超分子化学论文

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超分子化学论文范文第1篇

>> 催化剂可实现冷核聚变？ “氧核冷裂变”或可改变世界的新能源技术革命 岩性油气藏成藏形成机理 油气藏的形成与甲烷、水合甲烷关系的分析和认识 连续型油气藏形成条件与分布特征 冷核聚变实用化:大突破还是大骗局 原位油气藏特征、形成机制及其资源潜力 地质构造对油气藏形成的影响 鄂尔多斯油气藏形成情况分析 岩性油气藏形成原因分析 兴隆台潜山油气藏钻井技术与方法 油气藏裂缝识别与研究方法 斜坡带隐蔽油气藏勘探与实践 核聚变 天然气水合物羽状流油气藏数值模拟研究 非常规油气藏形成机理及开发关键技术 共生矿品位指标的联合优化 致密砂岩油气藏开发技术 青海油田低渗油气藏缝网压裂技术探索与研究 车排子区块石炭系油气藏地质技术研究与展望 常见问题解答 当前所在位置：l.

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作者简介:许驭,中国原国防科工委新能源试验开发基地科研副总工程师,研究方向:“共生矿的形成机理与生命起源”等自然科学整体化原始创新探索。

附录:

国内外多学科专家高度评价许驭科研组的原创科研成果

肯定许驭原创的多学科汇聚理论创新成果不是他个人的事,而是国家大事,目的是宣传新能源技术革命起源于中国的真实性,以及美国后来居上、中国没有重视的紧迫性。

2009年10月31日,北京相对论研究联谊会、美国《格物》杂志编辑部联合在北京召开第99届卢鹤绂学术论坛,邀请原国防科工委新能源基地副总工、上海恒变新能源研究所所长许驭总工做《低能、中能与高能超分子微腔光子学》主题报告。此次评议会上,以及会前会后,国内外多学科专家高度评价许驭的《低能、中能与高能超分子微腔光子学》原创科研成果。

中国气象科学研究院著名学者任振球教授评介:“科学界主流学派不相信水基燃料(水变油)的真实性,主要原因是理论上讲不通;现在这个重大理论难题被原国防科工委新能源基地许驭总工创立的《高能超分子微腔光子学》基本解决了。许驭教授长期刻苦从事的叫做‘自然科学整体化原创研究’,他以强大的科技资讯全面综合能力,几乎把所有的交叉学科、前沿学科都统起来了,就是把宇观、宏观、微观都统一起来了。”“许驭教授历经18年的艰辛探索研究,在王洪成的技术情报启发下,破解了地球与土卫六油气藏的真实形成过程,创立了“古海洋水中链式‘氧核冷裂变’形成大型油气藏共生矿”理论,实现了“氧核冷裂变”原始创新理论的整体性重大突破。从宏观到微观,许驭已经打破了多学科交叉研究的学术障碍,将天、地、矿、生、数、理、化、医有关多学科前沿知识与实验成果连成一体,做到了融会贯通。一旦获得支持,许驭此项新发现的整体性基础理论原创成果,必将引发一系列新科技革命、新产业革命,其引发的新科技革命和世界经济转型的革命性意义必将载入科学史册。”

北京航空航天大学的高歌教授认为:许驭总工原创的“氧核冷裂变”基础研究不但有广度,而且有深度;从宏观到微观已经连成一条线,做到了融会贯通;这项重大原始创新理论的方向是正确的,其会聚技术的工艺是新型的。清华大学校友、旅美学者王怀安教授认为:许驭提出的“氧核冷裂变”原始创新理论的整体性重大突破以及与“氧核冷裂变”有关的十大新兴战略产业,应该列为比美国“曼哈顿计划”更重大的超“曼哈顿计划”。北京大学楮德萤教授等认为:肯定宣传许驭原创的多学科汇聚理论成果不是他个人的事,而是强调、宣传新能源技术革命起源于中国的真实性,以及美国后来居上、中国没有重视的紧迫性。

北京大学生物工程专家褚德莹教授,中国中医人体科学研究专业委员会主任林中鹏教授,北京总装备部航天医学研究所宋孔智教授等专家,认真听取后认为,许驭提出的发现生物有机半导体与揭示经络本质的新定义,能够自圆其说,比较完美,富有创意性,有助于引发、促进以中医药现代化为主、中西医高层次紧密结合的21世纪新医学的诞生,有利于利及亿万民众、推动低成本整体医疗新技术的组合集成与蓬勃发展。

国际著名的《特勒肖―伽利略科学院》顾问委员会顾问、国际著名物理学家迪耶戈写信给他的中国朋友、英籍华人陈一文先生,对许驭的原创科研成果表达发自内心的赞叹。物理学家迪耶戈教授认为:“许驭教授的原创科研成果是了不得的成就,能学习许驭的科研成果令我激动。我可以想象,许驭教授历经17年的艰辛工作、耐心创立有关自然科学全面理论的背景、汇聚更多新学科的意义以及他所承受的孤独与牺牲。这是了不得的成就!我很想知道许驭的科研工作最终是否能够得到(中国)官方的支持。我已经将许教授的科研成果报告这个消息发给了俄罗斯院士彼得・伽利耶夫(Gariaev)教授,我们计划与伽利耶夫教授一道,继续关注许驭教授此项重大科研成果事态发展。希望邀请许驭教授合作研究科学整体化原创课题。”

国家发改委原副司长严谷良高工,在帮助撰写此课题立项报告时评议:许驭总工历经17年的艰辛探索研究,在吸取国内外多学科相关子课题研究成果的基础上,已经实现了链式“氧核冷裂变”原始创新理论的整体性重大突破。

2009年1月4日至5日召开的量子信息与健康上海论坛上,上海市科委原副主任、上海市针灸经络研究中心创始人、经络专家魏瑚教授、上海市“经络物质基础”课题论证“领军人物、著名经络专家、复旦大学费伦教授,对许驭总工首先把超分子有机半导体量子微腔概念引入经络本质研究领域,从超分子微腔量子光学的新方向提出了经络的新定义,予以高度评价。魏瑚教授认为:从许驭的研究成果看,许驭甘坐十多年冷板凳,潜心学习的自然科学多学科基础扎实,汇聚交叉的新学科多,并且做到了举一反三,融会贯通。能取得这样的原创成果很不容易。

英籍华人、《科技创新社会学》的创立者陈一文顾问于 2010年1月4日在给北京的一位朋友的信件中写道:“根据我了解的国内外原始创新科研成果的情况,许驭教授的科研成果无论就挑战、突破当代占主导地位的多学科基础理论研究方面,就交叉学科前沿的汇聚研究方面,就对于中国以至世界的新兴产业潜在经济效益方面,就解决中国目前面临的最为紧迫的新能源技术战略发展方面,就促进中国科学技术原始创新研究的推动作用等方面,都居领先地位!”

超分子化学论文范文第2篇

从电化学的角度出发，介绍了阳极氧化和电解抛光原理以及电解液的选用，分析和讨论这两种工艺的应用及其优缺点，让学生理解化学知识与专业实际息息相关，与工程技术紧密联系，并能学以致用。

改革教学方法，贯彻启发式学习理念

培养学生创新思维是教育的关键，而创新源于兴趣、起于自主、发于尝试。传统“教师中心论”的教学模式，教师处于完全的主导地位，在课堂上只向学生灌输知识，而不注意把握学生的心理，这与创新格格不入。因此要改革教学方法，贯彻启发式学习理念，充分调动学生学习的积极性。

(一)理论讲授要精心设计，遵循学生认知思路，突出以学生为中心的教学模式教学活动是学生在教师的指导下进行的有目的、有计划的学习活动。化学基本原理中大量公式的教学，应当是在教师引导下训练学生有意识地进行抽象逻辑思维活动。教师要设计一系列问题，并留出学生积极思考的时间，通过师生间的讨论和交流，使学生主动得出结论。如在讲授化学热力学中化学反应方向的判断时，教师可以设计下列的教学程序。首先，在压力为标准态和温度为298．15K时，判断标准是ΔrGθm(298．15K)，它可以由参与反应的各个物质的ΔfGθm(298．15K)而计算出来，这一点学生都清楚。其次，教师引导学生思考“若压力仍是标准态，但温度不是298．15K，该怎么办?”并提示ΔrHθm(T)和ΔrSθm(T)与温度无关，提醒学生可以用吉—亥公式求解。然后，进一步发问:“若压力不是标准态，温度也不是298．15K，该怎么办?”此时提示学生利用热力学等温方程式中的ΔrGm与ΔrGθm的关系，将非标准状态化为标准状态，从而求解。通过学生和教师间的这种互动、提问、设疑、解答，学生在自觉、主动、多层次的参与过程中不但学会了复杂的化学反应原理，而且也掌握了分析问题、解决问题的科学方法。

(二)应用部分要勇于放手，让学生走向讲台教育的关键是使学生具备将所学知识应用于实际的能力。化学应用部分的目的正是培养学生利用所学的化学原理分析、解决工程实际问题的能力。在学生课后自学和相互讨论的基础上，学生和教师换位，由学生讲解该部分内容，对专业中遇到的实际问题，如金属腐蚀的防护与利用上升到化学原理加以分析，论述自己的观点。学生为了讲解清楚课堂内容必须认真预习，做好充分的准备。因此，他们在主动获取知识的同时，无形中提高了对这门课程的学习积极性。

(三)改革考试方法，以课程论文、实验设计代替闭卷考试学生学学化学的基本原理和方法的目的不是为了成为化学家，而是具备基本的化学素养的化学思维，能以化学的眼光、角度、世界观分析和解决工程实际中遇到的化学问题。若通过做习题来检测学生的学习效果，不管是开卷或闭卷的考核形式都没有意义。相反，布置课程论文，让学生在查阅资料的基础上，对一些典型案例抽象化，建立理论模型，再用课堂上所用的原理进行分析，提出自己的见解;或者要求学生运用化学基本原理，结合专业特点，对自己感兴趣的内容自行构思、自拟方案，完成一个综合实验设计，并通过实验验证。这两种方式表面上不直接考察学生理论知识，实际上考察他们运用理论知识解决实际问题的能力是更深层次的要求［4］。实践证明，布置论文或综合实验设计的考核方式行之有效，很多学生写出了较高质量的论文，大学化学实验设计也深受学生欢迎，真正达到了培养学生创新能力的目的。

(四)开设专题讲座，配合课堂教学抽出一定时间讲授绿色化学、新型化学电源、膜分离、纳米材料、超分子、生物芯片等体现科技发展前沿的内容［5］。专题讲座可以拓展学生的视野，加大教学信息量，把枯燥的理论知识变得生动、鲜明而易于理解和掌握，同时使学生体验到化学与人类的美好生活、科技的繁荣、生产的进步息息相关，感受到化学无比广阔的应用前景，认识到化学是一门满足人类、社会需要的具有实用型、创造性的中心科学，从而激发学生学习化学、学好化学、用好化学的热情，启迪学生的创新思维和创新意识。

实行本科生导师制、以科研促进教学

21世纪对未来人才的要求，不仅要具有宽厚的基础知识和专业知识，更应该具备创新精神和创造能力。着力培养学生的创新精神应当成为大学化学课程教学中的一项重要内容，而提高学生科研能力则是培养其创新精神的立足点、突破口。科研工作的实质是一种发现新问题、提出新见解、拟定新对策的创造性活动，而发现、分析和解决新问题的过程，正是一个人创新意识、创造性思维能力和创造能力及奉献科学精神的全面展现过程。学校通过实行本科生导师制，给每一名学生指定一位导师，确定学生的科研方向。在导师的具体指导下，学生首先了解科学研究的思路和方法，然后结合自己的知识结构，在教师的科研项目中选择合适的研究切入点，不求研究体系的完整性和理论的突破，通过收集文献、查阅资料，拟定出研究方案和主要技术路线，把握研究特色或关键因素，努力将自己研究的课题做精做深，实现有价值的创新［6］。科研主要是创新，而创新以基础理论知识的掌握为基础，基础理论因创新而体现活力。没有牢固掌握大学化学的基础理论不可能完成相应课题的研究，若学生成功完成了自己的课题研究，那么他们对教材上相应知识点的理解会更加深刻。

超分子化学论文范文第3篇

――引自郭海清《化学咏・化学总论》前半段

博雅塔下，未名湖畔，有这么一首有关于化学的诗在燕园深处回荡。诗的作者是北大化学与分子工程学院副教授郭海清。

仰望北大百余年历史星空，名师荟萃，星光灿烂，包罗万象。而作为我国化学研究的重地，100多年来，北大化学学科在教学与科研上取得了辉煌成就，先后吸纳和涌现出许多在学界领衔的著名学者。

与这些著名的学者相比，郭海清更愿意将自己称为科海中的一“粟”，普通化学科技工作者中的一员。虽然渺小，但一直努力以科研先辈为榜样，在专业科教领域发挥着自己的一份光，一份热。“站在巨人的肩膀上”，他一直践行北大“勤奋、严谨、求实、创新”的学风，快乐埋首于奇妙的化学分子研究世界之中，立志创新，力戒浮躁，一步一步走出了特色，展现了一名身在燕园的普通化学教研工作者应有的风采。

扎实创新演绎化学之美

人类识吾路漫漫，前仆后继恒向前。金石三黄仙丹炼，未成神仙寿命完。原子分子本质现，崭新世界换人间。能源材料环生命，我为基础竞争妍。

――引自郭海清《化学咏・化学总论》后半段

一首诗，一生情。对于自己将从事一生的化学事业，郭海清总是投以极大的热情。在他看来，这一学科正如诗中所诠释的，虽“历尽沧桑”，但其地位和作用终会显现：“自从人类认识了化学的本质即原子分子论建立以来，人类避害兴利，合成得到了原来世界上没有的很多新物质，改变了世界的面貌，真像是‘换了人间’”。

那么，化学的奇妙作用在哪里？从古时候的炼丹炉，到四大发明之一的火药；从蒸馏水的应用到香水的制作……在中华民族五千年的历史里，化学就像是一剂“催化剂”，催化着人类社会文明的不断进步。当历史的车轮驶向现代文明社会，如今的化学学科已经建立起日益精细而齐备的研究体系。

在郭海清的高分子及复合材料化学研究世界里，即包含有用来作生物医学荧光标记，用于肿瘤等疾病和食品农药残留等检测、开发平板显示技术、制作太阳能电池等应用的发光半导体纳米材料研究；也可以包含有用作表面修饰剂和香料原料等应用的新型巯基酸有机分子研究……随着研究日益深入，新型显示和照明技术――有机电致发光器件（OLED）用发光材料、新型高分子材料及其合成技术等研究逐渐成为相关领域的研究热点，而郭海清置身于学科发展的“风口浪尖”，带领着他的团队实实在在地“翱翔”、探索其中，收获了陶醉科研带来的成就感，多年致力创新，换来了硕果满园。

在水溶性发光量子点的研究中，他和他的团队水相直接合成的CdTe等水溶性量子点，其发光量子效率达80%以上，在同类方法产品中处于世界领先水平。目前相关产品正在进行市场化推广中，具有良好的市场前景。单从各种现有试剂盒来说，如果能用量子点代替现有的有机染料技术，市值在亿元以上。值得一提的是，在合成CdTe等水溶性量子点的关键试剂研究中，郭海清及其团队的新型巯基酸有机分子研究技术也走在了世界前列；

在OLED用发光材料研究中，郭海清及其团队设计合成的二嗪类（6元芳环中含有两个N原子）配体Ir（III）配合物，突破了现有国内外此类材料的专利限制，其发光性质优异，可望用于OLED市场；

在高分子合成方面，他们探索了新的高分子合成方法，提出了用超分子组装体为结构单元的“高分子板块构筑法”，合成了“分子型”可溶无机/有机复合发光材料；另一方面，发展了“自由基/正离子转化聚合”方法，用该方法合成了一系列新型嵌段、接枝和星型共聚物……

就这样，靠着扎实从研，创新以求突破的精神，郭海清及其团队攻克了一座又一座“高山”，为推动我国高分子及复合材料化学研究走在国际前沿贡献了一己之力。其中，他们历尽10余年潜心研究发展的高分子可控合成方法-自由基/正离子转化法在科学和应用方面均具有重要意义。上述结果发表在国内外核心期刊上的论文有48篇，取得中国发明专利（授权）3项。

科学探索永无止境。虽然在创新方面有所收获，但郭海清和他的研究同伴们心里很清楚，这是一条漫长的科研道路，中国要想在这条道路上不至落于人后，就必须时刻保持追赶的姿态。以半导体芯片集成电路用光刻胶研究为例，目前我国在光刻胶生产方面较国际上落后很多，北京大学北京分子科学国家实验室（筹）高分子及复合材料化学研究团队近来发展了一种高分子合成的新方法-CTCR聚合，采用CTCR聚合合成了新型的248nm光刻胶中的成膜树脂。这一自主创新的突破为打开我国光刻胶市场奠定了坚实基础。在此基础上，郭海清及其团队意图寻求更大的突破，他有一个并不遥远的“梦”：欲寻高分子树脂合成企业或光刻胶生产企业，进一步研发、中试、直至生产。

“能源材料环生命，我为基础竞争妍。”正如郭海清诗中所说，化学作为一门中心学科在医学、生命科学、材料、能源与环境等诸多领域绽放了绚丽的风采。为将化学之魅力发挥得更加淋漓尽致，郭海清和他的科研同伴还将会继续追索。

薪火相承期盼桃李芬芳

桃随绿叶风中舞，李伴青枝雨里吟。芬自心间袭肺腑，芳飘万里醉鬼神。

――郭海清《化学咏・总结――愿》

一首“桃李芬芳”的藏头诗，将郭海清对于“园丁育人”这份职业的深厚感情展露无疑。他用这首诗鼓励学生要能历尽风雨，做到真诚豁达，期待他们有朝一日能成为对社会有用之材。

薪火相承是北大历来重视的传统，而郭海清正是这一传承的受益者。三十多年前，他突破千军万马，成为北大燕园化学系莘莘学子中的一员，沐浴在浓厚的学术氛围中，聆听恩师教诲，吸取深厚积韵精华；三十多年后，昔日学子摇身一变成为反哺学校的“园丁”，力求以恩师为榜样，同样以严谨从研，平和做人的态度“撒播阳光”“孕育桃李”。

“读万卷书行万里路”，郭海清的经历证明了这一点。从最初置身北大绿荫先后获得学士和硕士学位；到在河北化工学院（现合并为：河北科技大学）从事长达7年的基础教研工作；再到跨出国门，远赴日本大阪大学理学研究科攻读博士，并担任理学部教员。在外辗转数年，郭海清为自己累积了丰富的人生经验和坚实的专业理论及实践基础。正因如此，他更明白“寓教于乐”的道理，自从1997年回到北大从教以来，他一直努力践行这一任教方式，逐渐形成了自己作为一名教师固有的特色。

超分子化学论文范文第4篇

关键词：理工融合；应用化学专业；创新人才

应用化学是以化学理论为基础、跨学科、跨领域、具有活力的学科，在材料、能源、信息、环境等与国民经济密切相关的领域占有重要地位。目前全国有300余所学校设置应用化学本科专业，既有综合性理科院校或师范院校利用理科优势建立的与化学专业并存的理科应用化学专业，也有工科或单科性院校利用工科优势设立的工科应用化学专业。然而，应用化学专业缺乏大家公认的基本特征，在培养机制方面理工融合不足，由此引起的学生能力和优势单一的倾向已明显制约学生全面发挥创新思维，限制其解决问题的能力。如何彰显应用化学专业内涵，培养社会需要的具有扎实理论基础和实践创新能力的人才，是高等理工科教育不断探索和实践的重大课题。

北京化工大学应用化学专业始建于1986年，是多科性大学中的理科专业。经过二十多年的探索与实践，找到一条理工融合的应用化学专业办学之路，逐步形成了显著的理工融合专业特色，分别于2008年和2009年成为北京市、教育部特色专业建设点。

一、明确人才培养目标及专业定位，以理工同强的优势学科推进专业建设

高等学校承担着培养人才、发展科学和服务社会的三大职能，专业定位及人才培养目标的确定要同时考虑学术培养和社会需求。国家中长期科技发展规划纲要提出“企业要成为技术创新的主体”，而目前国内企业少有正规的研发机构，科技创新人员缺乏，人才缺口较大。北京化工大学是一所以“大化工”为特色的多科性大学，支撑应用化学专业的主干学科化学工程与技术是国家一级重点学科，应用化学是国家二级重点学科，化学学科是北京市一级重点学科。根据学科发展前沿、国家发展重大需要和企业创新对应用化学专业高素质创新人才的需求，确立了为学科发展及“企业成为创新主体”培养理工融合的创新人才的培养目标及定位。

培养理工融合的人才需要理工融合的“土壤”和条件。我校具有理工同校、化学化工同强的优势，拥有“化工资源有效利用”国家重点实验室、“新危险化学品评估及事故鉴定”国家发改委基础研究实验室、“环境有害化学物质分析”北京市重点实验室。应用化学本科专业依托强势的工科和迅速崛起的理科进行建设，以国家、北京市和学校教学改革项目和“十一五”期间各级质量工程建设项目为抓手，调整专业方向、规划课程设置、改革教学内容，依托国家精品课程群、高等学校教学名师奖获得者、国家级教学团队、国家级实验教学示范中心、大化工类创新人才培养基地以及校外实习基地等优质教学资源，实现高素质创新人才的培养目标。

二、造就一支教学水平高、科研能力强、理工兼备并具有国际视野的师资队伍

1.建设亦理亦工的师资队伍。结构合理的高素质师资队伍是育人的保障。我们坚持“引进与培养相结合、校内与校外相结合”的方针，建设一支理工融合、学缘结构合理的师资队伍。本专业教师的毕业院校既有北京大学、吉林大学、南开大学等综合性较强的院校，也有清华大学、北京化工大学、天津大学等工科背景较强的学校，具有工学硕士或博士学位的教师约占1/3。同时，注重从国内外企业和研究院所引进具有工程技术经验的高层次人才进入教师队伍。采用引进海外知名学者和输送优秀在职青年教师出国进修等多种方式，加强师资队伍的国际化视野，目前应用化学专业教师队伍中具有海外留学经历的占28%。

2.在理工融合的科学研究和技术开发实践中培养师资队伍。应用化学专业教师以国家重大项目为引导，遵循“基于国际学术前沿和国家实际需求凝练科学问题-基础和应用基础研究-工程化及产业化研究”模式开展科研工作，承担了多个国家级项目以及企业委托项目。充分发挥学科专业优势，在发表高水平学术论文的同时，加速科技成果向产业化发展，服务国家经济建设。理工融合的研究思想不仅造就了一支理工融合的师资队伍，也融入教学过程，为学生创新意识的养成创造良好氛围。

3.多种方式增强师资队伍的工程能力。通过聘请企业高层次专家为我校兼职教授、邀请高级技术人员来校授课和讲学交流等方式，充实师资队伍力量。通过定期组织青年教师去大庆石化、辽化、吉化等企业参加工程实践培训和暑期科技服务及社会实践学习团，为青年教师提供深入企业、走进基层的实践机会。这些措施的实施，使教师能够了解企业的实际需求，从而找到与企业结合的科研方向和课题。教师将生产实践中的实际问题、示例引入课堂教学中，学生受益匪浅。

师资队伍在教学和科研工作中不断发展壮大。目前，应用化学专业拥有中科院院士1人，高等学校教学名师奖获得者2人，国家杰出青年基金获得者3人，教育部新（跨）世纪人才6人。“超分子结构功能材料的插层组装”团队被列入教育部长江学者和创新团队发展计划，“工科化学系列课程教学团队”被批准为首批国家级教学团队。

三、构建理工融合的应用化学人才培养方案

基于理工融合、理论与技术结合、知识和能力并重的人才培养理念，构建了以学习知识、培养能力为核心的应用化学专业人才培养方案以及与之相适应的课程体系。应用化学专业课程体系包括：强化理论基础的化学课程群，强化工程意识和培养工程能力的课程群，体现特色的专业方向课程群，拓展性的第二课堂。如图所示。

其中有机化学、物理化学、仪器分析、计算化学、大学化学实验、化工原理等被评为国家精品课程，无机化学、分析化学等被评为校级精品课程；无机化学、有机化学、仪器分析等被评为国家双语示范课程，物理化学等被评为校级双语示范课程。

依据专业发展历史和学科发展趋势，凝练出具有鲜明理工融合特色的分析科学与技术、功能材料科学与技术、有机合成化学和精细化学品化学四个专业方向。其中，分析科学与技术方向是我校应用化学专业的传统特色专业，教师队伍具有优秀的教学实践能力和浓厚的学术研究氛围，在国内外具有良好声誉。该专业方向特色专业课程有分离科学与技术、复杂物质剖析、分析测试质量保证、商品检验基础等，教学内容既包含分析科学领域的基础知识、基础理论，也包含专业技术、技能，还有最新研究成果介绍和技术进展报告等。功能材料科学与技术方向骨干教师主要来源于“化工资源有效利用”国家重点实验室研究人员，这些教师着眼于满足社会需求的无机功能材料设计与开发，已形成了无铅热稳定剂、耐老化沥青紫外阻隔剂、焦化脱硫废液资源化技术等工业化生产技术。产学研一体化的平台成为具有理工融合创新意识的人才培养沃土。

四、构建多方位、立体化人才培养平台

1.构建理科化学基础精品课程平台，强化理科基础。依托首批国家级化学基础课程教学团队和多名教学名师，建设化学基础理论必修课群和选修课群，加强化学基础理论。在教学内容中融入工业实例，强化理论对实践的指导作用。

2.依托校内工科教学平台，强化工程意识。依托化工原理、电工电子和机械工程三个北京市实验教学示范中心，开设化工原理、工程制图、应用电工学、电子电工实习、金工实习等理论与实践课程，使学生具有进行应用性研究和科技开发的工程能力基础。

超分子化学论文范文第5篇

关键词　微电子技术　集成系统　微机电系统　dna芯片

1 引　言

综观人类社会发展的文明史，一切生产方式和生活方式的重大变革都是由于新的科学发现和新技术的产生而引发的，科学技术作为革命的力量，推动着人类社会向前发展。从50多年前晶体管的发明到目前微电子技术成为整个信息社会的基础和核心的发展历史充分证明了“科学技术是第一生产力”。信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，与材料和能源一起是人类社会的重要资源，但对它的利用却仅仅是开始。当前面临的信息革命以数字化和网络化作为特征。数字化大大改善了人们对信息的利用，更好地满足了人们对信息的需求；而网络化则使人们更为方便地交换信息，使整个地球成为一个“地球村”。以数字化和网络化为特征的信息技术同一般技术不同，它具有极强的渗透性和基础性，它可以渗透和改造各种产业和行业，改变着人类的生产和生活方式，改变着经济形态和社会、政治、文化等各个领域。而它的基础之一就是微电子技术。可以毫不夸张地说，没有微电子技术的进步，就不可能有今天信息技术的蓬勃发展，微电子已经成为整个信息社会发展的基石。

50多年来微电子技术的发展历史，实际上就是不断创新的过程，这里指的创新包括原始创新、技术创新和应用创新等。晶体管的发明并不是一个孤立的精心设计的实验，而是一系列固体物理、半导体物理、材料科学等取得重大突破后的必然结果。1947年发明点接触型晶体管、1948年发明结型场效应晶体管以及以后的硅平面工艺、集成电路、cmos技术、半导体随机存储器、cpu、非挥发存储器等微电子领域的重大发明也都是一系列创新成果的体现。同时，每一项重大发明又都开拓出一个新的领域，带来了新的巨大市场，对我们的生产、生活方式产生了重大的影响。也正是由于微电子技术领域的不断创新，才能使微电子能够以每三年集成度翻两番、特征尺寸缩小倍的速度持续发展几十年。自1968年开始，与硅技术有关的学术论文数量已经超过了与钢铁有关的学术论文，所以有人认为，1968年以后人类进入了继石器、青铜器、铁器时代之后硅石时代（silicon age）〖1〗。因此可以说社会发展的本质是创新，没有创新，社会就只能被囚禁在“超稳态”陷阱之中。虽然创新作为经济发展的改革动力往往会给社会带来“创造性的破坏”，但经过这种破坏后，又将开始一个新的处于更高层次的创新循环，社会就是以这样螺旋形上升的方式向前发展。

在微电子技术发展的前50年，创新起到了决定性的作用，而今后微电子技术的发展仍将依赖于一系列创新性成果的出现。我们认为：目前微电子技术已经发展到了一个很关键的时期，21世纪上半叶，也就是今后50年微电子技术的发展趋势和主要的创新领域主要有以下四个方面：以硅基cmos电路为主流工艺；系统芯片（system on a chip，soc）为发展重点；量子电子器件和以分子（原子）自组装技术为基础的纳米电子学；与其他学科的结合诞生新的技术增长点，如mems，dna chip等。

2 21世纪上半叶仍将以硅基cmos电路为主流工艺

微电子技术发展的目标是不断提高集成系统的性能及性能价格比，因此便要求提高芯片的集成度，这是不断缩小半导体器件特征尺寸的动力源泉。以mos技术为例，沟道长度缩小可以提高集成电路的速度；同时缩小沟道长度和宽度还可减小器件尺寸，提高集成度，从而在芯片上集成更多数目的晶体管，将结构更加复杂、性能更加完善的电子系统集成在一个芯片上；此外，随着集成度的提高，系统的速度和可靠性也大大提高，价格大幅度下降。由于片内信号的延迟总小于芯片间的信号延迟，这样在器件尺寸缩小后，即使器件本身的性能没有提高，整个集成系统的性能也可以得到很大的提高。

自1958年集成电路发明以来，为了提高电子系统的性能，降低成本，微电子器件的特征尺寸不断缩小，加工精度不断提高，同时硅片的面积不断增大。集成电路芯片的发展基本上遵循了intel公司创始人之一的gordon e．moore 1965年预言的摩尔定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸缩小倍。在这期间，虽然有很多人预测这种发展趋势将减缓，但是微电子产业三十多年来发展的状况证实了moore的预言[2]。而且根据我们的预测，微电子技术的这种发展趋势还将在21世纪继续一段时期，这是其它任何产业都无法与之比拟的。

现在，0．18微米cmos工艺技术已成为微电子产业的主流技术，0．035微米乃至0．020微米的器件已在实验室中制备成功，研究工作已进入亚0．1微米技术阶段，相应的栅氧化层厚度只有2．0～1．0nm。预计到2010年，特征尺寸为0．05～0．07微米的64gdram产品将投入批量生产。

21世纪，起码是21世纪上半叶,微电子生产技术仍将以尺寸不断缩小的硅基cmos工艺技术为主流。尽管微电子学在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大进展；但还不具备替代硅基工艺的条件。根据科学技术的发展规律，一种新技术从诞生到成为主流技术一般需要20到30年的时间，硅集成电路技术自1947年发明晶体管1958年发明集成电路,到60年代末发展成为大产业也经历了20多年的时间。另外，全世界数以万亿美元计的设备和技术投入，已使硅基工艺形成非常强大的产业能力；同时，长期的科研投入已使人们对硅及其衍生物各种属性的了解达到十分深入、十分透彻的地步，成为自然界100多种元素之最，这是非常宝贵的知识积累。产业能力和知识积累决定了硅基工艺起码将在50年内仍起重要作用，人们不会轻易放弃。

目前很多人认为当微电子技术的特征尺寸在2015年达到0．030～0．015微米的“极限”之后，将是硅技术时代的结束，这实际上是一种误解。且不说微电子技术除了以特征尺寸为代表的加工工艺技术之外，还有设计技术、系统结构等方面需要进一步的大力发展，这些技术的发展必将使微电子产业继续高速增长。即使是加工工艺技术，很多著名的微电子学家也预测，微电子产业将于2030年左右步入像汽车工业、航空工业这样的比较成熟的朝阳工业领域。即使微电子产业步入汽车、航空等成熟工业领域，它仍将保持快速发展趋势，就像汽车、航空工业已经发展了50多年仍极具发展潜力一样。

随着器件的特征尺寸越来越小，不可避免地会遇到器件结构、关键工艺、集成技术以及材料等方面的一系列问题，究其原因，主要是：对其中的物理规律等科学问题的认识还停留在集成电路诞生和发展初期所形成的经典或半经典理论基础上，这些理论适合于描述微米量级的微电子器件，但对空间尺度为纳米量级、空间尺度为飞秒量级的系统芯片中的新器件则难以适用；在材料体系上，sio2栅介质材料、多晶硅／硅化物栅电极等传统材料由于受到材料特性的制约，已无法满足亚50纳米器件及电路的需求；同时传统器件结构也已无法满足亚50纳米器件的要求，必须发展新型的器件结构和微细加工、互连、集成等关键工艺技术。具体的需要创新和重点发展的领域包括：基于介观和量子物理基础的半导体器件的输运理论、器件模型、模拟和仿真软件，新型器件结构，高k栅介质材料和新型栅结构，电子束步进光刻、13nmeuv光刻、超细线条刻蚀，soi、gesi／si等与硅基工艺兼容的新型电路，低k介质和cu互连以及量子器件和纳米电子器件的制备和集成技术等。

3 量子电子器件（qed）和以分子原子自组装技术为基础的纳米电子学将带来崭新的领域

在上节我们谈到的以尺寸不断缩小的硅基cmos工艺技术，可称之为“scaling down”，与此同时我们必须注意“bottom up”。“bottom up”最重要的领域有二个方面：

(1)量子电子器件（qed—quantum electron device）这里包括单电子器件和单电子存储器等。它的基本原理是基于库仑阻塞机理控制一个或几个电子运动，由于系统能量的改变和库仑作用，一个电子进入到一个势阱，则将阻止其它电子的进入。在单电子存储器中量子阱替代了通常存储器中的浮栅。它的主要优点是集成度高；由于只有一个或几个电子活动所以功耗极低；由于相对小的电容和电阻以及短的隧道穿透时间，所以速度很快；且可用于多值逻辑和超高频振荡。但它的问题是制造比较困难，特别是制造大量的一致性器件很困难；对环境高度敏感，可靠性难以保证；在室温工作时要求电容极小（αf），要求量子点大小在几个纳米。这些都为集成成电路带来了很大困难。

因此，目前可以认为它们的理论是清楚的，工艺有待于探索和突破。

(2)以原子分子自组装技术为基础的纳米电子学。这里包括量子点阵列（qca—quantum－dot cellular automata)和以碳纳米管为基础的原子分子器件等。

量子点阵列由量子点组成，至少由四个量子点,它们之间以静电力作用。根据电子占据量子点的状态形成“0”和“1”状态。它在本质上是一种非晶体管和无线的方式达到阵列的高密度、低功耗和实现互连。其基本优势是开关速度快，功耗低，集成密度高。但难以制造，且对值置变化和大小改变都极为灵敏，0．05nm的变化可以造成单元工作失效。

以碳纳米管为基础的原子分子器件是近年来快速发展的一个有前景的领域。碳原子之间的键合力很强，可支持高密度电流，而热导性能类似于金刚石，能在高集成度时大大减小热耗散，性质类金属和半导体，特别是它有三种可能的杂交态，而ge、si只有一个。这些都使碳纳米管（cnt）成为当前科研热点，从1991年发现以来，现在已有大量成果涌现，北京大学纳米中心彭练矛教授也已制备出0．33纳米的cnt并提出“t形结”作为晶体管的可能性。但是问题是如何去生长有序的符合设计性能的cnt器件，更难以集成。

目前“bottom up”的量子器件和以自组装技术为基础的纳米器件在制造工艺上往往与“scaling down”的加工方法相结合以制造器件。这对于解决高集成度cmos电路的功耗制约将会带来突破性的进展。

qca和cnt器件不论在理论上还是加工技术上都有大量工作要做，有待突破，离开实际应用还需较长时日！但这终究是一个诱人探索的领域，我们期待它们将创出一个新的天地。

4 系统芯片（system on a chip）是21世纪微电子技术发展的重点

在集成电路（ic）发展初期，电路设计都从器件的物理版图设计入手，后来出现了集成电路单元库（cell－lib），使得集成电路设计从器件级进入逻辑级，这样的设计思路使大批电路和逻辑设计师可以直接参与集成电路设计，极大地推动了ic产业的发展。但集成电路仅仅是一种半成品，它只有装入整机系统才能发挥它的作用。ic芯片是通过印刷电路板（pcb）等技术实现整机系统的。尽管ic的速度可以很高、功耗可以很小，但由于pcb板中ic芯片之间的连线延时、pcb板可靠性以及重量等因素的限制，整机系统的性能受到了很大的限制。随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、移动化的发展，系统对电路的要求越来越高，传统集成电路设计技术已无法满足性能日益提高的整机系统的要求。同时，由于ic设计与工艺技术水平提高，集成电路规模越来越大，复杂程度越来越高，已经可以将整个系统集成为一个芯片。目前已经可以在一个芯片上集成108－109个晶体管，而且随着微电子制造技术的发展，21世纪的微电子技术将从目前的3g时代逐步发展到3t时代（即存储容量由g位发展到t位、集成电路器件的速度由ghz发展到灯thz、数据传输速率由gbps发展到tbps，注：1g=109、1t=1012、bps：每秒传输数据位数）。

正是在需求牵引和技术推动的双重作用下，出现了将整个系统集成在一个微电子芯片上的系统芯片（system on a chip，简称soc）概念。

系统芯片（soc）与集成电路（ic）的设计思想是不同的，它是微电子设计领域的一场革命，它和集成电路的关系与当时集成电路与分立元器件的关系类似，它对微电子技术的推动作用不亚于自50年代末快速发展起来的集成电路技术。

soc是从整个系统的角度出发，把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个（或少数几个）芯片上完成整个系统的功能，它的设计必须是从系统行为级开始的自顶向下（top－down）的。很多研究表明，与ic组成的系统相比，由于soc设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况，可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标。例如若采用soc方法和0．35μm工艺设计系统芯片,在相同的系统复杂度和处理速率下，能够相当于采用0．18～0.25μm工艺制作的ic所实现的同样系统的性能；还有，与采用常规ic方法设计的芯片相比,采用soc设计方法完成同样功能所需要的晶体管数目约可以降低l～2个数量级。

对于系统芯片（soc）的发展，主要有三个关键的支持技术。

（1）软、硬件的协同设计技术。面向不同系统的软件和硬件的功能划分理论（functional partition theory），这里不同的系统涉及诸多计算机系统、通讯系统、数据压缩解压缩和加密解密系统等等。

（2）ip模块库问题。ip模块有三种,即软核，主要是功能描述；固核，主要为结构设计；和硬核，基于工艺的物理设计、与工艺相关，并经过工艺验证过的。其中以硬核使用价值最高。cmos的cpu、dram、sram、e2prom和flash memory以及a／d、d／a等都可以成为硬核。其中尤以基于深亚微米的新器件模型和电路模拟为基础，在速度与功耗上经过优化并有最大工艺容差的模块最有价值。现在,美国硅谷在80年代出现无生产线（fabless)公司的基础上，90年代后期又出现了一些无芯片（chipless）的公司,专门销售ip模块。

（3）模块界面间的综合分析技术,这主要包括ip模块间的胶联逻辑技术（glue logic technologies）和ip模块综合分析及其实现技术等。

微电子技术从ic向soc转变不仅是一种概念上的突破,同时也是信息技术新发展的里程碑。通过以上三个支持技术的创新,它必将导致又一次以系统芯片为主的信息技术上的革命。目前，soc技术已经崭露头角，21世纪将是soc技术真正快速发展的时期。

在新一代系统芯片领域，需要重点突破的创新点主要包括实现系统功能的算法和电路结构两个方面。在微电子技术的发展历史上,每一种算法的提出都会引起一场变革，例如维特比算法、小波变换等均对集成电路设计技术的发展起到了非常重要的作用,目前神经网络、模糊算法等也很有可能取得较大的突破。提出一种新的电路结构可以带动一系列的应用,但提出一种新的算法则可以带动一个新的领域,因此算法应是今后系统芯片领域研究的重点学科之一。在电路结构方面,在系统芯片中，由于射频、存储器件的加入，其中的电路结构已经不是传统意义上的cmos结构，因此需要发展更灵巧的新型电路结构。另外，为了实现胶联逻辑（glue logic）新的逻辑阵列技术有望得到快速的发展,在这一方面也需要做系统深入的研究。

5 微电子与其他学科的结合诞生新的技术增长点

微电子技术的强大生命力在于它可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。这种技术一旦与其它学科相结合,便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点，这方面的典型例子便是mems（微机电系统）技术和dna生物芯片。前者是微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的，后者则是与生物工程技术结合的产物。

微电子机械系统不仅是微电子技术的拓宽和延伸,它将微电子技术和精密机械加工技术相互融合，实现了微电子与机械融为一体的系统。mems将电子系统和外部世界联系起来，它不仅可以感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号，把这些信号转换成电子系统可以认识的电信号，而且还可以通过电子系统控制这些信号，发出指令并完成该指令。从广义上讲，mems是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统。mems技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域，它几乎涉及到自然及工程科学的所有领域，如电子技术、机械技术、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等〖3〗。

mems的发展开辟了一个全新的技术领域和产业。它们不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统所不能完成的任务。正是由于mems器件和系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异及功能强大等传统传感器无法比拟的优点,因而mems在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。例如微惯性传感器及其组成的微型惯性测量组合能应用于制导、卫星控制、汽车自动驾驶、汽车防撞气囊、汽车防抱死系统（abs）、稳定控制和玩具；微流量系统和微分析仪可用于微推进、伤员救护；信息mems系统将在射频系统、全光通讯系统和高密度存储器和显示等方面发挥重大作用；同时mems系统还可以用于医疗、光谱分析、信息采集等等。现在已经成功地制造出了尖端直径为5μm的可以夹起一个红细胞的微型镊子，可以在磁场中飞行的象蝴蝶大小的飞机等。

mems技术及其产品的增长速度非常之高，目前正处在技术发展时期，再过若干年将会迎来mems产业化高速发展的时期。2000年，全世界mems的市场达到120到140亿美元，而带来的与之相关的市场达到1000亿美元。

目前，mems系统与集成电路发展的初期情况极为相似。集成电路发展初期，其电路在今天看来是很简单的，应用也非常有限，以军事需求为主,但它的诱人前景吸引了人们进行大量投资，促进了集成电路飞速发展。集成电路技术的进步,加快了计算机更新换代的速度，对cpu和ram的需求越来越大,反过来又促进了集成电路的发展。集成电路和计算机在发展中相互推动，形成了今天的双赢局面，带来了一场信息革命。现阶段的微机电系统专用性很强，单个系统的应用范围非常有限,还没有出现类似于cpu和ram这样量大面广的产品。随着微机电系统的进步，最后将有可能形成像微电子技术一样有广泛应用前景的新产业，从而对人们的社会生产和生活方式产生重大影响。

当前mems系统能否取得更更大突破，取决于两方面的因素：第一是在微系统理论与基础技术方面取得突破性进展，使人们依靠掌握的理论和基础技术可以高效地设计制造出所需的微系统；第二是找准应用突破口，扬长避短，以特别适合微系统应用的重大领域为目标进行研究,取得突破，从而带动微系统产业的发展。在mems发展中需要继续解决的问题主要有：mems建模与设计方法学研究；三维微结构构造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力学和热学研究；mems的表征与计量方法学；纳结构与集成技术等。

微电子与生物技术紧密结合诞生的以dna芯片等为代表的生物芯片将是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。它是以生物科学为基础，利用生物体、生物组织或细胞等的特点和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，并与工程技术相结合进行加工生产，它是生命科学与技术科学相结合的产物。具有附加值高、资源占用少等一系列特点，正日益受到广泛关注。目前最有代表性的生物芯片是dna芯片。

采用微电子加工技术，可以在指甲盖大小的硅片上制作出包含有多达万种dna基因片段的芯片。利用这种芯片可以在极快的时间内检测或发现遗传基因的变化等情况，这无疑对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。

dna芯片的基本思想是通过生物反应或施加电场等措施使一些特殊的物质能够反映出某种基因的特性从而起到检测基因的目的。目前stanford和affymetrix公司的研究人员已经利用微电子技术在硅片或玻璃片上制作出了dna芯片〖4〗。他们制作的dna芯片是通过在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽，然后在沟槽中覆盖一层dna纤维。不同的dna纤维图案分别表示不同的dna基因片段，该芯片共包括6000余种dna基因片段。dna（脱氧核糖核酸）是生物学中最重要的一种物质，它包含有大量的生物遗传信息，dna芯片的作用非常巨大，其应用领域也非常广泛：它不仅可以用于基因学研究、生物医学等，而且随着dna芯片的发展还将形成微电子生物信息系统，这样该技术将广泛应用到农业、工业、医学和环境保护等人类生活的各个方面，那时，生物芯片有可能象今天的ic芯片一样无处不在。

目前的生物芯片主要是指通过平面微细加工技术及超分子自组装技术，在固体芯片表面构建的微分析单元和系统，以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞以及其它生物组分的准确、快速、大信息量的筛选或检测。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具体实现技术、基于生物芯片的生物信息学以及高密度生物芯片的设计、检测方法学等等。

6 结　语

在微电子学发展历程的前50年中，创新和基础研究曾起到非常关键的决定性作用。而随着器件特征尺寸的缩小、纳米电子学的出现、新一代soc的发展、mems和dna芯片的崛起，又提出了一系列新的课题，客观需求正在“召唤”创新成果的诞生。

回顾20世纪后50年，展望21世纪前50年，即百年的微电子科学技术发展历程，使我们深切地感受到，世纪之交的微电子技术对我们既是一个重大的机遇，也是一个严峻的挑战，如果我们能够抓住这个机遇，立足创新，去勇敢地迎接这个挑战，则有可能使我国微电子技术实现腾飞，在新一代微电子技术中拥有自己的知识产权，促进我国微电子 产业的发展，为迎接21世纪中叶将要到来的伟大的民族复兴奠定技术基础，以重铸中华民族的辉煌！

参考文献

[1]s.m.sze:lecture note at peking university,four decades of developments in microelectronics:achievements and challenges.

[2]bob schaller.the origin,nature and lmplication of“moore’s law”,http///research/barc/gray/moore.law.html.1996.

[3]张兴、郝一龙、李志宏、王阳元。跨世纪的新技术－微电子机械系统。电子科技导报，1999，4：2

[4]nicholas wade where computers and biology meet:making a dna chip.new york times,april 8,1997