國家自然科學(xué)基金委員會關(guān)于發(fā)布“十三五”第五批重大項目指南及申請注意事項的通告

國科金發(fā)計〔2020〕54號

　　 

　　國家自然科學(xué)基金委員會（以下簡稱自然科學(xué)基金委）根據(jù)《國家自然科學(xué)基金“十三五”發(fā)展規(guī)劃》優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域和新時代科學(xué)基金深化改革戰(zhàn)略部署，在深入研討和廣泛征求科學(xué)家意見的基礎(chǔ)上，現(xiàn)發(fā)布“十三五”第五批8個科學(xué)部63個重大項目指南（見附件），請申請人及依托單位按重大項目指南中所述的要求和注意事項提出申請。

　　一、定位

　　重大項目面向科學(xué)前沿和國家經(jīng)濟(jì)、社會、科技發(fā)展及國家安全重大需求中的重大科學(xué)問題，超前部署，開展多學(xué)科交叉研究和綜合性研究，充分發(fā)揮支撐與引領(lǐng)作用，提升我國基礎(chǔ)研究源頭創(chuàng)新能力。

　　二、申請條件和要求

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　　重大項目或重大項目課題申請人應(yīng)當(dāng)具備以下條件：

　　1．具有承擔(dān)基礎(chǔ)研究課題的經(jīng)歷；

　　2．具有高級專業(yè)技術(shù)職務(wù)（職稱）。

　　在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學(xué)位以及無工作單位或者所在單位不是依托單位的科學(xué)技術(shù)人員不得作為申請人進(jìn)行申請。

　　部分重大項目對申請條件有特殊要求的，以相關(guān)重大項目指南為準(zhǔn)。

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　　1.重大項目的資助期限為5年，申請書中的研究期限應(yīng)填寫2021年1月1日—2025年12月31日。

　　2.每個重大項目應(yīng)當(dāng)圍繞科學(xué)目標(biāo)設(shè)置不多于5個課題（部分重大項目的課題設(shè)置數(shù)量有具體要求的，以相關(guān)重大項目指南為準(zhǔn)），并分別撰寫項目申請書和課題申請書。重大項目只受理整體申請，項目申請人應(yīng)當(dāng)是其中1個課題的申請人。

　　每個課題的合作研究單位數(shù)量不得超過2個。每個重大項目依托單位和合作研究單位數(shù)量合計不得超過5個（部分重大項目的合作研究單位數(shù)量有具體要求的，以相關(guān)重大項目指南為準(zhǔn)）。

　　三、限項申請規(guī)定

　　1.申請人（不含主要參與者）同年只能申請1項重大項目。上一年度獲得重大項目資助的項目主持人和課題負(fù)責(zé)人，本年度不得作為項目申請人和課題申請人申請重大項目。

　　2.具有高級專業(yè)技術(shù)職務(wù)（職稱）的人員，申請（包括申請人和主要參與者）和正在承擔(dān)（包括負(fù)責(zé)人和主要參與者）以下類型項目總數(shù)合計限為2項：面上項目、重點項目、重大項目、重大研究計劃項目（不包括集成項目和戰(zhàn)略研究項目）、聯(lián)合基金項目、青年科學(xué)基金項目、地區(qū)科學(xué)基金項目、優(yōu)秀青年科學(xué)基金項目、國家杰出青年科學(xué)基金項目、重點國際（地區(qū)）合作研究項目、直接費用大于?200?萬元/項的組織間國際（地區(qū)）合作研究項目（僅限作為申請人申請和作為負(fù)責(zé)人承擔(dān)，作為主要參與者不限）、國家重大科研儀器研制項目（含承擔(dān)國家重大科研儀器設(shè)備研制專項項目）、基礎(chǔ)科學(xué)中心項目、資助期限超過?1?年的應(yīng)急管理項目、原創(chuàng)探索計劃項目以及資助期限超過?1?年的專項項目[特殊說明的除外；應(yīng)急管理項目中的局（室）委托任務(wù)及軟課題研究項目、專項項目中的科技活動項目除外]。

　　具有高級專業(yè)技術(shù)職務(wù)（職稱）的人員作為主要參與者正在承擔(dān)的 2019 年（含）以前批準(zhǔn)資助的項目不計入申請和承擔(dān)總數(shù)范圍，2020 年（含）以后申請（包括申請人和主要參與者）和批準(zhǔn)（包括負(fù)責(zé)人和主要參與者）項目計入申請和承擔(dān)總數(shù)范圍。

　　3.優(yōu)秀青年科學(xué)基金項目和國家杰出青年科學(xué)基金項目申請時不計入申請和承擔(dān)總數(shù)范圍；正式接收申請到自然科學(xué)基金委作出資助與否決定之前，以及獲得資助后，計入申請和承擔(dān)總數(shù)范圍。

　　4.國家重大科研儀器研制項目（部門推薦）獲得資助后，項目負(fù)責(zé)人在準(zhǔn)予結(jié)題前不得作為申請人申請重大項目。

　　5.基礎(chǔ)科學(xué)中心項目申請時不計入申請和承擔(dān)總數(shù)范圍；正式接收申請到自然科學(xué)基金委作出資助與否決定之前，以及獲得資助后，計入申請和承擔(dān)總數(shù)范圍。基礎(chǔ)科學(xué)中心項目負(fù)責(zé)人及主要參與者（骨干成員）在結(jié)題前不得申請或參與申請重大項目。

　　6.原創(chuàng)探索計劃項目從預(yù)申請開始直到自然科學(xué)基金委作出資助與否決定之前，不計入申請和承擔(dān)總數(shù)范圍；獲資助后計入申請和承擔(dān)總數(shù)范圍。

　　四、申請注意事項

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　　重大項目申請報送日期為2020年9月12日至16日16時。項目申請采取無紙化申請。

　　（二）申請人注意事項。

　　申請人在填寫重大項目申請書（項目申請書或課題申請書）時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)要解決的關(guān)鍵科學(xué)問題和研究內(nèi)容，選擇科學(xué)問題屬性。申請項目具有多重科學(xué)問題屬性的，申請人應(yīng)當(dāng)選擇最相符、最能概括申請項目特點的一類科學(xué)問題屬性。

　　重大項目申請書（項目申請書或課題申請書）采取在線方式撰寫，對申請人具體要求如下：

　　1．申請人在填報申請書前，應(yīng)當(dāng)認(rèn)真閱讀本項目指南和《2020年度國家自然科學(xué)基金項目指南》中的相關(guān)內(nèi)容，不符合項目指南和相關(guān)要求的項目申請不予受理。

　　2.申請人登陸科學(xué)基金網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)https://isisn.nsfc.gov.cn/（以下簡稱信息系統(tǒng)，沒有信息系統(tǒng)賬號的申請人請向依托單位基金管理聯(lián)系人申請開戶），按照撰寫提綱及相關(guān)要求撰寫申請書。

　　3.重大項目的項目申請人應(yīng)在信息系統(tǒng)中首先填寫“項目申請書”，然后給該重大項目課題申請人賦予課題的申請權(quán)限，未經(jīng)賦權(quán)的課題申請人將無法提交申請。

　　4.申請書的資助類別選擇“重大項目”，亞類說明選擇“項目申請書”或“課題申請書”，附注說明選擇相關(guān)的重大項目名稱，根據(jù)申請的具體研究內(nèi)容選擇相應(yīng)的申請代碼（部分重大項目有具體要求的，按照相關(guān)重大項目指南要求填寫）。

　　5.申請人應(yīng)當(dāng)按照重大項目申請書（項目申請書或課題申請書）的撰寫提綱撰寫申請書，如果申請人已經(jīng)承擔(dān)與所申請重大項目相關(guān)的其他科技計劃項目，應(yīng)當(dāng)在報告正文的“研究基礎(chǔ)”部分說明本申請項目與其他相關(guān)項目的區(qū)別與聯(lián)系。

　　項目申請書中的主要參與者只填寫各課題申請人相關(guān)信息；課題申請書中的主要參與者包括課題所有主要成員相關(guān)信息。

　　6.重大項目實行成本補償?shù)馁Y助方式，自然科學(xué)基金委將組織專家對建議資助項目進(jìn)行資金預(yù)算專項評審。申請人應(yīng)當(dāng)認(rèn)真閱讀《2020年度國家自然科學(xué)基金項目指南》申請須知中預(yù)算編報要求的內(nèi)容，嚴(yán)格按照《國家自然科學(xué)基金資助項目資金管理辦法》、《關(guān)于國家自然科學(xué)基金資助項目資金管理有關(guān)問題的補充通知》（財科教〔2016〕19號）、《國家自然科學(xué)基金委員會、財政部關(guān)于進(jìn)一步完善科學(xué)基金項目和資金管理的通知》（國科金發(fā)財〔2019〕31號）以及《國家自然科學(xué)基金項目資金預(yù)算表編制說明》的要求，認(rèn)真如實編報《國家自然科學(xué)基金項目資金預(yù)算表》。

　　7.申請人完成申請書撰寫后，在線提交電子申請書及附件材料。項目申請書和課題申請書應(yīng)當(dāng)通過各自的依托單位提交。其中課題申請書必須先于項目申請書提交，項目申請書待全部課題申請書提交完畢并確認(rèn)生成項目總預(yù)算表無誤后再行提交。 

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　　依托單位應(yīng)對本單位申請人所提交申請材料的真實性、完整性和合規(guī)性進(jìn)行審核；對申請人申報預(yù)算的目標(biāo)相關(guān)性、政策相符性和經(jīng)濟(jì)合理性進(jìn)行審核。具體要求如下：

　　1.應(yīng)在規(guī)定的項目申請截止日期前（2020年9月16日16時）通過信息系統(tǒng)逐項確認(rèn)提交本單位電子申請書及附件材料，無需報送紙質(zhì)申請書。項目獲批準(zhǔn)后，將申請書的紙質(zhì)簽字蓋章頁裝訂在《資助項目計劃書》最后，一并提交。簽字蓋章的信息應(yīng)與電子申請書嚴(yán)格保持一致。

　　2.依托單位完成電子申請書及附件材料的逐項確認(rèn)后，應(yīng)于申請材料提交截止時間前通過信息系統(tǒng)上傳本單位科研誠信承諾書的電子掃描件（請在信息系統(tǒng)中下載模板，打印填寫后由法定代表人親筆簽字、依托單位加蓋公章），無需提供紙質(zhì)材料。

 




 化學(xué)科學(xué)部重大項目指南

2020年化學(xué)科學(xué)部共發(fā)布8個重大項目指南，擬資助6個重大項目。項目申請人申請的直接費用預(yù)算不得超過1800萬元/項。申請書的附注說明選擇相關(guān)重大項目名稱，例如“非常規(guī)激發(fā)染料的構(gòu)效調(diào)控及產(chǎn)品工程科學(xué)基礎(chǔ)”。 

“非常規(guī)激發(fā)染料的構(gòu)效調(diào)控及產(chǎn)品工程科學(xué)基礎(chǔ)”重大項目指南 

染料對光的選擇性吸收是其本征特性，因而總是與光記錄、光存貯、光顯示及光成像直接聯(lián)系，是多個新興產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵化學(xué)品。隨著相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展，染料分子在常規(guī)條件下的激發(fā)態(tài)行為和能量弛豫規(guī)律逐步被揭示出來。但在極端條件下，特別是在高光子能量（如極紫外）和低光子能量（如近紅外、超聲波、偏振光）等非常規(guī)條件下，對染料分子激發(fā)態(tài)的形成、調(diào)控和應(yīng)用研究極為薄弱。極紫外可以提供高的分辨率、超聲波能提供更深的穿透力，這些賦予了非常規(guī)激發(fā)染料特殊的應(yīng)用功能。因此，拓展傳統(tǒng)紫外-可見光波長范圍的染料波長，開展非常規(guī)激發(fā)和吸收染料分子的研究，對于光刻、顯示等新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，具有重要意義。

一、科學(xué)目標(biāo)

項目擬圍繞非常規(guī)激發(fā)染料結(jié)構(gòu)-性能調(diào)控的關(guān)鍵科學(xué)問題，特別是在高能量光子（極紫外）和低能量光子（近紅外、超聲、偏振光）等特種激發(fā)條件下，染料分子對激發(fā)能的吸收和響應(yīng)規(guī)律，通過分子結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)設(shè)計、調(diào)控激發(fā)態(tài)的能量釋放途徑（如發(fā)光、電子轉(zhuǎn)移、能量轉(zhuǎn)移、催化反應(yīng)等），實現(xiàn)光刻、顯示等新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品分子設(shè)計創(chuàng)新，為支撐相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)。

二、研究內(nèi)容

（一）非常規(guī)激發(fā)理論及分子體系設(shè)計。

非常規(guī)激發(fā)染料的激發(fā)效率是實現(xiàn)功能的基礎(chǔ)。重點研究在高光子能量或低光子能量條件下，不同分子的激發(fā)響應(yīng)性，包括形成激發(fā)態(tài)的效率、光引發(fā)的電子轉(zhuǎn)移、能量轉(zhuǎn)移或化學(xué)反應(yīng)效率；揭示分子結(jié)構(gòu)與目標(biāo)性能(包括耐受性)之間的規(guī)律，形成若干性能優(yōu)異的染料母體分子平臺，為產(chǎn)品分子設(shè)計提供理論依據(jù)。

（二）極紫外光刻材料設(shè)計及制備。

聚焦極紫外光敏分子結(jié)構(gòu)與極紫外光吸收截面的關(guān)系，探索極紫外光引發(fā)的新型分解或聚合反應(yīng)、過程中電子或能量轉(zhuǎn)移形成的催化機(jī)制，研究新型結(jié)構(gòu)的極紫外光敏分子及其光刻膠的制備、生產(chǎn)過程對超高分辨率性能的影響因素，形成新型極紫外光刻膠的關(guān)鍵生產(chǎn)工藝，為其規(guī)?；a(chǎn)提供科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)。

（三）功能染料工程化及其在光電材料中的應(yīng)用基礎(chǔ)。

分子的穩(wěn)定性是染料工程化應(yīng)用的前提。需揭示“光-熱-機(jī)械”復(fù)雜穩(wěn)定性與染料分子結(jié)構(gòu)的映射機(jī)制，包括不同光能量、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)對染料穩(wěn)定性和應(yīng)用性能的調(diào)控規(guī)律，研究染料分子結(jié)構(gòu)對光刻膠流變學(xué)性能和對光引發(fā)劑光化學(xué)反應(yīng)性能的影響機(jī)制，探索提高彩色光刻膠分辨率的有效途徑，建立與終端產(chǎn)品服役條件相一致的工程技術(shù)體系和可靠性評價準(zhǔn)則。

“分子光子學(xué)材料與激發(fā)態(tài)過程調(diào)控”重大項目指南 

光子學(xué)是研究以光子作為信息和能量載體的科學(xué)，涉及光的產(chǎn)生、傳輸、探測、放大和顯示等應(yīng)用。和無機(jī)光子學(xué)材料相比，分子光子學(xué)材料在光學(xué)性能、柔性加工和生產(chǎn)成本等方面展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。設(shè)計合成同時具備優(yōu)異光學(xué)性質(zhì)和電荷輸運能力的分子材料，從微觀角度深入認(rèn)識分子材料中的激發(fā)態(tài)過程，結(jié)合器件構(gòu)型設(shè)計優(yōu)化制備工藝和性能指標(biāo)，將推動分子光子學(xué)材料在相關(guān)產(chǎn)業(yè)尤其是新型顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。“分子聚集態(tài)下特異性激發(fā)態(tài)過程對光子學(xué)性能的調(diào)控機(jī)制”與 “不同光子學(xué)功能中涉及的激子與光子的相互作用原理”是分子光子學(xué)研究中的關(guān)鍵科學(xué)問題。“新型光子學(xué)分子的理性設(shè)計與高效合成”與“光子學(xué)功能導(dǎo)向的分子材料組裝與器件集成”是本領(lǐng)域的重大需求。本重大項目旨在聯(lián)合分子材料合成、激發(fā)態(tài)理論、光譜學(xué)和光電器件等方面的科學(xué)家進(jìn)行攻關(guān)，從微觀角度深入認(rèn)識分子材料中的激發(fā)態(tài)動力學(xué)過程，結(jié)合器件構(gòu)型設(shè)計，優(yōu)化制備工藝和性能指標(biāo)，發(fā)揮分子光子學(xué)材料在光學(xué)性能、溶液加工、柔性集成等方面展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢，推動分子光子學(xué)在相關(guān)產(chǎn)業(yè)尤其是新型顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。

一、科學(xué)目標(biāo)

以有機(jī)分子特有的“單線態(tài)和三線態(tài)激子過程調(diào)控”為主線，聚焦新材料合成制備和高性能器件集成兩大方向，解析微納體系中激發(fā)態(tài)物理化學(xué)過程，指導(dǎo)新型分子光子學(xué)材料骨架結(jié)構(gòu)及其微納晶體的設(shè)計合成，拓展高性能有機(jī)微納激光和有機(jī)電致發(fā)光在顯示器件方面的應(yīng)用。以此為基礎(chǔ)，形成在國際上有重要影響的研究團(tuán)隊，提升我國在分子光子學(xué)前沿交叉方向上的整體水平。

二、研究內(nèi)容

本項目圍繞“分子光子學(xué)材料的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系”開展以下研究：

（一）高性能光子學(xué)材料的分子設(shè)計與可控合成。

以調(diào)控分子能級與激發(fā)態(tài)過程為導(dǎo)向，設(shè)計合成兼具高載流子遷移率和高固態(tài)發(fā)光效率的分子光子學(xué)材料；通過調(diào)控分子間弱相互作用充分運用其組裝性能，制備形貌、結(jié)構(gòu)和性能可控的分子聚集體，為發(fā)展分子光子學(xué)奠定材料基礎(chǔ)。

（二）有機(jī)微納體系的激發(fā)態(tài)調(diào)控與過程研究。

準(zhǔn)確理解分子光子學(xué)材料體系中激發(fā)態(tài)動力學(xué)、載流子擴(kuò)散動力學(xué)和能級調(diào)控等理論，揭示其中載流子傳輸性能和光學(xué)特性之間的平衡和制約關(guān)系；通過光、電、磁和熱等多種外場手段強化激發(fā)態(tài)下的激子傳輸與電子轉(zhuǎn)移和能量傳遞過程，以及激子和光子的強相互作用與耦合過程。

（三）高性能有機(jī)微納激光材料與器件。

在新型分子光子學(xué)材料中實現(xiàn)覆蓋可見光譜的受激輻射，設(shè)計新的微納結(jié)構(gòu)單元作為光學(xué)諧振腔，得到激光波長和模式可調(diào)可控的有機(jī)微納激光；開發(fā)微納晶定向圖案化制備新工藝，發(fā)展微納激光陣列大面積集成方法，探索基于分子光子學(xué)材料的激光平板顯示技術(shù)。

（四）有機(jī)分子電致發(fā)光與顯示器件。

以分子光子學(xué)的激發(fā)態(tài)動力學(xué)為指導(dǎo)，設(shè)計制備高激子利用率和窄譜帶發(fā)射的發(fā)光器件；構(gòu)建全新的器件模型，探索激發(fā)態(tài)傳輸及電荷陷阱效應(yīng)等基本物理過程和規(guī)律，完善和發(fā)展電致發(fā)光和分子器件的相關(guān)理論，展示分子光子學(xué)材料在顯示原型器件上的應(yīng)用。

“電解水制氫與綠色化工耦合的科學(xué)基礎(chǔ)”重大項目指南 

面向可再生能源高效利用和綠色化工的重大需求，針對電解水與綠色化工耦合所涉及的關(guān)鍵科學(xué)問題，研究電解水過程中活性物種的生成與調(diào)控、電解水與有機(jī)物氧化還原反應(yīng)的耦合過程，探究多尺度流動與傳遞對電化學(xué)過程的影響機(jī)制，構(gòu)建若干規(guī)?；娊馑c有機(jī)物合成耦合反應(yīng)體系，形成能源化學(xué)與綠色化工領(lǐng)域新的發(fā)展方向。

一、科學(xué)目標(biāo)

通過高效電解水耦合加氫/氧化的催化過程，實現(xiàn)碳-氫鍵、碳-鹵鍵、碳-碳鍵以及碳-氧鍵等的定向轉(zhuǎn)化，揭示電/光電作用下電極界面氫氧等中間物種的生成機(jī)理及其與有機(jī)物反應(yīng)途徑，建立選擇性合成高附加值產(chǎn)物的實驗方法和理論體系，構(gòu)建電解水耦合化工產(chǎn)品綠色合成系統(tǒng)；發(fā)展新型光電化學(xué)反應(yīng)器，闡明多相反應(yīng)過程中的流動、混合、傳遞對能量與物質(zhì)轉(zhuǎn)化的作用規(guī)律，實現(xiàn)新能源利用與綠色化工耦合的應(yīng)用示范。

二、研究內(nèi)容

（一）電解水耦合氧化與高效制氫。

針對規(guī)模制氫與大宗化學(xué)品生產(chǎn)的耦合，研究多相界面活性氧生成與轉(zhuǎn)化機(jī)理，以電極組成和界面性質(zhì)調(diào)控活性氧在陽極表面的濃度、活性和能量，匹配有機(jī)物在電極表面的傳質(zhì)吸附特征和氧化反應(yīng)能級；發(fā)展新型結(jié)構(gòu)化電極，實現(xiàn)有機(jī)相、水相和氣相在電極表界面的均勻分布、高效傳遞與反應(yīng)耦合；研究有機(jī)相對隔膜性能的影響，提高隔膜穩(wěn)定性；研究陽極活性氧的快速轉(zhuǎn)化對水分解制氫過程的促進(jìn)作用，并在工程化研究裝置上實現(xiàn)耦合氧化高效制氫。

（二）電解水耦合加氫與氧化。

針對陰極制氫與耦合加氫之間的轉(zhuǎn)換，利用活性氫和活性氧分別對有機(jī)底物進(jìn)行加氫和氧化，合成高端精細(xì)化學(xué)品，提高能量和物質(zhì)的利用效率；研究陰極活性氫的生成及其析氫/加氫反應(yīng)的競爭機(jī)制，提高目標(biāo)產(chǎn)物選擇性；根據(jù)陰極和陽極反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)制和動力學(xué)特性，設(shè)計新型電極及反應(yīng)器，優(yōu)化操作條件、探索成對電合成反應(yīng)體系中電解反應(yīng)與產(chǎn)物分離的協(xié)同機(jī)制。

（三）光電協(xié)同分解水與氧化/加氫耦合。

研究光促電解水制活性氧/氫和有機(jī)物選擇性氧化/加氫的新型綠色合成方法，探究光電極對光子的能量利用以及動力學(xué)，揭示光促電解水的本征活性和動力學(xué)過程對有機(jī)反應(yīng)選擇性調(diào)控的內(nèi)在機(jī)制，進(jìn)一步促進(jìn)水分解和有機(jī)物氧化/還原的耦合。

（四）制氫耦合綠色化工的過程強化與系統(tǒng)集成。

研究多尺度流動、混合和傳遞特性對電化學(xué)反應(yīng)的影響，獲得從電極、單池到系統(tǒng)的反應(yīng)與傳遞耦合規(guī)律；研究反應(yīng)與分離耦合機(jī)制，揭示系統(tǒng)內(nèi)單元結(jié)構(gòu)與性能的影響，確定單元間的銜接原則，建立電化學(xué)耦合反應(yīng)系統(tǒng)的放大模型與設(shè)計方法，實現(xiàn)1~2個耦合反應(yīng)體系工程化示范。 

“固體結(jié)構(gòu)的化學(xué)調(diào)控與功能強化”重大項目指南 

固體物質(zhì)在信息、能源、國防、機(jī)械、電子、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。物質(zhì)的性能不僅取決于化學(xué)組成、相態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)，還受限于局域結(jié)構(gòu)、化學(xué)有序、電荷有序、磁有序等。針對關(guān)系國家重大需求的電輸運材料、鐵電/鐵磁體、儲能材料等，利用先進(jìn)大科學(xué)裝置，多層次揭示固體材料結(jié)構(gòu)與功能間的關(guān)系，運用化學(xué)手段調(diào)控固體結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)性能顯著提升或獲得新功能。

一、科學(xué)目標(biāo)

通過極端條件合成、化學(xué)壓力（Chemical Pressure）、缺陷設(shè)計和復(fù)相匹配等手段，實現(xiàn)對固體結(jié)構(gòu)的化學(xué)調(diào)控；充分利用現(xiàn)代表征技術(shù)和方法，解析固體的晶體結(jié)構(gòu)、局域結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和聲子結(jié)構(gòu)等；創(chuàng)制系列新型電輸運、高性能鐵電/鐵磁、高效儲能等新型固體功能材料。

二、研究內(nèi)容

（一）極端條件下特殊功能固體材料的合成。

在高溫、高壓或超強外場下，合成常規(guī)條件下難以得到的特殊結(jié)構(gòu)和功能的固體材料；發(fā)展基于次級結(jié)構(gòu)、堆積模塊等合成砌塊的可控合成方法，在多元體系中篩選超導(dǎo)、快離子導(dǎo)體、高能量密度等特殊功能材料，揭示其反應(yīng)歷程。

（二）化學(xué)壓力調(diào)控結(jié)構(gòu)與強化功能。

利用相界面應(yīng)變、異質(zhì)化學(xué)元素引起的局域結(jié)構(gòu)畸變、離子調(diào)控等化學(xué)壓力方法，實現(xiàn)晶體結(jié)構(gòu)及晶格應(yīng)變的微觀尺度調(diào)控，建立化學(xué)壓力調(diào)控結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)化學(xué)合成方法，揭示固體中元素分布、化學(xué)有序、電荷有序、化學(xué)成鍵和晶格變化，闡明結(jié)構(gòu)-相態(tài)-性能的關(guān)聯(lián)。

（三）缺陷調(diào)控結(jié)構(gòu)與新型電輸運固體。

通過化學(xué)摻雜、拓?fù)浞磻?yīng)和玻璃結(jié)晶等多種途徑，系統(tǒng)研究固體材料中缺陷的可控引入及其對晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)的影響；結(jié)合多種技術(shù)手段建立缺陷組成、濃度、分布等表征方法；研究缺陷對固體材料中電子和離子輸運性質(zhì)的影響；從化學(xué)成鍵、離子間相互作用闡述固態(tài)離子導(dǎo)體中缺陷穩(wěn)定與離子遷移機(jī)制；基于缺陷在性能上的構(gòu)效關(guān)系，設(shè)計合成新型電子/離子導(dǎo)體等材料。

（四）復(fù)合固體結(jié)構(gòu)調(diào)控與電極材料功能強化。

發(fā)展復(fù)合固體結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)化學(xué)調(diào)控的新方法，研究單組分及復(fù)合固體結(jié)構(gòu)與電子態(tài)之間的協(xié)同效應(yīng)，以及軌道耦合、電荷轉(zhuǎn)移、局域結(jié)構(gòu)等對復(fù)合結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律；多層面認(rèn)識能源復(fù)合固體材料的構(gòu)效關(guān)系，提出高效電極材料等復(fù)合固體的設(shè)計原則，合成具有協(xié)同功能增強效應(yīng)的電極復(fù)合材料。

“基于納米孔道電荷傳輸?shù)膯畏肿訂渭?xì)胞精準(zhǔn)測量”重大項目指南 

細(xì)胞中分子間通過電荷傳輸及能量有序交換發(fā)生的各類反應(yīng)都是在極小且擁擠的空域和極短的時域內(nèi)進(jìn)行的，并控制著單個生物分子功能的執(zhí)行、反應(yīng)的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)以及能量的高效傳遞和轉(zhuǎn)化等。納米孔道限域空間提供了最逼近實際生命體系中分子反應(yīng)行為的場所，可實現(xiàn)在極短的時域內(nèi)進(jìn)行單個分子的動態(tài)測量。然而，電子、質(zhì)子、離子及分子在納米孔道限域界面內(nèi)的傳輸，常常表現(xiàn)出與宏觀界面上完全不同的限域增強特性。因此，在生命分析中利用納米孔道的立體限域空間及瞬態(tài)電荷傳輸特性，可獲得極高的時空分辨，實現(xiàn)單分子、單細(xì)胞等單個體的精準(zhǔn)測量，為進(jìn)一步探索基礎(chǔ)生命化學(xué)領(lǐng)域新現(xiàn)象、新規(guī)律和新知識提供了新途徑。

本重大項目擬聚焦于具有納米級孔道結(jié)構(gòu)這一最基本的限域電荷傳輸界面，探索傳感界面結(jié)構(gòu)、電荷傳輸、測量精準(zhǔn)度之間的內(nèi)在關(guān)系，提出原創(chuàng)的納米孔道測量新原理，將生命分析測量從宏觀界面推進(jìn)到納米限域界面，從分子整體行為測量推進(jìn)到單個分子、單個細(xì)胞差異性研究，有望成為現(xiàn)有基礎(chǔ)分析化學(xué)研究方法和理論進(jìn)一步發(fā)展的突破口，催生和引領(lǐng)蛋白質(zhì)單分子測序、生物化學(xué)反應(yīng)動態(tài)測量以及高通量疾病早期篩查等方向的研究。

一、科學(xué)目標(biāo)

項目圍繞“具有納米級孔道結(jié)構(gòu)”的限域電荷傳輸界面，突破現(xiàn)有對生命體系微弱瞬態(tài)過程測量的瓶頸，建立原創(chuàng)的納米孔道界面分析化學(xué)理論與方法，構(gòu)建具有單分子靈敏度和亞納米空間分辨能力的原位、無損納米孔道電荷傳輸測量器件，在單分子、單細(xì)胞水平上揭示電子、質(zhì)子、離子、分子等相互作用及其能量轉(zhuǎn)化過程，以期在單分子、單細(xì)胞水平上探索基礎(chǔ)生命化學(xué)。

二、研究內(nèi)容

（一）納米孔道測量界面的可控構(gòu)建。

以生物蛋白質(zhì)、無機(jī)材料、有機(jī)大分子等為基本構(gòu)筑單元，探索多元納米孔道化學(xué)結(jié)構(gòu)特征與電荷載體間的相互作用，發(fā)展空間限域電荷場擾動方法及可控單分子界面修飾方法，增強納米孔道測量界面內(nèi)多個探針基團(tuán)的協(xié)同測量效應(yīng)，從而構(gòu)建每一個基團(tuán)都精確可控的納米孔道測量界面。

（二）納米孔道單個體測量的機(jī)制研究。

探索傳感界面結(jié)構(gòu)、電荷傳輸、測量精準(zhǔn)度之間的內(nèi)在關(guān)系，調(diào)控限域空間內(nèi)電子、質(zhì)子、離子、分子的傳輸過程，建立基于納米孔道界面電荷傳輸測量的特異性信號增強放大新機(jī)制，實現(xiàn)高通量、定性及定量測量生物分子的結(jié)構(gòu)變化、分子間相互作用變化及其引發(fā)的納米孔道界面內(nèi)電荷分布差異和瞬態(tài)能量變化等。

（三）納米孔道單細(xì)胞單分子原位測量研究。

發(fā)展適用于單個活細(xì)胞內(nèi)單個分子可控遞送和原位分析的方法，建立納米孔道單細(xì)胞成像測量的新方法和譜學(xué)研究的新策略，深度解析由單個分子引起的單細(xì)胞表型特征；發(fā)展納米孔道單分子計數(shù)與光學(xué)實時檢測新技術(shù)，實現(xiàn)生理濃度范圍單分子光學(xué)檢測，闡釋生物分子相互作用的單分子反應(yīng)機(jī)制和動力學(xué)，從而在單分子、單細(xì)胞水平實現(xiàn)疾病早期篩查。

（四）納米孔道界面的高時空分辨測量方法及系統(tǒng)。

突破現(xiàn)有生命分析方法的時空測量極限，發(fā)展具有高時空、高能量分辨，實時原位、無損的電子、電荷、離子測量新方法、新器件及新系統(tǒng)，在納米孔道限域測量界面上實現(xiàn)單個生物分子反應(yīng)中間體、反應(yīng)路徑、反應(yīng)選擇性等的瞬態(tài)測量，為蛋白質(zhì)單分子測序以及重要生物化學(xué)反應(yīng)研究提供技術(shù)支撐。

“面向重要化工分離的金屬-有機(jī)框架材料設(shè)計及過程調(diào)控機(jī)制”重大項目指南

分離是化工生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。以烷烴/烯烴分離（如乙烷/乙烯等）、同分異構(gòu)體分離（如正構(gòu)烴/異構(gòu)烴等）、二氧化碳捕獲為代表的工業(yè)分離過程，其規(guī)模均在千萬噸級，關(guān)系經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展及國家戰(zhàn)略需求。傳統(tǒng)熱驅(qū)動分離過程能耗高，若以非熱驅(qū)動的吸附或膜分離過程替代熱驅(qū)動分離過程，可望大幅度降低能耗。金屬-有機(jī)框架材料擁有龐大的組分/結(jié)構(gòu)單元庫，其可設(shè)計性為吸附與膜分離帶來機(jī)遇。然而，金屬-有機(jī)框架材料目前尚未實現(xiàn)分離工業(yè)應(yīng)用，亟待在基礎(chǔ)科學(xué)與工程技術(shù)方面取得突破。本指南以重要的化工分離過程為導(dǎo)向，擬圍繞金屬-有機(jī)框架材料設(shè)計、吸附材料/分離膜可控制備、過程調(diào)控機(jī)制等關(guān)鍵科學(xué)問題，實現(xiàn)高效、高選擇性、高穩(wěn)定性分離，推動分離科學(xué)與技術(shù)的理論創(chuàng)新與技術(shù)進(jìn)步。

一、科學(xué)目標(biāo)

以金屬-有機(jī)框架材料設(shè)計制備與重要工業(yè)分離過程調(diào)控為核心，揭示吸附分離與膜分離機(jī)理，建立分離材料組成-結(jié)構(gòu)-性能設(shè)計方法；提出吸附材料與分離膜晶粒/晶界調(diào)控策略，突破分離通量與選擇性的博弈限制；開展放大制備與組件集成研究，為金屬-有機(jī)框架材料吸附與膜分離的工業(yè)應(yīng)用提供科學(xué)支撐。

二、研究內(nèi)容

（一）金屬-有機(jī)框架材料精準(zhǔn)設(shè)計與制備。

基于計算化學(xué)、“網(wǎng)格化學(xué)”及構(gòu)筑模塊策略，開展材料分子基元組成、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、微觀孔結(jié)構(gòu)設(shè)計；基于先進(jìn)晶體工程手段，實現(xiàn)材料高通量制備與結(jié)構(gòu)表征；基于探針分子吸附，揭示材料與被分離分子相互作用機(jī)制及動態(tài)響應(yīng)規(guī)律，建立理論與實驗相結(jié)合的晶體材料構(gòu)筑方法，創(chuàng)制具有工業(yè)應(yīng)用前景的吸附與膜分離材料。

（二）金屬-有機(jī)框架吸附材料結(jié)構(gòu)調(diào)控與分離應(yīng)用。

基于分子構(gòu)筑單元設(shè)計，實現(xiàn)材料孔道結(jié)構(gòu)、表面基團(tuán)定向調(diào)控；基于單組分靜態(tài)吸附與多組分動態(tài)分離的系統(tǒng)評價體系，開展吸附材料分離性能和構(gòu)效關(guān)系研究，獲得吸附分離熱力學(xué)、動力學(xué)規(guī)律，反饋指導(dǎo)材料精準(zhǔn)設(shè)計與吸附性能調(diào)控，實現(xiàn)烷烴/烯烴分離等體系的工業(yè)性試驗；完成吸附材料的規(guī)?；苽浼拔椒蛛x過程的設(shè)計，為突破其在吸附分離工業(yè)中的應(yīng)用提供科學(xué)基礎(chǔ)。

（三）金屬-有機(jī)框架分離膜可控制備與分離應(yīng)用。

基于微區(qū)反應(yīng)設(shè)計與分子組裝技術(shù)，實現(xiàn)分離膜孔結(jié)構(gòu)、擇優(yōu)取向、堆砌單元、晶界結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)調(diào)控，創(chuàng)新膜的工程化制備方法；在工業(yè)性實驗裝置上開展操作條件（溫度、壓力等）可控的多組分膜滲透分離在線評價，深入揭示膜分離機(jī)制，突破分離通量與選擇性的博弈限制，獲得工程放大規(guī)律；完成分離膜放大制備與組件集成設(shè)計，實現(xiàn)二氧化碳捕獲等工業(yè)應(yīng)用示范。

“面向?qū)W科前沿交叉的金屬卡賓化學(xué)”重大項目指南

金屬卡賓結(jié)構(gòu)獨特，其反應(yīng)具有高效、多樣以及可控等特點，受到人們的極大關(guān)注，相關(guān)研究對于合成化學(xué)、化學(xué)生物學(xué)以及有機(jī)材料等領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。對于金屬卡賓的結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)的理解不僅是金屬有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)理論研究的核心內(nèi)容，也是發(fā)展具有高效性和多樣性的合成反應(yīng)的關(guān)鍵。金屬卡賓豐富的反應(yīng)性也為其在前沿交叉領(lǐng)域的應(yīng)用帶來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

一、科學(xué)目標(biāo)

針對金屬卡賓的特性以及目前該領(lǐng)域發(fā)展的現(xiàn)狀，本項目以探討新型金屬卡賓的發(fā)現(xiàn)及產(chǎn)生、結(jié)構(gòu)以及反應(yīng)性為出發(fā)點，發(fā)展基于金屬卡賓的新反應(yīng)、新方法，拓展其在功能有機(jī)分子合成、高分子聚合、藥物合成以及化學(xué)生物學(xué)等交叉領(lǐng)域中的應(yīng)用。通過項目的實施，推動合成化學(xué)以及結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展，并通過金屬卡賓化學(xué)與生命科學(xué)的銜接為生物大分子化學(xué)修飾，化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)以及新藥研發(fā)等提供新工具和新技術(shù)。形成一支在國際上具有重要影響的研究隊伍，進(jìn)一步鞏固我國在金屬卡賓領(lǐng)域的國際影響力。

二、研究內(nèi)容

（一）新型金屬卡賓的合成及其結(jié)構(gòu)、反應(yīng)性研究。

圍繞過渡金屬催化的卡賓轉(zhuǎn)移機(jī)理研究，設(shè)計、合成、表征一系列活潑的金屬卡賓中間體，包括鐵卡賓、鈷卡賓、鎳卡賓、銅卡賓、釕卡賓、鋨卡賓、鈀卡賓、金屬烷基卡賓以及金屬雙卡賓等；進(jìn)一步通過實驗和理論計算等手段，獲取金屬卡賓的結(jié)構(gòu)信息和提出新的反應(yīng)模式。研究含氟卡賓與含氟金屬卡賓的合成、結(jié)構(gòu)表征及其在含氟有機(jī)分子合成中的應(yīng)用。

（二）基于金屬卡賓的碳-碳鍵以及碳-雜原子鍵構(gòu)建。  

發(fā)展基于金屬卡賓的碳-碳鍵以及碳-雜原子鍵構(gòu)建新方法，包括金屬卡賓參與的碳-碳鍵選擇性切斷與重組、碳-氫鍵的官能化、金屬卡賓的不對稱催化反應(yīng)等。研究金屬卡賓反應(yīng)在高分子聚合中的應(yīng)用，包括卡賓經(jīng)典反應(yīng)以及卡賓偶聯(lián)反應(yīng)為基礎(chǔ)的高分子聚合，過渡金屬催化的卡賓聚合、卡賓－烯烴共聚等。研究金屬卡賓反應(yīng)在高分子后官能化中的應(yīng)用。

（三）金屬卡賓反應(yīng)在新藥研發(fā)以及化學(xué)生物學(xué)中的應(yīng)用。  

發(fā)揮金屬卡賓反應(yīng)類型多樣性的特點，開發(fā)具有生物兼容性的高效金屬卡賓反應(yīng)，為生物大分子化學(xué)修飾提供具有化學(xué)特征的新工具和新技術(shù)，為新藥研發(fā)提供基礎(chǔ)性和前瞻性的科學(xué)技術(shù)儲備。包括應(yīng)用金屬卡賓參與的多組分反應(yīng)實現(xiàn)生物活性小分子的多樣性合成、應(yīng)用金屬卡賓反應(yīng)對藥物及生物活性分子進(jìn)行后期修飾以及開發(fā)針對動態(tài)修飾的新藥物靶標(biāo)和相應(yīng)的干預(yù)小分子、基于金屬卡賓開發(fā)新一代化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)工具探針等。

“鋰同位素萃取分離的科學(xué)、技術(shù)與應(yīng)用”重大項目指南

鋰同位素是十分重要的能源材料和國防戰(zhàn)略物資。在清潔新能源領(lǐng)域，鋰同位素是新一代釷基熔鹽裂變堆、可控?zé)岷司圩兌押蛪核磻?yīng)堆中的核心原料及調(diào)節(jié)劑。隨著我國先進(jìn)核能的快速發(fā)展，尋找更安全、更高效、易于工業(yè)化放大生產(chǎn)的鋰同位素分離方法迫在眉睫。本項目采用“基礎(chǔ)研究—應(yīng)用研究—產(chǎn)業(yè)化”貫通式研究模式，開展有機(jī)萃取法分離鋰同位素的科學(xué)、技術(shù)與應(yīng)用研究。通過有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分離工程、人工智能、自動化控制等多學(xué)科交叉融合，解決萃取分離過程中的萃取劑分離效率低、穩(wěn)定性不足、合成制備難、萃取分離機(jī)制不明確、萃取串級工藝難等重要科學(xué)與技術(shù)難題。促進(jìn)有機(jī)萃取法分離鋰同位素的新方法在基礎(chǔ)理論和工程化應(yīng)用方面上升到新的高度，促使原始創(chuàng)新技術(shù)在滿足國家重大需求的任務(wù)中發(fā)揮重要科技支撐作用。

一、科學(xué)目標(biāo)

本項目圍繞鋰同位素萃取分離過程中的科學(xué)、技術(shù)與應(yīng)用關(guān)鍵問題，從發(fā)展新型、高效的萃取劑和可實用化萃取工藝為核心，解決從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用過程中的關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問題。闡明鋰離子在不同介質(zhì)間轉(zhuǎn)移的能量變化與動力學(xué)規(guī)律；揭示有機(jī)萃取劑分子結(jié)構(gòu)與同位素分離性能的重要構(gòu)效關(guān)系；闡明萃取劑分子在長期酸、堿、氧氣以及輻照等條件下的降解規(guī)律；設(shè)計并優(yōu)化萃取劑分子結(jié)構(gòu)，發(fā)展若干具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能新型萃取劑材料，鋰同位素分離系數(shù)α大于1.030，在連續(xù)萃取分離條件下能穩(wěn)定運行8000小時；發(fā)展串級萃取分離鋰同位素的化工工藝，實現(xiàn)連續(xù)多級鋰同位素的萃取富集濃縮，建設(shè)鋰同位素萃取分離的工業(yè)化示范線。

二、研究內(nèi)容

（一）萃取劑分子結(jié)構(gòu)設(shè)計、合成與性能評價。

通過分子模擬軟件設(shè)計并優(yōu)化新型萃取劑分子結(jié)構(gòu)；發(fā)展萃取劑分子的多樣性、高效性合成方法，批量制備專用萃取劑；利用氟原子和含氟基團(tuán)的獨特效應(yīng)，開展有機(jī)萃取劑、協(xié)萃劑、稀釋劑等分子的高選擇性氟化方法研究，建立含氟萃取劑、協(xié)萃劑、稀釋劑等組成的獨特萃取體系；建立萃取劑分離鋰同位素的綜合性能評價方法，考察萃取劑的分離系數(shù)、分配系數(shù)、萃取負(fù)載量等指標(biāo)；調(diào)節(jié)并優(yōu)化萃取體系的組分配方，揭示其對鋰同位素分離效率的影響規(guī)律（包括協(xié)萃劑、改質(zhì)劑、溶劑、鹽效應(yīng)等影響因素）；根據(jù)工業(yè)化應(yīng)用的要求，結(jié)合萃取劑分子的多方面性能，綜合評價并篩選得到綜合性能優(yōu)秀、適合于工業(yè)應(yīng)用的萃取劑分子。

（二）萃取分離機(jī)制及萃取劑結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系研究。

研究液-液兩相界面鋰離子遷移動力學(xué)；闡明兩種鋰同位素之間極化率、遷移率和溶劑化作用的差別；鋰離子在萃取介質(zhì)中的遷移、擴(kuò)散及溶劑化過程中的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和能量變化；鋰離子在不同萃取介質(zhì)間轉(zhuǎn)移的動力學(xué)規(guī)律；采用計算機(jī)模擬兩相鋰離子傳輸過程中的動力學(xué)和熱力學(xué)問題等。采用人工智能技術(shù)，研究萃取劑結(jié)構(gòu)與溶解性、同位素分離系數(shù)、萃取能力、轉(zhuǎn)相能力等之間的關(guān)系，并得出構(gòu)效關(guān)系規(guī)律；利用人工智能技術(shù)，對萃取劑的結(jié)構(gòu)與化學(xué)穩(wěn)定性、輻照穩(wěn)定性之間關(guān)系進(jìn)行模擬，并得出構(gòu)效關(guān)系規(guī)律。

（三）有機(jī)萃取法分離鋰同位素的工業(yè)應(yīng)用。

研究不同類型萃取劑在長期化工應(yīng)用中的化學(xué)和輻照穩(wěn)定性，闡述萃取劑分子的在酸、堿、氧化以及輻照等條件下的降解規(guī)律及降解產(chǎn)物；研究萃取法分離鋰同位素的全流程串級萃取化工工藝；設(shè)計并優(yōu)化同位素分離專用離心萃取機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及串級連接方式；研究串級萃取試驗過程中的自動化控制技術(shù)、工藝穩(wěn)定控制技術(shù)及產(chǎn)品的后處理純化技術(shù)；在多級串級萃取試驗裝置系統(tǒng)上，進(jìn)行鋰同位素萃取分離的連續(xù)分離富集試驗，連續(xù)穩(wěn)定獲得富集產(chǎn)品；建設(shè)鋰同位素萃取分離的工業(yè)化示范線，開展工業(yè)應(yīng)用示范的技術(shù)研究。