研究1-2个代表性工艺过程的反应特征及规律，明晰电磁场下三传一反新规律，发展电磁供能催化反应工程放大与过程强化新方法，设计开发1-2种电磁供能反应新装备，形成石油分子复杂体系高效低碳转化新路线。

　　二、关键科学问题

　　（一）电磁作用下石油分子拆解与重构催化材料设计原理及其反应机制。

　　（二）绿电供能下热力学与三传一反的规律及工程科学基

　　础。

　　三、申请要求

　　（一）申请书的附注说明选择“低碳石化路线绿电重构的化工基础”。项目的申请代码1选择B08的下属申请代码，课题的申请代码1可根据研究内容自行选择化学科学部所属申请代码。以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理。

　　（二）针对项目指南目标和科学问题，申请题目可自拟。

　　（三）咨询电话：010-62329320。

　　“大规模流体储能过程反应-传递耦合与调控机制”重大项目指南

　　大力发展可再生能源是实现国家双碳目标战略需求的关键，构筑新型能源体系的核心是发展长时储能技术。随着对电化学储能规模需求的不断提高，流体储能成为重要发展方向，迫切需要解决储能材料的理性设计与规模化制备、多相复杂流体电极多子传递-反应规律、高效电池反应器设计、智能化系统集成等关键问题，为形成变革性流体电池储能新技术提供科学支撑。

　　一、科学目标

　　研究高能量密度流体储能关键材料的结构设计及规模制备，阐明储能材料宏观-介观-微观多尺度的耦合机理及对性能的影响规律；研究电荷传输过程强化机制及界面稳定性，揭示电池反应器中物质流动-电化学反应-电荷传递间的耦合关系，建立跨尺度多相多物理场模型；发展单体到模组的智能放大设计和调控方法，为大规模长时储能技术示范提供新的解决方案。

　　二、关键科学问题

　　（一）流体储能关键材料结构设计及其与器件的适配机制。

　　（二）流体储能过程中流动-传递-电化学反应耦合规律。

　　（三）流体储能器件和模组的跨尺度关联机制及工程基础。

　　三、申请要求

　　（一）申请书的附注说明选择“大规模流体储能过程反应-传

　　递耦合与调控机制”。项目的申请代码1选择B08的下属申请代码，课题的申请代码1可根据研究内容自行选择化学科学部所属申请代码。以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理。

　　（二）针对项目指南目标和科学问题，申请题目可自拟。

　　（三）咨询电话：010-62329320