排面！繼Nature後，JACS專刊慶祝南大化學科創立百年

TOP前言

「TOP大學來了」小編按，為慶祝南京大學化學學科創立100周年，近期《Nature》、《JACS》、《Sensors》等多個全球頂級學術期刊以「特刊」、「專刊」、「專題報告會」等多種形式紀念這個學術界重要的日子。下面就跟小編一起來看看吧！

《JACS》專刊慶祝南大化學學科創立百年

「TOP大學來了」小編按，9月17日，美國化學會旗艦刊物《Journal of the American Chemical Society》為了慶祝南京大學化學學科創立100周年出版了一期主題為「Celebrating Chemistry at Nanjing University」的專刊(Virtual Issue)。

《JACS》從南京大學化學化工學院近年來在該刊發表的論文中精選出41篇，專刊收錄的論文涵蓋了合成化學、分析化學、理論化學、材料化學、應用化學、化學生物學等領域的廣闊前沿，集中展示了南京大學化學學科在致力於解決化學及相關領域前沿科學問題、服務國家戰略需求的過程中所取得的近期研究成果，為南京大學化學學科創立100周年送上了一份喝彩和祝福。
JACS院慶特刊專題連結：https://pubs.acs.org/page/jacsat/vi/celebrating-chemistry-nanjing-university

南京大學化學化工學院簡介

南京大學化學化工學院是中國最早設立的化學院系之一，始建於1920年。1952年南京大學與金陵大學文、理學院等合併，組建成今日的南京大學後，眾多一流水平的化學家齊聚於此，使南京大學成為化學教育與研究的重要基地。一直以來，學院秉承「誠樸雄偉，勵學敦行」的校訓，以及嚴謹求實的治學精神、追求卓越的理念，在國內外建立了良好的學術聲譽。

百年來，學院經歷了多個發展階段，其間得益於一批傑出的學者和教育家的努力，在不同歷史時期推動了學院的發展。這其中包括有機化學家、原中央大學化學系主任高濟宇，物理化學家李方訓，以及無機化學家、原金陵大學化學系主任戴安邦等。學院化學學科為一級學科國家重點學科，在2003、2009、2012年由教育部組織的全國一級學科評估中，分列第二、第三、第二名。2017年，化學、化學工程與技術兩個學科入選國家「雙一流」建設學科。

學院現有教職工245人，其中教授115人。教師隊伍中有中國科學院院士4人、雙聘院士1人，14人入選教育部「長江學者獎勵計劃」特聘教授及講座教授，21人獲得國家傑出青年科學基金資助，4人入選「973計劃」首席科學家， 20人入選中組部「海外高層次人才計劃」青年項目，12人獲得基金委優秀青年科學基金資助。

《Nature》專刊慶祝南大化學學科創立100年

「TOP大學來了」小編按，4月30日，全球頂級學術期刊《Nature》為了慶祝南京大學化學學科創立100周年推出南京大學化學化工學院宣傳特刊。

《Nature》專刊用6個版面全方位展示了學院在合成化學、化學理論與機制、化學測量學、生物醫學、新材料、應用化學領域的重大科研進展及社會貢獻，向國內外彰顯了學院一流的科研水平。

Nature院慶特刊專題連結：http://www.nature.com/collections/gdjfebifaf

Nature科研微信推送連結：https://mp.weixin.qq.com/s/d_LKFC8mLqt_vzQmgI9ExQ

以下附原文的中文編譯，內容難免有不準確之處，僅供參考。

探索創造複雜分子的新方法

合成化學日新月異將複雜分子的設計與合成變為現實，推動了醫藥、材料和能源等領域的快速發展。碳氫官能團化反應是將分子中碳氫鍵直接作為反應位點，具有眾多優點，是一類極具吸引力的化學轉化方式。南京大學化學化工學院致力於發展新方法推動合成化學的發展，特別是在碳氫官能團化領域。

烯烴作為一類大宗化學品，實現其區域選擇性官能團化意義重大，但極具挑戰性。朱少林團隊發展了一種鎳氫催化烯烴「鏈行走」策略，實現一系列烯烴遠程的碳氫官能團化反應。該發現無疑將促進其它形式的遠程官能團化，並開發出相關不對稱催化模式。

考慮到金屬催化劑的價格與毒性，發展無金屬碳氫官能團化勢在必然。近期，史壯志團隊在芳（雜）環無金屬導向碳氫硼化方向取得重要突破，關鍵是發現了三溴化硼既作為硼源也是反應的催化劑。由於三溴化硼是一種廉價易得的化工原料，也是最便宜的硼試劑之一，可以公斤級的大量購買，因此該方法極具吸引力。反應可在溫和條件下高效地合成各種硼試劑，用於天然產物和藥物骨架的合成。

朱成建團隊致力於開發溫和條件下的碳氫官能團化方式，發展出光催化誘導策略。與謝勁合作，他們也實現了羧酸和烯烴脫氧成酮，以及羧酸和氘水製備氘代醛的轉化。這些方法在藥物合成領域具有廣闊的應用前景。此外，俞壽雲團隊基於光誘導羥胺衍生物產生氮中心自由基，發展了一系列轉化。

合成化學家在全合成以及金屬有機領域也取得突破。姚祝軍團隊實現了一系列具有生物活性的複雜天然生物首次全合成。他們的策略在合成抗癌活性生物鹼中顯得高產高效，為相關藥物的經濟性合成指明了方向。此外，朱從青團隊通過簡潔策略實現了一系列含鈾-金屬多重鍵雜金屬簇的合成，並發現了第一例具有f區金屬-金屬三鍵配合物。

挑戰理論計算極限

分子模擬和電子結構計算對於從微觀角度理解化學體系的各種行為至關重要。但是，傳統的理論方法由於計算量昂貴，目前尚難以大規模應用於大體系或者複雜體系的計算模擬研究。（例如，傳統量子化學方法只能計算幾十到上百個原子的中等大小分子體系的基態電子結構。為了克服這樣的困難，由黎書華、李偉、馬晶教授牽頭的團隊提出了基於能量的分片方法和「分子中的簇」局域相關方法，使得高效計算幾千個原子的複雜分子的結構、性質和反應性變得可能。馬海波教授等人也實現了大分子體系和分子聚集體中的激發態高效計算，促進了有機太陽能電池等體系中光物理化學過程的微觀機理研究。）針對量子反應動力學，謝代前教授團隊改進了耦合態近似，可以更好地描述分子碰撞動力學。他們的方法在不損失精度的情況下大大了節省計算成本。胡文兵教授團隊發展了高分子結晶的分子模擬方法，並被用於幫助闡明高分子鏈摺疊的基本原理。這為理解蛋白質的摺疊、錯誤摺疊與解摺疊提供了一個理想的物理模型。

突破化學測量極限

南京大學的研究人員致力於改進化學測量工具，以鑑定細胞內未知的分子事件。通過測量細胞中的分子事件，為癌症的診斷和治療做出貢獻。細胞是生命結構和功能的基本單元。細胞中的有序性和複雜性類似於一個小宇宙。了解物質和能量如何在「單細胞宇宙」中的轉移和轉換，將擴展我們對生命起源和進化、疾病機制等重要問題的認知。分析化學提供了由測量而得的實驗數據，提高了對化學世界認識的精度和深度。改進化學測量工具是南京大學一支多學科團隊的研究目標。由中國科學院院士、美國化學會會士陳洪淵、南京大學長江特聘教授徐靜娟領導的研究團隊開發出了一種全新的「單細胞時空分辨分子動態分析系統」，用於解讀單個活細胞內的分子事件。「我們已經整合了我們在電化學、光學光譜和質譜方面的優勢」，陳洪淵院士介紹。團隊成員江德臣開發了一種用於單細胞電化學分析的「納米試劑盒」，能夠測量單細胞和亞細胞器內的活性生物分子。另一團隊成員康斌首次測量了單個活細胞內的熱量傳遞和耗散，有望揭示驅動活細胞內分子運動的熱力學規律。陳洪淵院士還因其傑出的科研成就和激勵年輕科研人員的卓越貢獻，榮獲2015年度Nature傑出導師獎。這些實驗結果得到了徐靜娟教授及同事所開發的具有超高空間解析度的單細胞成像質譜儀的支持。

發展原位分析方法來測量細胞內的生物分子事件是南京大學長江特聘教授鞠熀先所領導團隊的主要目標。經過幾十年的電學分析、納米生物傳感、生物成像、生物分析化學和信號放大策略設計的積累，鞠熀先團隊現在專注於細胞功能分子的原位分析，以提高癌症的診斷和治療水平。鞠熀先教授和他的同事已經開發了一系列的方法來原位定量檢測細胞表面的多糖以及細胞中的基因和酶，這些分子介導了各種各樣的生物過程。結合局部重塑和分層編碼策略，他們創造了多種蛋白質特異性糖型的活細胞圖像，對於理解生理或病理過程有至關重要的意義。

南京大學的電化學專家龍億濤教授致力於納米孔電化學，專注於單分子的電化學測量。龍億濤教授介紹：「單一生物分子界面可以設計出具有原子精確性的電化學納米限制來識別單一分子」。經過多次試驗，他的團隊創造了具有可控區域的溶血素納米孔的獨特傳感界面，以快速實現高空間和高時間解析度。通過這些成孔界面，利用創新的納米孔傳感機制和先進的電化學儀器，可以直接檢測、鑑定和定位重要生物分子。龍億濤教授和他的同事們還在電光單分子傳感和測序方面發現了令人興奮的可能性。

單分子水平上的電子轉移測量技術是生物過程原位研究的關鍵。朱俊傑團隊開發了一種超靈敏的電化學顯微鏡來降低檢測極限，從而能夠在單分子水平上測量電子轉移。

生物醫學的發展促進化學研究，產生化學新工具

化學及其與生物學融合的快速發展見證了生物醫藥創新的巨大飛躍。在南京大學化學化工學院，研究人員通過對金屬化學生物學、生物傳感與診斷分子探針以及藥物遞送生物材料等方面的研究，促進了生物醫學新工具的發展，從而推動了基礎與臨床轉化研究。

金屬離子參與了生命體中許多重要的生理和病理過程。精確檢測生物體內的內源性金屬含量並了解它們的生物學功能，能極大的推動金屬藥物的開發。鑑於鉑類藥物在腫瘤治療中廣泛應用，中科院院士、南京大學化學化工學院教授郭子建率領的研究團隊通過研究這些鉑類藥物在腫瘤細胞內的作用機制，設計、合成了具有新穎結構的金屬鉑配合物，其中一些能夠選擇性靶向到線粒體並引發腫瘤細胞死亡，這些新化合物將有助於提高抗腫瘤藥物的療效並克服順鉑等化合物的耐藥性問題。郭子建院士的團隊還開發了一系列螢光探針用於檢測活細胞中鋅、銅、鐵等金屬離子的含量，從而能夠實時追蹤金屬物種在細胞內的定位和動態分布。近期，郭子建院士創立了南京大學化學和生物醫藥創新研究院，通過整合化學、生物、醫學等不同學科的課題組，開展化學基礎與生物醫學應用研究，從而加速生物醫學的發展。

受到金屬酶作用機制的啟發，南京大學化學化工學院趙勁教授通過設計人工酶來模擬金屬酶促催化反應，發展了一種新穎的生物無機混合系統，實現有氧條件下的光催化制氫。

劉震教授的研究聚焦於分子印跡聚合物，這類聚合物能夠識別從單糖和蛋白質到翻譯後修飾蛋白質等生物分子。劉震教授發展的分子印跡聚合物在模擬天然抗體和凝集素功能的同時，提高了其穩定性、特異性和可重複性，並降低了成本，實現了從單細胞分析、疾病診斷到癌症納米治療的一系列重要生物醫學應用。

能夠實現組織乏氧狀態檢測的化學探針對於腫瘤及其他疾病的早期診斷和治療效果的評估具有重要意義。蔣錫群教授率領的團隊基於具有較強磷光特性的銥配合物和生物相容的聚合物，發展了非侵入性成像腫瘤乏氧微環境的探針，能夠高靈敏地檢測原發性和轉移性腫瘤。該探針甚至能夠在小鼠模型中檢測早期形成階段的腫瘤病灶，為癌症早期診斷提供了有力的工具。這些探針能夠進一步應用於成像引導的腫瘤手術與治療效果監測。利用生物相容性的鐵電高分子聚合物，蔣錫群教授和沈群東教授合作開發了全有機柔性仿生視網膜。該視網膜已經被植入兔子、大鼠和恆河猴體內以替換受損的感光細胞層，並被證明能夠實現光強識別、顏色認知，甚至實現夜視和超分辨成像。沈群東教授表示：「希望我們的人工視網膜能夠為無數患有眼部疾病的患者帶來光明」。

構建一個更美好的納米世界

材料是人類文明的基石。要了解材料的結構和組成，以便改進它們的合成方法和實現它們更廣泛的應用，就需要創新的化學研究。南京大學化學化工學院的化學家們致力於開發具有最佳物理或化學性能的新型功能材料，並將其應用於實際生產和生活。

能源功能材料的設計是以胡徵教授為首的南京大學化學化工學院物理化學小組的研究重點。他說：「由於其多樣化的結構和取向，碳材料在能源生產、轉化和儲存等方面得到了廣泛的應用。在過去的35年裡，納米碳從富勒烯發展到石墨烯，最近環碳又成為了納米碳研究的熱點。胡徵教授的團隊以碳基納米材料為核心，開發了一系列性質獨特的介觀結構碳納米籠材料。與其它常規多孔納米碳不同，他們開發出來的納米籠具有大的內腔、高的比表面積和可調的電子結構，使其成為電池中電極的理想選擇。其分層多孔結構和導電支架有利於物質傳輸和電荷轉移。這些碳基納米籠及其衍生物複合材料在能源轉換和儲存中顯示出巨大的潛力。

信息技術的飛速發展激起了人們對多功能光電材料的需求。兼具電性和磁性的材料由於其在分子自旋電子學中的潛在應用更是備受關注。由左景林教授領導的分子光電材料研究團隊已經製備出了新型的共軛配體。利用該配體可以進一步製備可望用於分子電子學器件的金屬配合物。例如，他們製備了具有氧化還原活性和超質子導電性的金屬配合物，並證實這類材料存在一種新的「離子/贗電容耦合」導電機制。左景林教授的團隊還開發了基於氧化還原活性配體的Fe（II）配合物。該配合物可用於製備光控和電控的自旋轉換材料，為新的分子電子學和磁性器件奠定了基礎。

自修復材料能夠自動檢測和修復裂紋，因而能夠延長材料的使用壽命，提高安全性，並減少廢棄物。其重要的研究價值引起了由李承輝教授領導的研究小組的興趣。受天然生物材料本徵自修復特性的啟發，李承輝教授的團隊利用配位鍵的獨特性質，設計合成了許多具有優異力學性能和自修復性能的高分子材料。這些新型自修復高分子具有高彈性、高韌性和剛性，可廣泛應用於電子、航空航天或國防工業中的粘合劑、密封劑、塗層、以及封裝材料。

基於超分子自組裝的功能材料是南京大學化學化工學院研究人員的另一個關注點。王樂勇教授和胡曉玉教授領導的研究團隊致力於應用超分子化學開發智能材料。他們開發了一種超分子納米複合水凝膠膜，可用於熱致變色智能窗。該膜可自動調節環境溫度，加熱時可由透明變為不透明，從而保持舒適的室內溫度，同時節約能源。研究小組還設計了一種模擬自然光合作用的採光系統。

化學研究成果正轉化為節能技術、提升效益

從石油煉製到醫藥開發、廢水處理等各個工業領域，化學反應是最核心的驅動力。南京大學化學化工學院開發了許多加速反應進程的技術，為系列工業過程提升了生產效率、並產生了巨大的效益。

化學化工學院張志炳教授開發的微界面強化反應技術（MIRT）充分展示了具有應用化學背景的科研人員如何將研究成果轉變為對社會和工業具有重要價值的技術。化學化工學院院長黎書華教授評價道：「我們通過推進綠色化學及節能相關的基礎研究及技術開發，創造了社會效益。」

在石油煉製領域，渣油的催化加氫通常是在高壓漿態床中進行（壓力：16-25MPa），實現這一過程需要巨大的設備投資、大量的能量消耗，同時工業生產面臨嚴重的安全風險。張志炳教授團隊開發的微界面強化反應技術可以顯著提升反應速率，以此實現了極低壓力（4-6MPa）下百萬噸級渣油高效加氫。相比傳統工藝，過程節能降耗超過10%，減少CO2排放20%。微界面強化反應技術在非均相反應體系仍然適用，包括烷基化反應、羰基化反應、以及廢水處理。目前，以上技術已經在許多化工企業得以合作推廣。

化學化工學院丁維平教授致力於開發介尺度催化劑來加速反應過程。基於酶催化的原理，丁維平教授團隊開發了許多適於工業應用的高效催化劑，包括選擇性氧化或加氫催化劑、低鉑燃料電池催化劑。

化學化工學院開發的另一個節能技術帶來了高效的聚合過程。在材料加工領域，聚合反應是僅次於金屬冶煉的第二大能源密集型工業過程。為了獲得流動性，塑料聚合物通常需在高溫下進行處理。舉個例子，聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）需經過吹塑成為各種容器，比如飲料瓶製作需紅外線加熱。可是，PET幾乎不吸收紅外光，從而限制了加熱效率。

由薛奇和周東山教授領導的研究團隊設計了一種中空的、具有高紅外吸收能力的微顆粒，經過適當的顆粒親水性修飾，這種微顆粒能牢牢的粘附在PET聚合物鏈上。僅需在PET中添加少量這種微顆粒，就可以顯著提高加熱效率，從而降低過程能耗25%、縮短過程時間26%。以上飲料瓶通過了FDA認證，使得這一節能型PET獲得許多跨國公司的廣泛使用，包括可口可樂、百事可樂等。考慮到世界範圍內每年會使用大量的PET飲料瓶，這種新型PET的開發將帶來顯著的節能效果、並大幅減少全球CO2排放。

化學化工學院研究人員開發的技術也被應用到電子工業。由孫祥楨和潘毅教授領導的團隊開發了一系列高純有機金屬化合物，這些有機金屬化合物中碳原子直接和金屬或類金屬元素成鍵。由於此類化合物具有幾乎100%的純度，他們開發的化合物在半導體工業中被廣泛用作電化學材料。學院將自主智慧財產權成果轉移，成立江蘇南大光電材料股份有限公司，已在深交所創業板成功掛牌上市。

承繼百年卓越與使命，開啟學科建設新徵程。學院將繼續弘揚傳統，開拓創新，朝著研究型、國際化的目標邁進，爭取早日進入世界一流學科的前列！

《Nature》專刊慶祝南大化學學科創立100年

「TOP大學來了」小編按， 7月18日，為慶祝南京大學化學學科創立100周年和《Sensors》期刊創刊20周年，我院「生命分析化學國家重點實驗室」與《Sensors》雜誌聯合主辦「專題報告會」。報告會在南京大學化學樓H201會議室設立主會場，由《Sensors》期刊編輯部通過騰訊會議和小鵝通直播平臺向國內外華人播放，累計觀看621人次。

《Sensors》期刊編輯部主持了報告會，生命分析化學國家重點實驗室主任、《Sensors》期刊副主編、長江學者鞠熀先教授，「國家四青人才」丁霖教授、江德臣教授、田野、劉穎教授和MDPI出版人盧翠香女士分別就「生命分析中的信號放大與傳感策略」、「細胞表面的聚糖成像和編輯」、「亞細胞電化學分析」、「基於化學理念的膠體三維有序結構的構建於應用」、「基於納米反應器的高效成像精準治療」和「MDPI編輯出版流程」做了精彩演講。

報告會還設立了互動留言和提問解答等環節，5位教授對聽眾提問作了詳盡的解答，吸引了線上線下600多人的互動，為化學學科尤其是分析化學學科的師生帶來了一場後疫情時期的學術盛宴。

審核、編輯：大可

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