近日,世界頂級綜述期刊Chemical Society Reviews (IF = 42.846)收錄了由華南理工大學孫大文院士團隊撰寫的文章Introducing reticular chemistry into agrochemistry(DOI:10.1039/C9CS00829B)。該文介紹了MOFs和COFs材料藉助網狀化學的「魔力」開啟了農業化學進化的新旅程。本文由華南理工大學現代食品工程研究中心孫大文院士作為通訊作者,孫大文院士和博士生黃倫傑作為共同第一作者,蒲洪彬副教授和馬驥博士後作為共同作者。據悉,這也是近年來農業化學領域研究首次登上世界頂級化學綜合類期刊的裡程碑式成果。
現代農業通過養活70億人口,為人類的生存做出了貢獻。農業化學通過操縱植物,動物,昆蟲,微生物及其環境之間的核心關係,承擔了農業生產,監測,保護,修復等方面的基本任務,是推動現代農業發展的核心引擎。與水,土壤,光照和空氣的自然或人工配置相比,現代農藝依賴農用化學品和各種功能材料的幹預。農用化學品可以增強土壤肥力,控制病蟲害和病原體,並改善農作物和牲畜的生長和健康,從而提高食品,飼料,纖維和燃料的生產率。為了追求高生產率,這些曾經被稱為「靈丹妙藥」的農用化學品導致了嚴重的負面危害,包括土壤退化,有毒物質暴露,抗生素耐藥性,生物多樣性喪失,氣體排放和水汙染。除了農用化學品帶來的威脅外,其他全球性問題,例如環境壓力(生物和非生物),氣候變化,土地和水的短缺以及農業廢棄物,也表明當前的農用化學品做法已經過時。隨著現代農業的進一步集約化,面對農業生產,質量和安全性方面的高要求,當今的農用化學策略在技術上和環境上均不可持續。因此,通過引入最先進的化學和材料技術來重建農業化學,以滿足農業系統的產量,質量和可持續性要求,會是一個理想的解決方案。
網狀化學是一種通過分子構件的連結將分子化學擴展到精確的框架的化學。網狀化學可以製造多種網狀材料(RMs),包括金屬有機骨架(MOFs),沸石咪唑酸酯骨架(ZIFs)和共價有機框架(COFs)。自從其發明以來,MOFs被發現可用於許多領域,包括能源,生物醫學,傳感,環境科學和食品安全等,而COFs由於其化學性質的多樣性也在多個領域嶄露頭角。
文章首次圍繞網狀化學中兩個重要多孔材料MOFs和COFs,論證了將網狀化學作為一種易於使用的化學工具箱引入農業化學技術中的可能性。在這篇重要綜述中,作者展示了網狀化學如何在農業傳感、農業生態保護和再利用、農藥配方、智能室內農業和農業生物技術等多個領域中逐步塑造農業化學的未來。這項工作將是多孔材料,網狀化學,農業化學,食品化學和環境科學等研究領域普遍關注的系統性綜述。
孫大文院士領導的華南理工大學現代食品工程研究中心自2012年成立以來,聚焦新技術、新方法、新應用在農業工程和食品工程領域的技術革新,下設智能檢測控制所、先進冷凍冷鏈所和新型物理加工所。智能檢測控制所以光譜成像智能感知技術為研究主體,自2016年以來,結合新型納米材料技術,研究領域延伸到表面增強拉曼光譜(SERS)、網狀化學材料、碳量子點、聚集誘導發光(AIE)和納米酶等在農業和食品領域的應用。目前已累計發表相關SCI論文近40篇,總被引次數達到1100餘次(Web of Science, 2020.11),開拓了農業化學和食品檢測領域的邊界,為納米材料在農業/食品領域的應用做出了重要貢獻。
孫大文院士,自2011年底起回到華南理工大學工作以來,迄今為止(2020年11月)在Webof Science網站上可以檢索到的文章中,共有209篇是以華南理工大學食品科學與工程學院作為第一作者單位的論文,其中高被引論文42篇,JCR一區論文157篇,影響因子大於6的65篇。高被引論文數佔華南理工大學全校和食品科學與工程學院的比例分別為14%和45%。其中2篇入選中國百篇最具影響國際學術論文,為華南理工大學唯一入選的兩篇論文。
參考文獻:
https://doi.org/10.1039/C9CS00829B
作者簡介:
孫大文(Da-Wen Sun)教授,華南理工大學現代食品工程研究中心主任,歐洲科學院(歐洲人文和自然科學院)(Academia Europaea)院士,愛爾蘭皇家科學院(Royal Irish Academy)院士,波蘭科學院(PolskaAkademiaNauk)外籍院士,國際食品科學院(IAFoST)院士,國際農業與生物系統工程科學院(iAABE)院士,國際製冷科學院院士。主要研究方向食品質量安全快速檢測、食品冷凍冷鏈和食品新型物理加工。2015年至2020年連續六年榮獲科睿唯安(原湯森路透)「高被引科學家」稱號(SCIH指數 = 103,SCOPUS H指數 = 107,Google Scholar H指數 = 121)。獲2014年廣東省科學技術獎一等獎,2016年教育部科技進步獎二等獎,2018年中國輕工業聯合會科學技術進步獎一等獎,2018年廣東省科技進步獎一等獎。
黃倫傑(Lunjie Huang),湖北孝感人。本科畢業於武漢輕工大學,碩士畢業於西北農林科技大學,自2018年起,在華南理工大學攻讀博士學位,師從孫大文教授。他的研究興趣包括網狀化學(reticular chemistry)在農業和食品化學中最前沿的應用。迄今為止,已發表同行評閱論文30餘篇,H指數為16 (SCOPUS)。
蒲洪彬(Hongbin Pu)副教授,廣東省(農產品初級加工裝備)創新團隊專題專家,廣東省農業廳農產品保鮮物流共性技術創新團隊專題專家,省級現代農業(農產品無損檢測及精深加工)產業技術研發中心副主任,全國農業機械標準化技術委員會委員,中國農業機械學會人工智慧分會委員,中國農業機械學會基礎技術分會委員,入選2019-2020年科睿唯安「高被引科學家」。主持「十二五」國家科技支撐計劃項目1項、國家重點研發計劃子課題1項、省市科技計劃項目3項、中央高校項目2項。累計發表SCI論文65篇(其中ESI高被引論文15篇),授權專利15項。獲2018年廣東省科技進步一等獎、2016年教育部科技進步獎二等獎、2016年廣東省科學技術進步獎三等獎和第二十二屆全國發明展覽會「發明創業獎項目獎」金獎。
馬驥(Ji Ma)山西陽泉人,工學博士。2013年畢業於華南理工大學,獲得學士學位;2019年畢業於華南理工大學,獲得博士學位,師從孫大文院士;2018-2019年比利時魯汶大學聯合培養博士,Bart Nicola課題組;2020年任職於華南理工大學材料科學與工程學院博士後,唐本忠院士課題組。近5年發表SCI論文22篇,其中第一作者12篇,ESI高被引論文5篇,總被引用969次(Google Scholar 2020.11),h指數為16。申請發明專利9項,其中授權專利7項,授權軟體著作權2項。