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    “局域场下的高分辨分子成像及化学精准测量”重大项目指南

    日期 2017-07-12   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

      如何实现在单分子尺度上揭示分子的结构和物性、分子间相互作用本质以及分子化学反应机理是现代化学发展的核心科学问题之一。这不但对实验技术发展是一个重大的挑战,也是丰富和发展基本化学理论的重要机遇。本重大项目将进一步发展基于探针的显微技术以及与光学结合的局域场实空间高分辨成像技术,实现分子间弱相互作用、分子间电子和能量转移、分子基元和固液界面化学反应过程等的极限探测和精准测量,发展局域场下的分子响应理论,实现局域场对化学反应的精准调控,从而保持我国在高分辨分子成像技术等方面的国际领先地位。

      一、科学目标

      发展基于局域场的先进高分辨分子成像及精准测量技术,测量精度达到或者超出同期国际最好水平。发展局域场与分子相互作用的新理论和计算方法,发现新现象,提出新概念,建立新技术。实现亚纳米尺度下分子的化学识别、分子间相互作用的高分辨可视化表征、化学反应过程的准确跟踪;实现局域场诱导下的可控化学反应,精准控制分子的成、断键过程,有效提高化学反应的产率和选择性。

      二、研究内容

      (一)局域场新原理和新方法。

      发展高精度光学和力学成像计算模拟方法,发展局域场和分子体系相互作用的基本理论和计算方法。揭示局域场下电子、自旋、振动等跃迁的选择规律,提出新型的高精度成像技术方案,发展研究化学反应过程的多尺度理论和计算方法,形成具有自主产权的软件包。

      (二)局域场光学成像技术与精准测量。

      进一步发展将具有超高空间分辨的扫描隧道显微技术与单光子光学检测相结合的局域场联用技术,拓展对分子纳米结构的光学与反应特性的表征手段;在单分子的化学识别、单分子与纳腔等离激元以及金属纳米结构的耦合、分子间的偶极相互作用和振动相互作用以及单分子尺度的能量转移等方面实现突破;利用局域场调控分子体系自旋轨道耦合,突破现有理论下的光电转换效率量子极限,建立新型分子发光体系以及单光子光源技术。

      (三)局域场力学成像技术与精准测量。

      发展高灵敏和高空间分辨的局域力场测量与成像技术,实现作用力和隧道电流的同步探测;研究单原子尺度磁性和相关电子自旋态的结构调制作用;实现表面三维力场和势能面的测量与理论模拟;实现分子间弱相互作用,如卤键、动态共价键的键能精确测量。

      (四)局域场诱导的表面分子反应技术与精准测量。

      通过将化学键分辨的分子成像技术与原位的局域场激发相结合,系统研究以表面为载体的分子组装和化学反应的规律,实现局域外场激发单分子反应过程的识别和调控、反应产物和中间态的鉴别与操纵、及单体分子(特别是功能分子)在不同表面上的精准可控聚合。

      (五)局域场调控的电化学反应技术与精准测量。

      建立和发展能稳定工作于多种外场并实现固液界面化学反应过程原位表征的高灵敏局域场针尖增强拉曼技术。在单分子水平实时原位观察固液界面的化学反应过程,从纳米尺度和分子水平建立固液界面化学反应的构效关系。探索针尖末端形成的高局域场增强对固液界面的化学反应的调控机制,研究高效的能源转换过程。

      三、申请注意事项

      (一)申请书的附注说明选择“局域场下的高分辨分子成像及化学精准测量”(以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理)

      (二)申请人申请的直接费用预算不得超过1700万元/项(含1700万元/项)。

      (三)本项目由化学科学部负责受理。




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