? ? ? 2021年化學科學部共發(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算不得超過1500萬元/項。

“自由基化學反應的機制與功能”重大項目指南

　　自由基是化學轉(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，目前對自由基反應的本質(zhì)認識十分有限。闡釋自由基的產(chǎn)生機制、反應活性和選擇性調(diào)控、成鍵的熱力學和動力學過程等關(guān)鍵科學問題，有助于發(fā)揮自由基化學的獨特優(yōu)勢，指導新型綠色、高效、高選擇性自由基反應的設計和開發(fā)，為化學、材料和生命科學等領(lǐng)域提供有力的合成與認知工具，助力合成化學的變革性發(fā)展。

　　一、科學目標

　　針對自由基化學的研究現(xiàn)狀和趨勢，揭示自由基反應的本質(zhì)和規(guī)律，探討自由基形成與轉(zhuǎn)化過程中的動力學和動態(tài)學，開發(fā)大宗化工原料的自由基新反應，并應用于重要生物活性物質(zhì)和精細化學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領(lǐng)域的學術(shù)地位。

　　二、關(guān)鍵科學問題

　　(一)自由基的產(chǎn)生與成鍵機制。

　　(二)自由基反應活性和選擇性調(diào)控機制。

　　(三)自由基轉(zhuǎn)化過程中的熱力學和動力學規(guī)律。

　　三、申請要求

　　(一)申請書的附注說明選擇“自由基化學反應的機制與功能”(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。

“化學反應的超分子調(diào)控”重大項目指南

　　化學反應的超分子調(diào)控是實現(xiàn)化學反應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底物、中間體和產(chǎn)物，從而實現(xiàn)對反應位點和反應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，并推動化學合成向精準化發(fā)展。

　　一、科學目標

　　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)控化學反應的超分子新方法，實現(xiàn)對化學反應的路徑、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)鍵科學問題

　　(一)非共價相互作用對化學反應中間體結(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“化學反應的超分子調(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。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習為指導，化學材料創(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，應用機器學習和數(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等光學性能的作用機制，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家們一直嘗試解決的重大科學問題和難題。歐盟、美國、日本等國家先后發(fā)布各自的腦科學研究計劃，2016年我國也發(fā)布了"中國腦計劃：腦科學與類腦研究"。但對于腦的介觀精細結(jié)構(gòu)、化學分子的定性定量和功能分區(qū)定位仍然知之甚少?？焖倬珳?、高時空分辨的腦介觀結(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、電學測量技術(shù)融合，則為進一步探索腦相關(guān)的基礎生命化學領(lǐng)域新現(xiàn)象、新規(guī)律和新知識提供了新途徑。

　　一、科學目標

　　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)化學物質(zhì)的精準檢測。利用深度機器學習方法，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研究”重大項目指南

　　碳納米管是強度最高的材料之一?？煽刂苽涑鼋咏鼏胃技{米管力學性能的宏觀纖維對實現(xiàn)其規(guī)?；瘧镁哂兄匾饬x。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、科學目標

　　針對碳納米管的晶格缺陷和尺寸效應，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

　　我國當前面臨復雜的環(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。旨在通過化學與環(huán)境科學、生命科學、醫(yī)學等學科的交叉，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)系的科學依據(jù)，推動環(huán)境健康科學研究范式的完善，服務于污染防控和全民健康的國家戰(zhàn)略目標。

　　一、科學目標

　　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，是當前國際上亟待解決的重要環(huán)境健康難題?？股乜剐曰蚣捌漭d體的多介質(zhì)環(huán)境界面行為涉及物理、化學、生物過程，決定了抗性基因的增殖擴散、生物效應及健康風險，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機制及調(diào)控原理，闡明復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、服務生態(tài)系統(tǒng)與人類健康具有重要意義。

　　一、科學目標

　　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、風險防控等方面取得突破，并通過多學科交叉研究推動環(huán)境化學學科發(fā)展。

　　二、關(guān)鍵科學問題

　　(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。合成化學和合成生物學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/和臨床應用廣泛的天然藥物分子家族，建立生物合成途徑，解析酶學機制，揭示自然中分子進化與演變的基本規(guī)律。在此基礎上，促進合成生物學與合成化學的交叉融合，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，圍繞化學機制和反應規(guī)律的闡明與應用，研究生物合成途徑和酶學機制。在此基礎上，開展合成生物學與合成化學相結(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)鍵科學問題

　　(一)天然藥物分子生物合成的化學機制、酶學機制與反應規(guī)律。

　　(二)天然藥物分子進化與演變的物質(zhì)基礎。

　　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。

“催化反應微區(qū)熱耦合機制與調(diào)控”重大項目指南

　　多相催化反應過程必然伴隨著能量的傳遞。脫氫、重整、裂化、加氫、氧化、聚合等常見反應均具有強吸放熱效應，是影響化工過程安全性的關(guān)鍵因素，并導致高能耗和高排放。催化反應微區(qū)結(jié)構(gòu)影響反應路徑，反應熱隨動力學過程呈現(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、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)強吸放熱反應過程的高效穩(wěn)定運行和節(jié)能減排，從反應源頭保障化工本質(zhì)和過程安全。

　　一、科學目標

　　擬針對催化過程中反應熱與傳熱的耦合過程，在催化反應微區(qū)、催化劑顆粒、反應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)和反應器中溫度變化的原位動態(tài)表征技術(shù);明確能夠適應強吸熱和強放熱反應過程的催化材料結(jié)構(gòu)特征，建立熱學性質(zhì)可控的催化劑工程制備策略;設計與強吸放熱過程匹配的反應器結(jié)構(gòu)，利用過程強化手段，提高反應過程能量利用效率，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)鍵科學問題

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

　　(二)多相間反應熱與傳熱的非線性匹配機制。

　　(三)多相熱耦合反應與系統(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。

國家自然科學基金委員會辦公室?

2021年8月4日印發(fā)