纳米材料（又称超细微粒、超细粉未）是处在原子簇和宏观物体交界过渡区域的一种典型系统，其特殊的结构层次使它拥有一系列新颖的物理和化学特性。纳米催化是目前科学研究领域的研究热点和重点，它是一个高度学科交叉的研究领域，涉及到化学、材料、物理、能源、环境、医疗、力学等多个学科。纳米催化在化学化工、能源转化与存储、环境保护及生命健康等领域发挥着决定性作用。我们现代化工中，大多数产品生产都与纳米催化息息相关。
11月25日，2022未来科学大奖周科学峰会期间将举办【化学：纳米催化与材料科学】专题研讨会。届时，由未来科学大奖周 Program Committee 2022 联席主席、北京大学前校长、北京大学未来教育管理研究中心首创主任林建华领衔，邀请清华大学教授、清华大学校学术委员会副主任、北京师范大学励耘教授、安徽师范大学校长、中国科学院院士、发展中国家科学院院士李亚栋，复旦大学化学与材料学院院长、中国科学院院士赵东元；香港大学黄乾亨黄乾利基金教授（化学与能源）、香港大学化学系讲座教授、中国科学院院士、发展中国家科学院院士、美国国家科学院外籍院士、欧洲人文和自然科学院外籍院士、香港科学院创院院士任咏华，北京大学长聘教授、英国皇家化学会会士郭少军，围绕纳米催化与材料相关前沿科学议题展开学术分享与探讨。化学催化在人类文明进步与世界经济发展中扮演着非常重要角色。它能够以一种高效，绿色和经济的方式将原材料转变为具有高附加值的化工产品和燃料等，被广泛应用于人类的生产生活当中。在工业催化领域，尽管纳米颗粒催化剂已实现了广泛应用，但贵金属的稀缺性和高昂价格，严重增加了生产成本，阻碍了其大规模应用。因此，降低催化剂成本的同时提升金属纳米颗粒的活性、选择性和稳定性，成为科研工作者的奋斗目标。近年来，李亚栋教授团队深入了解活性位点结构和催化机理，其创新发展出的系列单原子催化剂合成方法，可直接将传统纳米晶催化剂转化为单原子催化剂，在理论上达到100%原子利用率，为制备高性能催化剂提出可行的合成策略，让现代化工催化技术升级换代成为可能。Co单原子掺入RuO球体的合成过程(上)和催化活性(下)示意图本次大奖周科学峰会活动中，李亚栋教授将以《纳米催化与材料》为题，通过回顾近40年国际纳米催化与材料的若干重要进展，探讨纳米催化的发展历史和独特优势及工业实践成果，特别是单原子催化所面临的问题与广阔的工业应用空间。在纳米材料上造孔赋予材料新特性？
介孔材料如何助力能源高效利用？
介孔材料是20世纪发展起来新的材料体系，具有规则排列、大小可调的孔道结构及高的比表面积和大的吸附容量，在生物化学等众多领域具有广泛的应用前景。
介孔材料，这一孔径在2-50纳米、并不为普罗大众所熟知的多孔材料。将其作为催化剂使用，可大大提高重油转化效率，全国推广后每年可为石油企业增产约150万吨的高质量油品；此外，这一技术还可广泛应用于超级电容器、生物检测环境处理、电子材料等国民经济领域。赵东元教授正是不断“设计”介孔材料的“造孔之人”。介孔材料的合成-结构-性能关系及其在能源领域的应用近年来，由赵东元教授所领衔的课题组首次将介孔材料从无机组成扩展到有机高分子和碳，在分子水平上揭示有机-有机自组装机制，提出了多元协同共组装新策略，成功合成了有序介孔碳—氧化硅复合材料，这种新型材料柔软而轻，甚至能立于一株蒲公英上。这一成果前所未有地为无机和有机介孔材料架起了一座桥。目前，由赵东元教授提出的有机-有机自组装新思想及产生的介孔高分子和碳材料，已被60多个国家和地区的1500余家科研机构采用和研究，引领了国际介孔材料领域的发展；其研究成果被国际同行认为是是“首次”发现、介孔材料领域“里程碑式”和“先驱”的进展。
基于液-固、液-液和气-液界面上自组装成构建功能介孔材料在本次大奖周科学峰会中，赵东元教授将以《功能介孔材料：现在与将来》为题，介绍介孔材料在化学催化领域的功能与应用场景，及其在分子设计领域所做出一系列科研成果。激发态调控创造全新物质
超分子组装助力可再生能源研究？
有数据显示，全球每年的能源需求约为13万亿瓦。到2050年，人类的能源需求量将额外增加14万亿至20万亿瓦，地球正面临百年一遇的能源危机，研发出无污染和可再生的替代能源是当务之急。1992年起，任咏华就开始有机金属发光体的研究，制备出了长寿命的冷发光有机金属，激发态寿命在微秒量级，比绿色荧光蛋白和其他荧光材料的激发态寿命还长，促进了有机发光二极管的发展。
她开创性的把无机及有机金属化学的研究应用于功能分子材料研究中，开发出新型发光的分子设计和材料研究，并从发光性和机理方面做出了极为详尽的阐述，为此领域的研究奠定坚实的理论基础。这些新的分子功能材料具有光学、电荷分离、太阳能转换及发光等特性。有关成果可应用于材料和能源科学，为发展有机太阳能电池、有机发光二极管显示屏、固态照明等范畴奠定基础。亦利用超分子化学及发光特性设计分子识辨探针及化学和生物传感器，可应用于探测毒素或有害物质。这些基础研究成果预期可广泛应用于发展再生能源、能源节约、固态照明、化学探针及环境保护等范畴，为人类可持续发展做出贡献。分子激发态是理解光物理、光化学反应过程的基础，由于分子激发态下对应有机分子的电子组成、结构及反应活性相比基态发生了显著的变化，化学家普遍认为可以将其看作全新的物质进行研究。在任咏华教授看来，通过研究发光机理与结构-性质之间的关系，能合理设计并组装有特定应用和功能的化合物并对其性能进行调控，从而成为决定化合物发光性质和形貌的潜在因素。同时，其组装机制也为理解各种分子间作用力以及新型材料定向组装的相互作用提供了新的见解。本次大奖周科学峰会中，任咏华教授则将以《实现激发态调控-从分子设计至超分子组装、纳米结构及功能》为题，描述设计和合成各种具可控激发态特性的新型分子材料的策略，及其在产业当中的应用与发展。
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11月24日-27日
2022未来科学大奖周
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