2021年化学与材料科学研究十大热点前沿公布

12月8日，中国科学院科技战略咨询研究院、中国科学院文献情报中心与科睿唯安在北京联合发布《2021研究前沿》报告和《2021研究前沿热度指数》报告。

《2021研究前沿》报告，遴选展示了在农业科学、植物学和动物学，生态与环境科学，地球科学，临床医学，生物科学，化学与材料科学，物理学，天文学与天体物理学，数学，信息科学，经济学、心理学及其他社会科学等11个高度聚合的大学科领域中较为活跃或发展迅速的110个热点前沿和61个新兴前沿，较为客观地反映了相关学科的发展趋势。

2021年化学与材料科学领域Top10热点前沿主要分布在有机合成、先进材料、生物化学等方面。与2013-2020年相比，Top10热点前沿中超过半数的前沿属于首次入选。

有机合成方面，氮杂环卡宾催化去年曾入选Top10热点研究前沿，2021年突出了光和氮杂环卡宾的协同催化；二氧化硫插入策略合成磺酰类功能分子、非共价相互作用(卤键、硫键等)及不对称合成轴手性化合物三个研究方向均是首次出现。

先进材料方面，钙钛矿材料的研究一直是近年来的热点，2013-2020 年主要研究其作为电池材料和光学晶体材料在太阳能电池和光电探测器领域的应用，2021 年重点关注了其铁电性质；基于水凝胶的应变传感器曾是2020年的热点前沿，2021年在抗干燥、热稳定性及机械稳定性等性能提升方面做了较多研究；电磁波吸收材料曾是2016年的新兴前沿，重点关注了具有壳核结构的电磁波材料，2021年重点关注了具有棒状、花状及层状结构复合物对电磁波的吸收性能；无铅储能陶瓷曾是2020年的热点前沿，重点研究了无铅钙钛矿铁电储能陶瓷材料，2021 年重点关注了无铅弛豫铁电储能陶瓷材料。

生物化学方面，化学动力学疗法和光电化学生物传感器均是首次入选研究前沿。

“非共价相互作用(卤键、硫键等)”和“化学动力学疗法”进入2021年重点热点前沿。

非共价相互作用(卤键、硫键等)近年来成为化学与材料科学领域的热点研究方向。卤键、硫键等二次键是超分子的弱相互作用，通常被视为氢键相互作用的竞争性相互作用。作为非共价键研究领域的新范式，卤键、硫键等二次键引发了分子间相互作用的新方向。借由这种新颖的分子间相互作用构筑的材料表现出独特的荧光、磷光、磁性、液晶、超分子凝胶等特性，在光波导、传感、催化和药物发现等领域具有广阔的应用前景。

化学动力学疗法(ChemodynamicTherapy，CDT)是一类基于铁基芬顿反应的新型肿瘤治疗策略，2016年由中国科学院上海硅酸盐研究所首次提出。该策略基于非晶铁纳米颗粒在肿瘤微环境中先酸解离、再催化过氧化氢歧化的逻辑响应关系，在瘤内原位产生羟基自由基，导致肿瘤细胞线粒体不可逆的破坏、DNA 链断裂以及蛋白和膜的氧化，最终分解为生物安全的铁离子，显著提高肿瘤治疗的特异性。

2021年化学与材料科学领域新兴前沿共有3项研究入选，均是首次进入新兴研究前沿。

“化学传感器在新型冠状病毒检测中的应用”进入2021年重点新兴前沿。如今，新冠疫情的形势在全球多地仍不容乐观。基于化学技术制备更为灵敏、便捷的病毒传感器仍将是化学和生物医药工作者的长期任务。

《2021研究前沿热度指数》在《2021研究前沿》基础上，评估了中国、美国、英国、德国、法国和日本等国家的表现。报告显示，2021年，在11大学科领域整体层面，美国仍最为活跃；中国继续稳居第二，而且与美国的差距进一步缩小。其中，中国在化学与材料科学领域排名第一的前沿数为10个，远远超过美国(1个)，占据绝对优势。