? ? ? 2021年化學(xué)科學(xué)部共發(fā)布10個重大項目指南，擬資助7個重大項目。項目申請的直接費用預(yù)算不得超過1500萬元/項。

“自由基化學(xué)反應(yīng)的機制與功能”重大項目指南

　　自由基是化學(xué)轉(zhuǎn)化過程中的一類關(guān)鍵中間體，但受制于其短壽命和高活性等特征，目前對自由基反應(yīng)的本質(zhì)認識十分有限。闡釋自由基的產(chǎn)生機制、反應(yīng)活性和選擇性調(diào)控、成鍵的熱力學(xué)和動力學(xué)過程等關(guān)鍵科學(xué)問題，有助于發(fā)揮自由基化學(xué)的獨特優(yōu)勢，指導(dǎo)新型綠色、高效、高選擇性自由基反應(yīng)的設(shè)計和開發(fā)，為化學(xué)、材料和生命科學(xué)等領(lǐng)域提供有力的合成與認知工具，助力合成化學(xué)的變革性發(fā)展。

　　一、科學(xué)目標

　　針對自由基化學(xué)的研究現(xiàn)狀和趨勢，揭示自由基反應(yīng)的本質(zhì)和規(guī)律，探討自由基形成與轉(zhuǎn)化過程中的動力學(xué)和動態(tài)學(xué)，開發(fā)大宗化工原料的自由基新反應(yīng)，并應(yīng)用于重要生物活性物質(zhì)和精細化學(xué)品的高效高選擇性合成，優(yōu)化資源利用，加速醫(yī)藥研發(fā)，推動化學(xué)工業(yè)變革性方法和技術(shù)的跨越發(fā)展，提升我國在自由基化學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位。

　　二、關(guān)鍵科學(xué)問題

　　(一)自由基的產(chǎn)生與成鍵機制。

　　(二)自由基反應(yīng)活性和選擇性調(diào)控機制。

　　(三)自由基轉(zhuǎn)化過程中的熱力學(xué)和動力學(xué)規(guī)律。

　　三、申請要求

　　(一)申請書的附注說明選擇“自由基化學(xué)反應(yīng)的機制與功能”(以上選擇不準確或未選擇的項目申請不予受理)。

　　(二)咨詢電話：010-62329320。

“化學(xué)反應(yīng)的超分子調(diào)控”重大項目指南

　　化學(xué)反應(yīng)的超分子調(diào)控是實現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)精準化的一個重要且獨特的手段。通過多重與多種非共價相互作用的動態(tài)化協(xié)同，超分子方法有望在不同時空尺度上高效且特異性識別反應(yīng)底物、中間體和產(chǎn)物，從而實現(xiàn)對反應(yīng)位點和反應(yīng)路徑的高效與高選擇性調(diào)控。旨在揭示非共價相互作用對活性中間體物種結(jié)構(gòu)、壽命及反應(yīng)路徑等的有效調(diào)控機制，闡明超分子活性中間體的結(jié)構(gòu)與反應(yīng)規(guī)律，為創(chuàng)造新物質(zhì)提供新的思路和方法，并推動化學(xué)合成向精準化發(fā)展。

　　一、科學(xué)目標

　　創(chuàng)建有機分子組裝體及生物大分子組裝體等新型超分子體系，開發(fā)調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的超分子新方法，實現(xiàn)對化學(xué)反應(yīng)的路徑、效率及選擇性的精準調(diào)控，發(fā)展高效的分子轉(zhuǎn)化與功能化反應(yīng)策略，為創(chuàng)造新物質(zhì)提供變革性的思路和研究范式。

　　二、關(guān)鍵科學(xué)問題

　　(一)非共價相互作用對化學(xué)反應(yīng)中間體結(jié)構(gòu)、壽命、活性的影響。

　　(二)非共價相互作用對反應(yīng)路徑和選擇性調(diào)控的機制。

　　三、申請要求

　　申請書的附注說明選擇“化學(xué)反應(yīng)的超分子調(diào)控”(以上選擇不準確或未選擇的項目申請不予受理)。

　　(二)咨詢電話：010-62329320。

“能量代謝仿生體系的構(gòu)建與功能”重大項目指南

　　能量代謝是生命存在的基礎(chǔ)。在細胞內(nèi)，包括生物分子馬達在內(nèi)的多種分子機器構(gòu)成了能量代謝的載體，驅(qū)動了物質(zhì)運輸、DNA復(fù)制及細胞分裂等各種生命活動。人體內(nèi)能量代謝的異常往往導(dǎo)致腫瘤等重大疾病的發(fā)生。在體外構(gòu)建具有能量代謝功能的仿生體系對于理解和調(diào)控生命的能量代謝過程具有重要的意義，并有望為治療重大疾病提供新的思路。

　　通過模擬活細胞，構(gòu)建具有能量代謝功能的仿生體系，發(fā)展相應(yīng)的理論和表征技術(shù)，深入理解其本質(zhì)規(guī)律，進而創(chuàng)制定向驅(qū)動的能量代謝仿生體系，實現(xiàn)腫瘤細胞的能量代謝精準調(diào)控，為腫瘤治療提供新的方法。

　　一、科學(xué)目標

　　以生物分子馬達等重要能量代謝分子機器為原型，構(gòu)建具有能量代謝功能的仿生體系，發(fā)展相應(yīng)的理論和原位動態(tài)表征技術(shù)，揭示其跨尺度能量轉(zhuǎn)化和物質(zhì)輸運機制，建立能量分子合成模型，實現(xiàn)腫瘤細胞能量代謝的精準調(diào)控，并為癌癥治療提供新的解決方案。

　　二、關(guān)鍵科學(xué)問題

　　(一)高效準確構(gòu)建具有能量代謝功能的仿生體系。

　　(二)闡明和控制仿生體系能量代謝的作用機制。

　　(三)實現(xiàn)仿生體系與重要生物過程的功能耦合。

　　三、申請要求

　　(一)申請書的附注說明選擇“能量代謝仿生體系的構(gòu)建與功能”(以上選擇不準確或未選擇的項目申請不予受理)。

　　(二)咨詢電話：010-62329320。

“新型無機倍頻晶體材料的化學(xué)創(chuàng)制”重大項目指南

　　倍頻晶體可實現(xiàn)激光波長的轉(zhuǎn)換，是光學(xué)器件的關(guān)鍵材料。由于穩(wěn)定性好和激光損傷閾值高，無機倍頻晶體在國防科技、精密加工和量子信息等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。自上世紀七十年代以來，我國發(fā)現(xiàn)并開發(fā)了以可見波段的BBO 、LBO和深紫外波段的KBBF為代表的、享譽世界的“中國牌”倍頻晶體。由于已知倍頻材料的“基因”有限，無機倍頻晶體材料的研究仍局限于硼酸鹽和磷酸鹽體系，造成了倍頻材料“基因”固化和材料“基因”封閉的困境。拓展功能優(yōu)異的新型無機倍頻晶體材料種類、縮短研發(fā)周期是本領(lǐng)域的重大需求。旨在建立新的研究范式，以理論計算與機器學(xué)習(xí)為指導(dǎo)，化學(xué)材料創(chuàng)制為主線，功能晶體制備為目標，從源頭上解決制約傳統(tǒng)倍頻晶體材料的服役性能瓶頸問題，確保我國在倍頻晶體材料領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位。

　　一、科學(xué)目標

　　通過新理論模型和倍頻晶體材料“基因”數(shù)據(jù)庫的建立，應(yīng)用機器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，發(fā)現(xiàn)新型材料“基因”，建立基于新型“基因”的倍頻晶體材料可控合成新策略、新方法，揭示材料“基因”的鍵合特性及組裝規(guī)律對帶隙、雙折射率以及倍頻效應(yīng)等光學(xué)性能的作用機制，制備功能優(yōu)異的新型倍頻晶體材料，實現(xiàn)化學(xué)創(chuàng)制新穎無機倍頻晶體材料的目標，創(chuàng)制新一代“中國牌”倍頻晶體材料體系，進一步提升我國在該領(lǐng)域的國際地位。

　　二、關(guān)鍵科學(xué)問題

　　(一)發(fā)現(xiàn)有共性的、全新的材料“基因”。

　　(二)創(chuàng)制基于全新“基因”的無機倍頻材料新體系。

　　(三)揭示材料“基因”與晶體材料的構(gòu)效關(guān)系。

　　三、申請要求

　　(一)申請書的附注說明選擇“新型無機倍頻晶體材料的化學(xué)創(chuàng)制”(以上選擇不準確或未選擇的項目申請不予受理)。

　　(二)咨詢電話：010-62329320。

“基于大科學(xué)裝置的腦海馬區(qū)分子圖譜分析”重大項目指南

　　大腦是人體最復(fù)雜的器官， 也是極為精巧和完善的信息處理系統(tǒng)，其功能連接和工作機制是科學(xué)家們一直嘗試解決的重大科學(xué)問題和難題。歐盟、美國、日本等國家先后發(fā)布各自的腦科學(xué)研究計劃，2016年我國也發(fā)布了"中國腦計劃：腦科學(xué)與類腦研究"。但對于腦的介觀精細結(jié)構(gòu)、化學(xué)分子的定性定量和功能分區(qū)定位仍然知之甚少?？焖倬珳省⒏邥r空分辨的腦介觀結(jié)構(gòu)與功能定位的成像是繪制大腦神經(jīng)分子圖譜、理解大腦生理病理過程及發(fā)展類腦人工智能的瓶頸。

　　同步輻射大科學(xué)裝置的迅猛發(fā)展，為腦結(jié)構(gòu)成像提供了革命性工具。具有超短波長的同步輻射X-射線成像技術(shù)，有望為腦介觀結(jié)構(gòu)的高分辨成像提供革命性工具。將X-射線成像與光學(xué)、電學(xué)測量技術(shù)融合，則為進一步探索腦相關(guān)的基礎(chǔ)生命化學(xué)領(lǐng)域新現(xiàn)象、新規(guī)律和新知識提供了新途徑。

　　一、科學(xué)目標

　　擬聚焦特定腦功能區(qū)海馬區(qū)分子圖譜分析，依托同步輻射大科學(xué)裝置，突破現(xiàn)有對腦和神經(jīng)系統(tǒng)介觀尺度測量的瓶頸，建立超高分辨 X-射線成像技術(shù)，探索腦海馬區(qū)介觀結(jié)構(gòu)的高分辨快速成像途徑，發(fā)展融合標記/染色探針，在亞微米尺度分辨率下對海馬區(qū)實現(xiàn)神經(jīng)回路圖譜的三維X-射線成像。結(jié)合分子光譜、電化學(xué)等技術(shù)，發(fā)展腦海馬區(qū)功能分區(qū)定位、神經(jīng)分子連接的亞微米級成像方法和融合探針，對神經(jīng)小分子、蛋白質(zhì)等化學(xué)分子進行定性定量、結(jié)構(gòu)和相互作用及功能分區(qū)定位成像研究，實現(xiàn)對腦海馬區(qū)化學(xué)物質(zhì)的精準檢測。利用深度機器學(xué)習(xí)方法，建立人工智能大數(shù)據(jù)，建立腦海馬區(qū)結(jié)構(gòu)和功能分子關(guān)聯(lián)圖譜。

　　二、關(guān)鍵科學(xué)問題

　　(一)腦結(jié)構(gòu)宏觀和介觀分析的同步輻射X-射線快速成像新方法。

　　(二)多模態(tài)成像技術(shù)的原位信號集成和復(fù)雜圖像的融合分析方法。

　　三、申請要求

　　(一)申請書的附注說明選擇“基于大科學(xué)裝置的腦海馬區(qū)分子圖譜分析”(以上選擇不準確或未選擇的項目申請不予受理)。

　　(二)咨詢電話：010-62329320。

“高強多功能碳納米管纖維基礎(chǔ)研究”重大項目指南

　　碳納米管是強度最高的材料之一。可控制備出接近單根碳納米管力學(xué)性能的宏觀纖維對實現(xiàn)其規(guī)?；瘧?yīng)用具有重要意義。圍繞高強多功能碳納米管纖維，研究結(jié)構(gòu)完美碳納米管的可控制備、基礎(chǔ)物性以及不同尺度下碳納米管的組裝規(guī)律，開發(fā)出高強度碳納米管纖維。通過建立碳納米管宏觀纖維的制備工藝-結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系，發(fā)展結(jié)構(gòu)功能一體化碳納米管纖維復(fù)合材料體系，推動我國高性能碳纖維生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。

　　一、科學(xué)目標

　　針對碳納米管的晶格缺陷和尺寸效應(yīng)，從原子結(jié)構(gòu)控制、極致性能探索、宏觀纖維組裝、多級結(jié)構(gòu)設(shè)計與功能化入手，揭示不同尺度下碳納米管界面生長和組裝規(guī)律，開拓高性能碳納米管纖維增強、增韌的技術(shù)原理和方法，并實現(xiàn)高強功能化碳納米管纖維從創(chuàng)制到應(yīng)用的突破。通過項目的實施，獲得成套先進碳基纖維生產(chǎn)的基礎(chǔ)理論和技術(shù)原型，形成一支國際上有重要影響力的研究隊伍，提升我國相關(guān)領(lǐng)域的原創(chuàng)和引領(lǐng)能力。

　　二、關(guān)鍵科學(xué)問題

　　(一)結(jié)構(gòu)完美超長碳納米管的精準構(gòu)建及生長機制。

　　(二)高強高韌碳納米管宏觀纖維的制備技術(shù)。

　　(三)碳納米管宏觀纖維的力、電學(xué)性能調(diào)控機制及構(gòu)效關(guān)系。

　　三、申請要求

　　(一)申請書的附注說明選擇“高強多功能碳納米管纖維基礎(chǔ)研究”(以上選擇不準確或未選擇的項目申請不予受理)。

　　(二)咨詢電話：010-62329320。

“生命過程中外源污染物的識別與追蹤” 重大項目指南

　　我國當(dāng)前面臨復(fù)雜的環(huán)境污染狀況，許多區(qū)域性高發(fā)疾病的環(huán)境污染誘因尚不清楚。旨在通過化學(xué)與環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)等學(xué)科的交叉，加強對環(huán)境污染與疾病發(fā)生關(guān)系的認識，建立人體內(nèi)暴露和環(huán)境外暴露的聯(lián)系，獲取外源污染與疾病發(fā)生因果關(guān)系的科學(xué)依據(jù)，推動環(huán)境健康科學(xué)研究范式的完善，服務(wù)于污染防控和全民健康的國家戰(zhàn)略目標。

　　一、科學(xué)目標

　　建立生命過程中超痕量外源污染物的識別、鑒定和溯源方法，識別體內(nèi)若干未知外源污染物，揭示外源污染物在體內(nèi)的真實賦存狀態(tài)、暴露途徑、跨生物屏障轉(zhuǎn)運機制、代謝歸趨及生命周期;追蹤其外部污染來源，解析人體內(nèi)暴露和環(huán)境外暴露的關(guān)系，闡明外源污染物與關(guān)鍵生物分子的相互作用、對重要生理功能及生命過程的擾動機制;辨識典型區(qū)域性高發(fā)疾病的環(huán)境污染誘因，力爭打開外源污染物在人體內(nèi)存在及作用的認知“黑箱”。

　　二、關(guān)鍵科學(xué)問題

　　(一)生命過程中外源污染物的識別與表征。

　　(二)人體內(nèi)外源污染物的暴露途徑和代謝轉(zhuǎn)化。

　　(三)外源污染物的體內(nèi)毒性分子機制。

　　(四)外源污染物對重要生理功能和生命過程的擾動機制。

　　三、申請要求

　　(一)申請書的附注說明選擇“生命過程中外源污染物的識別與追蹤”(以上選擇不準確或未選擇的項目申請不予受理)。

　　(二)咨詢電話：010-62329320。

“環(huán)境中抗生素抗性基因擴增傳播界面行為及其風(fēng)險”重大項目指南

　　抗生素抗性基因的暴發(fā)性與廣泛傳播已嚴重威脅生態(tài)環(huán)境和人類健康，是當(dāng)前國際上亟待解決的重要環(huán)境健康難題。抗生素抗性基因及其載體的多介質(zhì)環(huán)境界面行為涉及物理、化學(xué)、生物過程，決定了抗性基因的增殖擴散、生物效應(yīng)及健康風(fēng)險，而抗生素和其他污染物的共選擇可加速抗性基因的水平轉(zhuǎn)移，進一步增大其健康風(fēng)險。因此，揭示抗生素抗性基因在固-液-氣-生物界面增殖擴散的生物化學(xué)機制及調(diào)控原理，闡明復(fù)合污染對抗生素抗性基因產(chǎn)生和傳播的共選擇機制，探明抗生素抗性基因的區(qū)域擴散過程和驅(qū)動因子，明確抗生素抗性基因的人群暴露途徑和潛在健康風(fēng)險，對深刻認識抗生素抗性基因的環(huán)境行為、遏制抗生素抗性基因在環(huán)境中的遷移傳播、服務(wù)生態(tài)系統(tǒng)與人類健康具有重要意義。

　　一、科學(xué)目標

　　針對威脅人類健康的抗生素抗性基因，發(fā)展環(huán)境中抗生素抗性基因原位富集檢測方法，從分子水平揭示化學(xué)污染物驅(qū)動下抗性基因在水-土-氣-生物界面上的擴增及調(diào)控原理，闡明復(fù)合污染脅迫下微生物抗性的共選擇機制，明確抗性基因區(qū)域傳播途徑及主控因子，認識人為與自然因子交互作用對抗性基因形成的驅(qū)動機制，構(gòu)建抗性基因人群暴露的評價模型，在抗生素抗性基因的界面擴增、區(qū)域傳播、阻控原理、風(fēng)險防控等方面取得突破，并通過多學(xué)科交叉研究推動環(huán)境化學(xué)學(xué)科發(fā)展。

　　二、關(guān)鍵科學(xué)問題

　　(一)抗生素抗性基因的微界面行為及調(diào)控原理。

　　(二)化學(xué)污染物對抗生素抗性基因的共選擇機制。

　　(三)抗生素抗性基因區(qū)域傳播擴散過程及機制。

　　(四)抗生素抗性基因人群暴露途徑及風(fēng)險。

　　三、申請要求

　　(一)申請書的附注說明選擇“環(huán)境中抗生素抗性基因擴增傳播界面行為及其風(fēng)險”(以上選擇不準確或未選擇的項目申請不予受理)。

　　(二)咨詢電話：010-62329320。

“天然藥物分子的生物合成與創(chuàng)新”重大項目指南

　　天然產(chǎn)物是藥物發(fā)現(xiàn)和發(fā)展的重要源泉，其結(jié)構(gòu)多樣性是實現(xiàn)功能多樣性的分子基礎(chǔ)。合成化學(xué)和合成生物學(xué)是天然藥物制造與創(chuàng)新的重要方法與手段。針對活性顯著、結(jié)構(gòu)獨特或/和臨床應(yīng)用廣泛的天然藥物分子家族，建立生物合成途徑，解析酶學(xué)機制，揭示自然中分子進化與演變的基本規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，促進合成生物學(xué)與合成化學(xué)的交叉融合，發(fā)展基因組水平的天然產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)新策略，加速天然藥物新分子的創(chuàng)制并拓展其用途。相關(guān)成果將應(yīng)用于新藥發(fā)現(xiàn)以及藥物綠色生產(chǎn)，并促進我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變。

　　一、科學(xué)目標

　　聚焦來源于微生物和植物的重要天然藥物分子家族，圍繞化學(xué)機制和反應(yīng)規(guī)律的闡明與應(yīng)用，研究生物合成途徑和酶學(xué)機制。在此基礎(chǔ)上，開展合成生物學(xué)與合成化學(xué)相結(jié)合的天然藥物分子高效精準制備和新藥物分子的發(fā)現(xiàn)，獲得一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)和臨床應(yīng)用前景的新型天然藥物分子，為天然藥物創(chuàng)制方式的變革提供可借鑒的范例。

　　二、關(guān)鍵科學(xué)問題

　　(一)天然藥物分子生物合成的化學(xué)機制、酶學(xué)機制與反應(yīng)規(guī)律。

　　(二)天然藥物分子進化與演變的物質(zhì)基礎(chǔ)。

　　三、申請要求

　　(一)申請書的附注說明選擇“天然藥物分子的生物合成與創(chuàng)新”(以上選擇不準確或未選擇的項目申請不予受理)。

　　(二)咨詢電話：010-62329320。

“催化反應(yīng)微區(qū)熱耦合機制與調(diào)控”重大項目指南

　　多相催化反應(yīng)過程必然伴隨著能量的傳遞。脫氫、重整、裂化、加氫、氧化、聚合等常見反應(yīng)均具有強吸放熱效應(yīng)，是影響化工過程安全性的關(guān)鍵因素，并導(dǎo)致高能耗和高排放。催化反應(yīng)微區(qū)結(jié)構(gòu)影響反應(yīng)路徑，反應(yīng)熱隨動力學(xué)過程呈現(xiàn)非線性變化;同時，多相間的傳熱速率正比于傳熱面積和溫度差，并受到多相間的熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射等不同途徑的影響。擬構(gòu)建強吸放熱反應(yīng)系統(tǒng)的調(diào)控方法，結(jié)合化工過程強化手段，實現(xiàn)強吸放熱反應(yīng)過程的高效穩(wěn)定運行和節(jié)能減排，從反應(yīng)源頭保障化工本質(zhì)和過程安全。

　　一、科學(xué)目標

　　擬針對催化過程中反應(yīng)熱與傳熱的耦合過程，在催化反應(yīng)微區(qū)、催化劑顆粒、反應(yīng)器等多層次進行研究，揭示納微尺度上催化活性位微區(qū)反應(yīng)熱與傳熱的演變規(guī)律，發(fā)展用于檢測活性位微區(qū)和反應(yīng)器中溫度變化的原位動態(tài)表征技術(shù);明確能夠適應(yīng)強吸熱和強放熱反應(yīng)過程的催化材料結(jié)構(gòu)特征，建立熱學(xué)性質(zhì)可控的催化劑工程制備策略;設(shè)計與強吸放熱過程匹配的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，利用過程強化手段，提高反應(yīng)過程能量利用效率，提升化工過程的穩(wěn)定性和安全性。針對典型強吸放熱反應(yīng)過程開展工程化研究，構(gòu)建1-2個節(jié)能降耗、綠色安全的示范工程，開辟化工領(lǐng)域的特色方向。

　　二、關(guān)鍵科學(xué)問題

　　(一)催化活性位微區(qū)結(jié)構(gòu)對反應(yīng)熱效應(yīng)的影響規(guī)律。

　　(二)多相間反應(yīng)熱與傳熱的非線性匹配機制。

　　(三)多相熱耦合反應(yīng)與系統(tǒng)能量優(yōu)化機制。

　　三、申請要求

　　(一)申請書的附注說明選擇“催化反應(yīng)微區(qū)熱耦合機制與調(diào)控”(以上選擇不準確或未選擇的項目申請不予受理)。

　　(二)咨詢電話：010-62329320。

國家自然科學(xué)基金委員會辦公室?

2021年8月4日印發(fā)