这些研究方向成为2019年化学&材料重点研究前沿和新兴研究前沿

11月26日，由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公司（Clarivate Analytics）发布了《2019研究前沿》报告（中英文版）和《2019研究前沿热度指数》报告。在报告中，遴选展示了10个高度聚合的大学科领域中的100个热点前沿和37个新兴前沿。这也是双方连续第7年携手发布《研究前沿》系列报告。本次材料人为您摘录其中化学&材料领域热点前沿和新兴前沿。

化学与材料科学领域 Top 10 热点前沿

化学与材料科学领域 Top10 热点前沿主要分布在有机合成、电化学合成、先进材料、机器学习在化学和材料科学中的应用等领域。与 2013-2018 年相比， 2019 年 Top 10 热点前沿一半曾入选《研究前沿》报告，一半是首次进入，表现出既有延续又有发展的特点。

化学与材料科学TOP10热点前沿

化学与材料科学领域 Top10 热点前沿的施引论文

报告指出：在有机合成领域，碳氢键活化连续成为热点前沿，今年突出了与电化学的结合；碳氮键活化和钳形有机催化剂都是第二次进入《研究前沿》报告，分子机器是首次进入。在电化学合成领域，电化学合成氨首次进入《研究前沿》报告。在先进材料领域，钙钛矿材料和高能量密度聚合物纳米复合材料都是连续入选热点前沿，有机超长磷光材料和纳米材料蒸发水技术首次入选研究前沿。近年来发展迅速的机器学习在化学研究中的应用方面的研究前沿首次入选该领域的 Top10 前沿。

特别梳理了两个热点前沿的核心论文、施引论文TOP产出国家和机构：

界面光蒸汽转化及分子机器

2013 年，美国莱斯大学 Peter Nordlander和 Naomi J. Halas 在ACS NANO 报道了一种利用纳米粒子高效产生水蒸汽的方法。该方法无需把水溶液整体加热至沸点即可高效产生水蒸汽，太阳能利用率高达 80%，对海水淡化、污水处理、消毒杀菌等具有重要意义，迅速成为研究热点。随后，南京大学朱嘉教授在该领域贡献了卓越成果，率先制备了基于等离激元增强效应的太阳能海水淡化器件，提出并实现了“二维水通道”设计与“人工蒸腾”结构，实现了集热蒸发一体化的太阳能海水淡化器件的便携、高效率和低成本化。

核心论文的TOP产出国家和机构

上图揭示中国和美国发表了多篇高水平论文，沙特阿拉伯等淡水资源紧张国家对该方法也显示出浓厚兴趣。在研究机构方面，南京大学、阿卜杜拉国王科技大学、麻省理工学院、莱斯大学等做出了突出贡献。特别要指出的是，美国空军研究实验室也对此进行了研究。

施引论文的TOP产出国家和机构

从施引论文角度看，中国、美国、日本等国家积极开展该领域研究，在 Top 施引论文机构中，超过一半来自中国，其中中国科学院表现最为积极。

分子机器

2016 年诺贝尔化学奖授予了法国斯特拉斯堡大学 Jean-Pierre Sauvage 教授、美国西北大学J. Fraser Stoddart 教授和荷兰格罗宁根大学 Ben L.Feringa 教授，以表彰他们在分子机器合成领域的卓越贡献。早在90年代末，科学家们使用金属模板诱导合成索烃，就迈出了合成分子机器的重要一步。随着科学技术的不断进步，分子电梯、分子马达被成功合成。

核心论文的TOP产出国家和机构

核心论文产出国家和机构中，英国、荷兰、美国、法国等国家表了多篇高水平论文，曼彻斯特大学（2013 年，英国曼彻斯特大学 David A. Leigh 教授基于轮烷结构，设计了可按照一定氨基酸顺序合成多肽的分子机器。）、格罗宁根大学、西北大学、斯特拉斯堡大学等是该领域主要研究机构。

施引论文的TOP产出国家和机构

在施引论文方面，七国集团全部上榜，反映了发达国家积极研发分子机器的态势。中国也发表了大量施引论文，表现出积极进取的态势。在研发机构方面，除上表所列该领域传统研究机构外，中国科学院、法国国家科学研究中心、华东理工大学、华东师范大学等也表现突出。

新兴前沿

在化学与材料科学领域共有 5 项研究入选新兴前沿，主要涉及光催化剂、锌空气电池及半导体聚合物等材料类新兴前沿和非活化烯烃的官能化及含氧化合物的合成等有机化学反应领域的新兴前沿。其中光催化剂与聚合物研究一直是化学与材料领域的热点研究方向。

化学与材料科学TOP5新兴前沿

重点新兴前沿

远端迁移策略实现非活化烯烃的双官能化

烯烃的双官能团化反应一般是双键的邻位具有芳基、羰基或者杂原子的活化烯烃。而对于非活化烯烃的双官能团化反应，目前仍具有较大的挑战性。远端迁移策略能够以有效的方式重建分子结构并合成有价值的化合物，为有机合成，特别是非活化烯烃的双官能团化提供了新的合成方案。

苏州大学的朱晨教授团队，为远端迁移策略用于非活化烯烃的双官能团化开辟了新的可能和途径：

发展了首例分子内远程氰基迁移反应，在室温下实现了非活化烯烃的叠氮氰基化反应；

发展了首例芳香杂环迁移反应，实现了非活化烯烃的全氟烷基—杂芳基化反应；

发展了首例三氟甲基自由基诱导的分子内远程炔基迁移反应，实现了非活化烯烃的三氟甲基—炔基化反应；

发展了一种新的烯烃双官能团化反应策略―“对接迁移（Docking-Migration）”，合成了一种可在反应底物上同时引入杂芳基与二氟甲基的双官能团化产物。 

其中研究前沿热点指数显示：化学与材料科学在该领域 15 个研究前沿中，中国在 8 个前沿的研究前沿热度指数排名第1 （占比一半以上），其中包括热点前沿 1、4、7 和 10 以及新兴前沿 2、3、4 和 5。美国在 4 个前沿的研究前沿热度指数排名第 1，包括热点前沿 2、5、6 和 8。在该领域的 15 个前沿中，中国有 14 个前沿排名前三，只在热点前沿 5 排名在第 6 名。美国在 11 个前沿排名前三，中美两国在该领域的表现远超其他国家，相对来说中国在该领域的表现更为突出。德国在热点前沿 3 排名第 1，新加坡在新兴前沿 1 排名第 1，英国在热点前沿 9 排名第 1。

本文由Junas供稿。

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