中国科学期刊发布了数篇关于介绍化学学科规划和布局概况，其中包含了申请代码变更的介绍。国家自然科学基金委化学学部官网公开了这些论文。下面梳理了合成化学、材料化学、能源化学、化学理论与机制四个学科申请代码变更情况

合成化学

原学科申请代码介绍

2018年启动的以科学问题为导向构建的合成化学领域共包括7个二级代码以及39个三级代码(表1), 基本涵盖了合成化学领域的研究内容, 在三年来的项目申请和管理中发挥了积极作用.

表 1  2018~2020年期间自然科学基金委化学学部所使用的合成化学申请代码

根据合成化学“十四五”及中长期发展规划的指导, 遵循基金管理服务与优化学科布局的原则, 2018~2020年的申请代码结构仍面临一些挑战, 存在以下问题:

(1) 原有7个二级申请代码之间的内在逻辑关系有待进一步梳理与厘清;

(2) 原有代码体系对学科方向的覆盖仍需扩充, 面向物质功能、理论基础等研究方向未充分体现, 如“功能分子/材料的合成”与“结构与反应机制”等尚未囊括;

(3) 原有部分申请代码的内涵有待优化, 如“B0102无机合成”与“B0103有机合成”包含的研究方向较多, 需要进一步细分;

(4) 原有代码的项目申请量分布有待优化, 存在个别代码申请量过多或太少, 如“B0103有机合成”的申请量尤为突出, 而“B010704原子与步骤经济性反应”申请量较低.

申请代码调整情况介绍

围绕合成化学发展的三条主线, 化学科学部进一步优化了合成化学领域的申请代码(B01). 新的申请代码下设13个二级代码, 70个研究方向(表2). 下面就申请代码的调整情况进行简要说明, 供相关人员参考.

表 2  自然科学基金委化学学部于2021年启用的合成化学申请代码及研究方向

(1) 元素化学(B0101)

本申请代码继承了原二级申请代码“B0101元素化学”及相应的三级申请代码, 对应于规划中2.2.1部分中的“元素化学(或元素化合物)”.

研究方向具体包括: d、f区元素化学、主族元素化学、有机磷化学、有机硅化学、有机硼化学、有机氟化学、其他元素有机化学.

(2) 配位化学(B0102)

本申请代码继承了原二级申请代码“B0105配位合成化学”及相应的三级申请代码, 将“配位聚合物”(原B010505)调整为“配位聚合物与金属有机框架”, 新增“模拟酶与仿生合成”. 对应于规划中2.2.1部分中的“金属配合物”.

具体研究方向包括: 金属有机化学、配位聚合物和金属有机框架、溶液配位化学、配位反应(过程)、模拟酶与仿生合成、功能配合物化学.

(3) 团簇与纳米化学(B0103)

本申请代码继承了原三级申请代码“B010205纳米与团簇化学”, 并进一步丰富了该代码下的具体研究内容. 对应于规划中2.2.1部分中的“团簇化合物”与“纳米结构”.

具体研究方向: 金属团簇、金属有机簇、多酸和金属氧簇、非金属团簇、其他团簇、纳米碳材料、纳米材料的合成及机理、纳米材料的表界面化学、纳米材料的相态和晶相、纳米材料的缺陷化学、纳米材料的组装及集成、纳米复合材料、纳米多孔材料、纳米薄膜材料、纳米及单原子催化材料、纳米生物医学材料、纳米光催化和电催化材料、纳米功能材料.

(4) 无机合成(B0104)

本申请代码继承了原二级申请代码“B0102无机合成”及三级申请代码“B010201无机固相合成”、“B010203非常规条件下无机合成”和“B010204晶体生长化学”, 新增“无机合成新方法”和“表界面合成化学”. 对应于规划中2.2.1部分中的“固体结构”与2.2.2部分中的“固体合成”、“表界面合成化学”以及2.2.3部分的“固体中的反应与相变机制”.

具体研究方向包括: 无机固相合成、晶体生长化学、无机合成新方法、表界面合成化学、非常规条件下合成.

(5) 催化合成反应(B0105)

本申请代码继承了原三级申请代码“B010303金属催化合成反应”和“B010304有机小分子催化”. 对应于规划中2.2.2部分中的“催化合成反应”.

具体研究方向包括: 金属催化合成反应、有机小分子催化.

(6) 不对称合成(B0106)

本申请代码继承了原三级申请代码“B010305不对称合成”, 新增了“不对称金属催化合成反应”和“不对称有机小分子催化”. 对应于规划中2.2.2部分中的“催化合成反应”.

具体研究方向包括: 不对称金属催化合成反应、不对称有机小分子催化、不对称合成.

(7) 天然产物全合成(B0107)

本申请代码继承了原三级申请代码“B010306天然产物全合成”. 对应于规划中2.2.1部分中的“生物活性分子与天然产物”.

具体研究方向包括: 天然产物全合成.

(8) 新反应与新试剂(B0108)

本申请代码为新增申请代码, 新增研究方向包括“新型有机试剂”和“有机合成新反应”.

具体研究方向包括: 新型有机试剂、有机合成新反应.

(9) 高分子合成(B0109)

本申请代码继承了原二级申请代码“B0104高分子合成”及三级申请代码“聚合反应与方法”与“高分子精准合成”, 新增“高分子合成”、“聚合物拓扑结构”与“聚合物的化学反应”. 对应于规划中2.2.1部分的“高分子”、2.2.2部分的“聚合、解聚反应与方法”与2.2.3部分的“聚合物反应机制”.

具体研究方向包括: 高分子合成、聚合反应与方法、高分子精准合成、聚合物拓扑结构、聚合物的化学反应.

(10) 超分子化学(B0110)

本申请代码继承并调整了原二级申请代码“B0106超分子化学与组装”, 保留了“B010601组装基元”, 将原三级申请代码“B010602非共价相互作用于组装方法”与“B010603动态共价键化学”合并为研究方向“非共价相互作用和动态共价键”, 将原三级申请代码“B010604组装过程的动态调整”调整为“组装方法与机制”, 将原三级申请代码“B010605超分子复合物与聚合物”调整为“超分子组装结构”, 将原三级申请代码“B010606生命功能体系的组装”调整为研究方向“生物超分子体系”, 新增“功能超分子体系”. 对应于规划中2.2.1部分的“超分子组装结构”、2.2.2部分的“表界面合成化学”与2.2.3部分的“超分子组装机制”.

具体研究方向包括: 组装基元、非共价相互作用和动态共价键、组装方法与机制、超分子组装结构、功能超分子体系、生物超分子体系.

(11) 仿生与绿色合成(B0111)

将原二级申请代码“B0107绿色合成”调整为新的申请代码“仿生与绿色合成”, 继承了原三级申请代码“B010701生物催化与生物转化”、“B010702模拟酶与仿生合成”、“B010705可再生资源化学”、“B010706温和条件下的化学转化”, 将原三级申请代码“B010703光化学合成”调整为“光化学与电化学合成”, 将原三级申请代码“B010704原子与步骤经济性反应”作为关键字并入“温和条件下的化学转化”. 对应于规划中2.2.2部分的“生物合成”、“仿生合成”与“再生资源化学与循环化学”.

具体研究方向包括: 生物催化与生物转化、模拟酶与仿生合成、光化学与电化学合成、可再生资源化学、温和条件下的化学转化.

(12) 功能分子/材料的合成(B0112)

本申请代码为新增代码, 并继承了原三级申请代码“B010206功能无机分子的设计与合成”、“B010307功能有机分子的设计与合成”. 合成化学的重要价值之一在于创制具有特殊物理化学性质与材料功能的分子和物质, 该新增代码的主旨在于发展先进、高效、精确的合成方法与策略, 在分子、超分子水平上构筑具有光、电、磁、热、声、力、超导、分离、催化、生物医用等特殊功能的分子基材料, 认识与理解功能分子从分子尺度到宏观尺度的性能演变和关联, 因此该新增代码对应于规划中2.2部分中的所有相关研究内容.

具体研究方向包括: 电功能导向分子/材料合成、光功能导向分子/材料合成、磁功能导向分子/材料合成、储能导向分子/材料合成、薄膜及分离功能分子/材料合成、生物及医用分子/材料合成、智能及特种功能材料.

(13) 结构与反应机制(B0113)

本申请代码为新增代码, 将原三级申请代码“B010302活性中间体”调整为“反应活性中间体的结构及反应性”, 新增“结构表征方法与理论”、“反应机制及表征方法”. 由于合成化学的结构表征与机制的目的是揭示合成化学反应基元反应步骤的机制——包括反应过程中的电子转移和化学键断裂与形成机制, 总结规律并建立合成化学的科学理论, 为化学合成反应的精准调控、新化学反应的理性设计提供实验依据和理论基础, 因此该新增代码对应于规划中2.2.3部分中所有相关研究内容.

具体研究方向包括: 结构表征方法与理论、反应机制及表征方法、反应活性中间体的结构及反应性.

材料化学

原申请代码介绍

2018年启用的以科学问题导向构建的“材料化学与能源化学”学科(原申请代码: B05)共包含10个二级代码, 其中材料化学领域包含6个二级代码、31个三级代码, 详见表1.

表 1  “材料化学与能源化学”学科中材料化学领域申请代码

申请代码调整情况介绍

根据材料化学“十四五”及中长期发展规划的主要内容, 上述申请代码仍面临一些挑战, 较为突出的问题包括: (1) 代码体系对学科方向的覆盖仍需扩充, 如材料化学表征与机制研究尚未体现在申请代码中; (2) 学科面向前沿和面向需求的内在特征仍有待加强, 如医用、信息、生态环境及特种功能材料等前沿交叉领域尚未在申请代码中体现; (3) 代码间颗粒度不一致, 个别代码申请量过多或过少, 如“B0504 复合与杂化材料化学”的申请量尤为突出, 而“B0503 有机高分子结构材料化学”的申请量较低; (4) 部分申请代码内涵仍需优化, 如“B050205 光电磁功能分子”包含的研究方向较多,不利于学科管理和资助工作.

化学科学部围绕材料化学发展的三条主线进一步优化了材料化学学科的申请代码, 设立了“材料化学”学科(申请代码: B05), 下设11个二级代码, 54个研究方向. 本次代码调整体现了新时代科学基金申请代码的特点, 体现了前沿新方向和学科发展空间. 调整后的申请代码仅含有二级代码, 不再设立三级代码, 新的申请代码将于2021年启用. 下面就申请代码内涵进行简要介绍, 供项目申请人参考.

(1) 先进表征与理论机制(B0501)

材料理性设计、结构表征与机制. 本代码为新增代码; 对应于规划中的2.2.3部分.

研究方向具体包括: 材料设计与分子创制、反应状况下原位表征与机制、使役状况下材料结构与机制、器件层次上表界面结构与表征、结构表征技术与解析新方法.

(2) 无机功能材料化学(B0502)

无机功能材料的设计、凝聚态调控和功能拓展. 本代码继承了原二级代码“B0501 无机与纳米材料化学”及相应的三级代码, 新增“无机生物材料化学”作为研究方向.

研究方向具体包括: 晶态固体材料化学、非晶态材料化学、纳米材料化学、多孔与膜材料化学、团簇材料化学、分子基材料化学、无机生物材料化学.

(3) 有机功能材料化学(B0503)

有机功能材料的设计合成、结构调控和功能探索. 考虑到有机功能材料在材料化学体系中的基础作用, 此次代码调整将原代码中三级代码“B050205 光电磁功能分子”和二级代码“B0510 能量转换材料化学”中的有机功能材料部分升级为该二级代码.

研究方向具体包括: 电功能有机材料化学、光功能有机材料化学、磁功能有机材料化学、能量转换材料化学.

(4) 高分子功能材料化学(B0504)

高分子功能材料的导向设计、合成和性能调控. 本代码继承了原二级代码“B0502 有机高分子功能材料化学”及相应的三级代码、二级代码“B0510 能量转换材料化学”中的高分子功能材料部分.

研究方向具体包括: 分离功能高分子、导热与耐热功能高分子、光电磁功能高分子、医用与生物功能高分子.

(5) 复合与杂化材料化学(B0505)

复合与杂化材料的制备、结构表征和界面化学问题. 本代码继承了原二级代码“B0504 复合与杂化材料化学”及相应的三级代码, 将原来三级代码中的“B050406 柔性与可穿戴材料化学”调整到其他代码.

研究方向具体包括: 金属基复合材料化学、无机复合材料化学、高分子基复合材料化学、有机-无机杂化材料化学、复合与杂化界面化学.

(6) 智能与仿生材料化学(B0506)

面向智能和仿生材料的价键、结构与功能调控. 本代码继承了原二级代码“B0505 智能与仿生材料化学”及相应的三级代码, 新增原三级代码“B050406 柔性与可穿戴材料化学”作为研究方向.

研究方向具体包括: 软物质材料化学、智能响应材料化学、结构仿生材料化学、功能仿生材料化学、柔性材料化学.

(7) 医用材料化学(B0507)

医用功能导向的材料设计、结构组装与性能调控. 本代码为新增代码, 并升级了原三级代码“B050202 生物医用高分子”和“B050203 药物传输与缓释”中医用材料相关部分作为研究方向.

研究方向具体包括: 组织工程材料化学、载体与控释材料化学、植入与介入材料化学、成像与诊疗材料化学、医用粘合材料化学、医用包装材料化学.

(8) 信息材料化学(B0508)

先进信息材料的合成、电子级纯化和电子功能拓展. 本代码为新增代码, 并升级了原三级代码“B050205 光电磁功能分子”和二级代码“B0510 能量转换材料化学”中信息材料相关部分作为研究方向.

研究方向具体包括: 高纯电子材料化学、器件界面材料化学、介电与电子封装材料化学、感光与光刻材料化学、生物电子材料化学、量子信息材料化学.

(9) 生态环境材料化学(B0509)

生态环境友好材料的化学改性与功能调控. 本代码为新增代码, 并升级了原二级代码“B0503 有机高分子结构材料化学”中生态环境材料相关部分作为研究方向.

研究方向具体包括: 天然高分子材料化学、绿色转化材料化学、可降解材料化学、材料回收与循环利用化学

(10) 含能材料化学(B0510)

含能材料的设计合成、能量密度与安全性化学调控. 本代码继承了原二级代码“B0506 含能材料化学”及相应的三级代码.

研究方向具体包括: 含能分子设计与合成、含能材料性能调控与安全性评价.

(11) 特种功能材料化学(B0511)

多功能材料和特种材料的分子设计、合成与性能调控. 本代码为新增代码, 并升级了原三级代码“B050205 光电磁功能分子”和二级代码“B0503 有机高分子结构材料化学”中多功能和高性能材料相关部分作为研究方向.

研究方向具体包括: 多功能材料与器件、吸波材料化学、耐烧蚀与阻燃材料化学、防腐与密封材料化学、特种防护材料化学、极端使役材料化学.

能源化学

现有能源化学学科申请代码介绍

2018年启用的“材料化学与能源化学”(B05)共包含10个二级申请代码, 其中能源化学领域包含4个二级申请代码、20个三级申请代码(表1).

表 1  “材料化学与能源化学”学科中能源化学领域申请代码

 学科申请代码调整情况介绍

面对日新月异的研究工作和不断细分的研究方向, 目前的学科申请代码结构在基金管理中也面临着一些挑战, 较为突出的问题包括: (1) 4个二级申请代码之间的内在逻辑关系仍需进一步梳理; (2) 申请代码覆盖度仍需进一步完善, 如: 热能/机械能等与化学能之间的转化、能源材料数据设计等尚未体现; (3) 部分二级申请代码与三级申请代码的对应关系仍需加强, 如: 二级申请代码“B0508 电化学能源化学”下设置了三级申请代码“B050804 太阳能电池”, 但从项目受理情况看, 目前太阳能电池研究主要基于光电转化过程, 较少涉及电化学科学内容.

因此, 有必要进一步优化能源化学学科申请代码. 2020年, 化学科学三处以能源化学“十四五”及中长期发展规划为指导, 按照“源于知识体系逻辑结构、促进知识与应用融通”的原则, 围绕能源化学发展的三条主线, 在“继承-发展”原有申请代码基础上编制了新的申请代码, 于2021年启用. “能源化学”(B09)下设8个二级申请代码, 下面就申请代码内涵及其调整情况进行简要介绍, 供项目申请人参考.

1 氢能源化学(B0901)

面向以氢元素为核心构建的能源化学体系. 考虑到氢能在清洁能源结构中的重要作用, 此次申请代码调整过程中将原申请代码中三级申请代码“B050901 氢能源化学”升级为二级申请代码; 本申请代码对应于规划1.2.1.1部分.

研究方向具体包括: 制氢、储氢材料与化学、化学固氮与转化、氢能转化.

2 碳基能源化学(B0902)

面向以碳元素为核心构建的能源化学体系. 本申请代码继承了原二级申请代码“B0507 碳基能源化学”及相应的三级申请代码. 另外, 将原三级申请代码“B050905 生物质能源化学”调整进入该二级申请代码, 新增前沿研究方向“合成气化学”; 本申请代码对应于规划中1.2.1.2~1.2.1.4部分.

研究方向具体包括: 煤转化化学基础、石油资源化学、天然气活化与转化、二氧化碳化学转化、生物质能源化学、合成气化学.

3 热能源化学(B0903)

面向热能与化学能相互转化的能源化学体系. 本申请代码为新增申请代码, 对应于规划中1.2.2.3部分.

研究方向具体包括: 燃烧化学、化学链燃烧、高温水热解、热化学利用.

4 机械能源化学(B0904)

面向机械能与化学能相互转化的能源化学体系. 本申请代码为新增申请代码, 对应于规划中1.2.2.4部分.

研究方向具体包括: 机械能-电能转化、机械能-化学能转化.

5电能源化学(B0905)

面向电能与化学能相互转化的能源化学体系. 本申请代码继承了原二级申请代码“B0508 电化学能源化学”, 将原来三级申请代码中的“B050804 太阳能电池”调整到其他申请代码, 新增“液流电池”、“电能-化学能转化”; 对应于规划中1.2.2.1部分.

研究方向具体包括: 超级电容器、燃料电池、液流电池、锂(钠)离子电池、锂(钠)硫电池、金属-空气电池、其他电池、电池回收化学、电能-化学能转化. 其中, “其他电池”包括多价态离子电池、锌电池、镁电池、钙电池、铝电池、浓差电池、纤维状电池、水性可充电池、柔性电池、微型电池、镍氢电池、铅酸电池、热化学电池、全固态电池等.

6光能源化学(B0906)

面向光能与化学能相互转化的能源化学体系. 本申请代码继承了原三级申请代码“B050902 人工光合过程”、“B050904 太阳能化学利用”, 另外, 将原三级申请代码“B050804 太阳能电池”调整进入该二级申请代码; 对应于规划中1.2.2.2部分.

研究方向具体包括: 人工光合过程、太阳能化学利用、有机聚合物光伏电池、钙钛矿类光伏电池、其他光伏电池. 其中, “其他光伏电池”包括染料敏化光伏电池、聚合物-量子点杂化光伏电池、量子点光伏电池、薄膜光伏电池等.

7极端环境能源化学(B0907)

面向特殊应用场景的能源化学体系. 本申请代码为新增申请代码.

研究方向具体包括: 深空能源化学、深海能源化学、深地能源化学、其他极端环境能源化学. 其中, “其他极端环境能源化学”包括高盐、高湿、高压、高腐蚀、真空、强磁场、强辐射等特殊条件.

8能源材料化学(B0908)

面向材料化学与能源化学的交叉研究领域. 本申请代码继承了原二级申请代码“B0510 能量转换材料化学”及相应的三级申请代码, 新增“机械能转换材料化学”、“核能材料化学”、“能源材料数据与设计”.

研究方向具体包括: 储能相变材料化学、光电转换材料化学、热电转换材料化学、光热转换材料化学、机械能转换材料化学、其他能量转换材料化学、核能材料化学、能源材料数据与设计. 其中, “其他能量转换材料化学”包括磁光转化、磁热转化、光化学能量转换材料等; “核能材料化学”包括锕系材料化学、氘氚化学、稀土催化材料化学、稀土材料化学、反应堆材料化学、辐射材料化学等.

化学理论与机制

原学科申请代码介绍

自2018年启用的化学理论与机制领域(申请代码: B03)共包括8个二级代码以及42个三级代码(详见表1). 此两级申请代码基本涵盖了化学理论与机制的研究内容, 在近三年的项目申请和管理中发挥了积极作用.

表 1  2018~2020年期间自然科学基金委化学学部所使用的原化学理论与机制申请代码

申请代码调整情况介绍

在化学理论与机制“十四五”及中长期发展规划的指导下, 遵循基金管理服务与优化学科布局的原则, 目前化学理论与机制领域申请代码结构在基金管理中仍面临一些挑战, 存在以下问题:

(1) 原有8个二级申请代码之间的内在逻辑关系仍需进一步梳理与厘清;

(2) 原有部分申请代码的内涵有待优化. 如“ B0301理论与计算化学”包含理论与方法的发展和应用, 这两部分研究的侧重点和研究手段有较大区别, 因此把这两部分进行了划分; “B030105化学程序与软件”是化学理论与计算研究的重要工具, 一直以来都得不到重视, 为鼓励冷门领域和“坐冷板凳”的研究, 将原有三级代码调整为二级代码; “B0306化学反应机制”下设置了三级申请代码“B030605单分子电子学”和“B030606分子磁学”, 但从项目受理情况看, 二者与反应机制内容并不相符, 因此进行了适当调整.

(3) 原有代码体系对学科方向的覆盖仍需扩充, 如面向前沿的人工智能等研究方向未充分体现.

基于上述考虑, 化学科学部进一步优化了化学理论与机制领域的申请代码(B03). 新的申请代码下设11个二级代码, 下面就申请代码内涵及其调整情况进行简要介绍, 供项目申请人参考.

(1) 化学理论与方法(B0301)

本申请代码继承了原二级申请代码“B0301理论与计算化学”中的3个三级申请代码及其研究方向: 量子化学(B030101), 化学统计力学(B030102)和化学动力学理论(B030103).

(2) 化学模拟与应用(B0302)

本申请代码继承了原二级申请代码“B0301理论与计算化学”中的1个三级申请代码及其研究方向: 计算模拟方法与应用(B030104).

(3) 化学热力学(B0303)

本申请代码继承了原二级申请代码“B0303化学热力学”中的三级申请代码及其研究方向.

(4) 化学动力学(B0304)

本申请代码继承了原二级申请代码“B0303化学动态学”中的三级申请代码及其研究方向.

(5) 结构化学(B0305)

本申请代码继承了原二级申请代码“B0304结构化学”中的三级申请代码及其研究方向.

(6) 光化学与光谱学(B0306)

本申请代码继承了原二级申请代码“B0305光化学与光谱学”中的三级申请代码及其研究方向.

(7) 化学反应机制(B0307)

本申请代码继承了原二级申请代码“B0306化学反应机制”中的4个三级申请代码及其研究方向: 理论无机化学(B030601), 无机反应热力学与动力学(B030602), 有机化学反应机制(B030603)和理论与计算有机化学(B030604).

(8) 分子电子学与分子磁学(B0308)

本申请代码继承了原二级申请代码“B0306化学反应机制”中的2个三级申请代码及其研究方向: 单分子电子学(B030605)和分子磁学(B030606).

(9) 高分子物理与高分子物理化学(B0309)

本申请代码继承了原二级申请代码“B0307高分子物理与高分子物理化学”中的三级申请代码及其研究方向.

(10) 化学信息学与人工智能(B0310)

本申请代码继承了原二级申请代码“B0308化学信息学”中的三级申请代码及其研究方向, 并新增了人工智能的研究方向.

(11) 化学程序与软件(B0311)

本申请代码继承了原二级申请代码“B0301理论与计算化学”中的1个三级申请代码及其研究方向: 化学程序与软件(B030105).

内容来源

1：化学理论与机制发展规划概述http://chem.nsfc.gov.cn/Show.aspx?AI=1013

2：国家自然科学基金能源化学发展规划和布局概况http://chem.nsfc.gov.cn/Show.aspx?AI=1026

3：合成化学发展规划概述http://chem.nsfc.gov.cn/Show.aspx?AI=1008

4：国家自然科学基金材料化学学科规划和布局概况http://chem.nsfc.gov.cn/Show.aspx?AI=1010