973项目申报书——2009CB930400-纳米结构材料的程序化组装

项目名称：主要农作物核心种质重要农艺性状单元型区段及互作研究首席科学家：张学勇中国农业科学院作物科学研究所起止年限：2010年1月-2014年8月依托部门：农业部一、研究内容以水稻、小麦、大豆全基因组单元型区段分析及关联分析为切入点，重点研究和筛选控制高产、优质、抗病及水肥高效的优异单元型区段（或基因），揭示其形成基础和遗传本质，阐明不同功能单元型间的互作效应，为三大作物设计育种奠定材料基础。

重点从以下四个方面开展研究：1、种质资源中重要单元型区段的发掘对水稻、小麦、大豆微核心种质中的重要基因组区段进行精细扫描，结合系谱分析，摸清我国育种中稳定传递的单元型区段及其形成和演变过程；通过标记/性状关联分析，明确一些区段所控制的重要性状，系统分析这些单元型区段在核心种质样本中的变异及主要载体（品种）。

2、控制重要性状单元型区段的遗传及互作效应分析以重要单元型区段在核心种质样本中的变异信息为基础，在微核心种质导入系中，系统筛选同一区段不同单元型，评价它们的遗传效应，发掘具有重要育种价值的新变异; 对优良单元型在不同遗传背景下的遗传效应进行比较和评价，筛选和培育正向效应突出、对产量、品质等无负面效应的抗病、水肥高效等重要单元型，为育种提供新的基因资源；通过导入系之间互相杂交，在消除杂合遗传背景效应的基础上，研究单元型之间的互作效应，提出三大作物育种中单元型优化组合模式与实施方案，与育种单位结合，进行组装育种的研究和实践。

3、典型单元型区段基因组成、结构和功能分析在小麦中选择15～20个典型单元型区段，用与其紧密连锁的标记筛选染色体大片段插入文库（BAC文库），构建覆盖相应单元型区段的跨跌群（Contig），并完成序列分析；用候选基因在核心种质群体中进行关联分析，结合大面积推广品种突变体库进行重要农艺性状鉴定，发掘有重要育种价值的功能基因；从DNA 和性状形成两个层面揭示单元型区段的本质，为作物的分子育种提供基因和理论依据；充分利用水稻和大豆的全基因组信息，利用高通量测序设备，对典型材料进行重新测序分析，发掘有重要育种价值的单元型和功能基因。

项目名称：纳米生物材料的合成、组装及在生物医学领域的应用首席科学家：李峻柏国家纳米科学中心起止年限：2009.1至2013.8依托部门：中国科学院一、研究内容拟解决的关键科学问题本项目研究的主要关键科学问题是：通过模拟生物膜的结构与功能，利用分子组装技术制备具有纳米孔隙的生物材料，研究它们在生物体中的兼容性，作为药物支架如何担载和释放药物及在体外的稳定性，确定其作用机理和影响因素；探索组装的生物材料在生物体中的状态与排除功能，建立合成体系与生物体之间的联系与作用机制，研究其代谢过程，具体地：1.通过模拟生物膜（生物相容的磷脂/蛋白质复合双层囊泡）研究和揭示细胞膜和其它生物膜的精细结构、生物功能及其相互关系；2.分子组装，纳米模板合成和气/液界面相分离等组装单元的结构特征、组装过程、驱动力、影响因素和调控技术；3.处于这些组装体中的生物活性物质的状态和功能评价，它们与组装体之间的相互作用和影响，寻求保持其生物活性的措施；4.这些具有生物功能的组装体进入人体后的有益效果、作用机制、代谢过程和可能危害。

考虑到各课题研究的具体对象、问题和目标不同，除上述共同的关键科学问题外，还各有其特殊的科学和技术问题要解决：1.纳米孔隙的药物载体：构造生物兼容、生物降解的多功能化胶囊，包裹不同类型药物的最佳方法及药物的缓释；生物界面化胶囊及包裹药物胶囊的靶向释放，不同的类型中空胶囊作为药物和基因载体；智能化微胶囊的构造以及可控性研究；负载药物微胶囊的体外细胞试验及动物试验；多功能微胶囊用于药物载体的包裹和释放机理研究。

2.红血球替代物 聚合物/血红蛋白纳米胶束（胶囊）：官能化乳酸共聚物的设计与合成，保证在水环境中实现自组装形成纳米胶束或胶囊；引入含有易与血红蛋白反应的官能团，保证反应不影响血红蛋白中的血红素活性中心；反应基团有足够数量，保证组装体中有足够的血红蛋白浓度；构筑聚合物/血红蛋白纳米胶束或胶囊的尺寸满足实际要求；在化学键合和胶束化、胶囊化的过程中血红蛋白不变性，血红素结构和功能不受干扰。

973计划项目申请书973计划项目申请书范文项目所面向的我国经济、社会、国家安全和科学技术自身发展的重大需求，项目研究的科学意义，对解决国家重大需求问题的预期贡献等。

一、国内外研究现状和发展趋势国际最新研究进展和发展趋势，国内研究现状和水平，在相关研究领域取得突破的机遇等。

二、拟解决的关键科学问题和主要研究内容详细阐述围绕国家重大需求所要解决的关键科学问题的内涵。

主要研究内容要围绕关键科学问题，系统、有机地形成一个整体来详细阐述，重点要突出，避免分散或拼盘现象。

三、总体目标、五年预期目标总体目标和五年预期目标应从对解决国家重大需求的预期贡献，在理论、方法、技术等方面预期取得的进展、突破及其科学价值，优秀人才培养等方面分别论述。

五年预期目标要求有较为具体的量化考核指标。

四、总体研究方案结合主要研究内容阐述学术思路、技术途径、与国内外同类研究相比的创新点与特色、取得重大突破的可行性分析等。

五、课题设置围绕项目预期目标明确研究重点。

项目只设置课题，课题下不设置子课题。

课题数一般不超过8个；每个课题的`承担单位不超过2个。

说明课题设置的思路、各课题间的有机联系以及与项目预期目标的关系；详细、具体叙述各课题的名称、主要研究内容和目标、承担单位、课题负责人及主要学术骨干和经费比例等。

六、科学数据汇交计划对项目实施过程中产生的原始性观测数据、实验数据、考察数据、统计数据等科学数据，提出汇交计划。

若没有，则填写“无”。

七、现有工作基础和条件1）主要承担单位已具备的相关研究工作基础，包括在“九五”、“十五”期间承担与申请项目相关的国家科技计划（如攻关计划、863计划、攀登计划和国家自然科学基金重大、重点项目）中获得经费情况，取得的工作进展及在国内、国际上的水平，及与有关科技计划在研项目的关联和衔接等。

2）项目实施所具备的工作条件，包括实验平台和大型仪器设备等，重大科学工程和国家重点实验室等重要研究基地在项目中所起的作用等。

项目名称：纳米结构材料的程序化组装首席科学家：宋卫国中国科学院化学研究所起止年限：2009.1至2013.8依托部门：中国科学院一、研究内容（1）赋予纳米结构空间各向异性。

各向异性的纳米结构单元间的相互作用力是控制它们空间组装的前提，也是程序化组装的基础。

为此我们将系统地研究通过纳米结构单元的尺寸，形貌和表面化学功能调控，选区修饰，不对称粒子等手段引入空间各项异性的方法，可控地赋予纳米结构在不同空间区域的各向异性。

发展制备和表征单分散各向异性纳米结构单元的技术。

（2）纳米结构单元组装的空间调控：利用作用于纳米结构单元的空间各向异性，研究如何可控地将不同的纳米结构单元组装为初级结构；调控组装体中的组分序列和空间构型；设计和构建异质界面，在纳米结构单元之间引入对外界环境刺激敏感的生物或合成大分子；控制纳米结构组装体作为一个整体的性能。

（3）纳米结构单元的动态组装与过程调控：通过精细地调控在纳米结构单元之间的排斥力和吸引力的平衡，在纳米结构单元间始终保持一个可控且较强的排斥力，实现纳米结构单元的组装的动态化。

此外，利用各种界面作模板诱导纳米结构的组装，界面的动态特征也将用于强化实现纳米结构的动态组装。

利用外加场（光，电，磁），对纳米微粒的组装在过程乃至时间上实施调控。

将通过空间受控组装制得的初级纳米结构，程序化组装为多维度多层次的纳米结构组装体。

在特定区域引入特定组装功能，将其可控集成在器件单元上；将不同纳米结构组装体集成在一起，搭建多级多层次，功能可调，宏观可用的功能材料。

（4）研究组装过程与组装体的能量传递和物质传输：发展实时监控纳米组装单元和各级组装体的原理和方法。

通过对纳米结构的组装过程的动力学和热力学的研究，从纳米结构单元层面上认识组装过程中物质能量转化与界面行为，获得其中物质能量转化与界面行为的基本规律。

通过组装体的结构，调控在组装体中物质传输和能量传递，以适应不同应用过程的需要。

借鉴超分子合成和组装以及生物大分子程序化组装过程中的能量传递和物质传输规律，发展纳米层次的组装物理化学。

项目名称：物联网体系结构基础研究首席科学家：马华东北京邮电大学起止年限：2010.9至2015.9依托部门：教育部二、预期目标3.1总体目标面向生态保护、节能减排、现代服务等领域重大需求，以解决物联网应用领域共性问题为目标，围绕物联网体系结构和关键技术中的基础科学问题开展研究，运用系统科学的理论，探索物联网的基本规律，建立物联网体系结构模型、子网互连模型，提出物联网网络融合与自治机理，提供网络度量与评测的方法，解决局部动态自治和高效网络融合中面临的大规模异质网元的互连互通问题；建立对物联网感知信息进行融合计算的模型和方法，提出网元之间信息交互中信息表达、效能平衡和权限保护的机理与方法，解决不确定性感知信息的整合适配问题；提出系统环境动态问题域建模、软件平台对环境信息的自动获取和理解、自适应求解的方法，形成动态环境中服务提供机理，解决动态系统环境中的服务适应适用问题。

本项目将在大规模异质网元数据交换、不确定信息整合以及动态系统环境服务提供等方面取得原创性理论成果和关键技术突破，并在林区生态保护领域进行大规模的试验和验证；形成一批有自主知识产权的成果，为大规模、实用的物联网设计和高效运行提供理论指导，推动我国在物联网领域的跨越式发展，使我国该领域研究达到国际先进水平。

本项目研究将为提高我国物联网研发能力奠定坚实基础，为“感知中国”国家物联网发展战略做出支撑,同时为国家培养一批从事物联网研究青年学术带头人和研究骨干。

3.2三年预期目标本项目的三年预期目标分四个方面：(1)基础理论方面在物联网系统模型、设计原理和实现机理的基础研究上取得突破，创建物联网体系架构模型、异构网络互连模型、性能评价体系与度量模型、信息表达模型、服务模型，形成物联网网络融合与自治机理、数据交换机理、隐私保护机理、服务提供机理，建立信息融合计算理论、服务提供理论，指导大规模异质网元的高效互连、不确定信息的有效利用、动态系统环境的服务提供等关键问题的解决。

项目名称：复杂纳米体系的凝聚行为、输运过程及应用技术研究首席科学家：曹则贤中国科学院物理研究所起止年限：2009.1至2013.8依托部门：中国科学院一、研究内容本项目的主要研究内容包括以下六个方面：［1］基于同步辐射的3D 硬X－射线显微成像技术和谱学研究：(1a)在理论和实验上解决X射线“透镜”成像与相位和相位导数衬度成像相结合的问题; (1b)实现X射线“透镜”成像和计算机断层成像相结合的条件;(1c) 纳米分辨相位衬度断层成像的重建算法; (1d) 利用同步辐射X射线与物质的相互作用，结合XAFS、XPS、和SAS等谱学方法共同确定纳米材料特定原子附近的局域原子结构与电子结构，系统地研究纳米材料的性能、微结构和谱学特性之间的关系；（1e）发展和改进多重散射理论和能带结构计算，完善XAFS数据分析和理论模型，研究界面和表面的原子和电子结构，建立电子结构模型和表征纳米材料的新理论. 在实现上述内容的基础上，利用X射线显微成像术研究电流变液中和生物矿化研究体系中的凝聚过程和物质输运行为，利用基于同步辐射的谱学方法研究界面和表面处的原子、电子结构，电荷迁移过程促进RRAM机理的研究。

［2］复杂纳米结构材料制备研究：（2a）电流变液用纳米高介电球型颗粒的制备和添加极性分子的方法，要求选择偶极矩大、且分子尺度小的合适极性分子，寻求制备高剪切强度电流变液的优选条件; 制备研究针对实际的应用需求，要求材料的屈服强度和动态剪切强度高，电导率低，温度范围约为-20至1200C，响应时间约为5ms、使用寿命长、抗沉降、无污染、允许规模化生产技术的开发；(2b) 研究介电颗粒的表面改性和包覆技术，研究和预测基体材料的粒径、形态、掺杂和多分散性以及极性官能团的种类、分子长度、浓度和极性等因素对电流变液颗粒间的电致作用力、屈服强度、剪切强度等行为的影响；（2c）具有微纳螺旋结构、多级孔结构、光子晶体结构的纳米材料的合成,生物酶催化合成具有微纳结构材料的新方法等；(2d)基于不同结构类型氧化物薄膜的新型巨电致电阻存储材料与结构的制备。

国家973项⽬申请书超⾼压下凝聚态物质的新结构与新性质项⽬名称：超⾼压下凝聚态物质的新结构与新性质⾸席科学家：崔⽥吉林⼤学起⽌年限：2011.1⾄2015.8依托部门：教育部⼆、预期⽬标本项⽬的总体⽬标：在超⾼压下凝聚态物质的新结构与新性质前沿领域做出重要原创性的⼯作，获得⼀批国际⽔平的研究成果，形成我国有特⾊的⾼压科学研究体系，造就⼀⽀具有创新思维的中青年⾼压研究队伍，使中国⾼压研究的总体⽔平进⼊国际先进⾏列，进⼀步提升在国际⾼压界地位。

五年预期⽬标:为完成总体⽬标，集中进⾏以下⼏个⽅⾯的研究⼯作：1）超⾼压下凝聚体系的⾦属化与奇异性能，2）超⾼压下强关联体系中价电⼦的⾏为，3）超⾼压下纳⽶限域体系的结构演化，4）超⾼压下的化合物半导体的电输运与新效应，5）超⾼压下亚稳相的截获与材料的微结构及性能调控。

揭⽰超⾼压下纯氢以及富氢体系中分⼦的解离机制，探索可能产⽣⾦属氢的新途径，实现压制⾦属化；获得不同压⼒-温度-组分空间中，新型含3d、4d、5d关联体系的结构特征和奇异物性，揭⽰超⾼压关联体系材料磁、电和介电的物理机制和晶体及电⼦结构起源；总结在纳⽶尺度、空间受限条件下压致分⼦体系的键合规律；揭⽰⾼压下准⼀维纳⽶体系的结构演化以及⼒学、电学等性质随压⼒的变化规律；揭⽰化合物半导体的结构、电输运⾏为与其特殊功能性质之间的内在联系，诠释⾼压下电⼦驰豫、平均⾃由程、有效质量的新内涵以及各物理量之间的内在联系及其规律；在新型材料的超⾼压合成⽅⾯，由唯象研究上升到注重内在物理本质的探索，获取截获⾼压亚稳相的新⽅法及规律性认识。

合成出3d、4d、5d族3种以上Mott有序化和Stoner型磁电新材料、3-5种有代表性⾼致密化超细微结构的⾼性能块体材料。

预期的科学研究成果：拟在SCI收录的国内外著名学术刊物上发表论⽂300篇以上，撰写1－3部专著，申报⾼⽔平的奖励3－5项，申请发明专利15-25项。

同时培养⾼压领域的拔尖⼈才以及学术带头⼈，培养博⼠研究⽣50名、硕⼠研究⽣200名。

项目名称：面向应用过程的膜材料设计与制备基础研究首席科学家：徐南平南京工业大学起止年限：2009.1至2013.8依托部门：江苏省科技厅一、研究内容1、拟解决的关键科学问题及其内涵拟解决的关键科学问题：膜的功能与膜及膜材料微结构的关系；膜及膜材料的微结构形成机理与控制方法；应用过程中的膜及膜材料微结构的演变规律。

关键科学问题的内涵：1）膜的功能与膜及膜材料微结构的关系膜的分离功能与膜材料微结构关系的基础是膜的传递机理与传质结构模型。

在上期973项目中，针对陶瓷膜分离过程中膜渗透通量不稳定的共性难题，提出面向应用过程的陶瓷膜材料设计的构思，通过化学工程学科的传质理论与材料学科的交叉融合，构建了与陶瓷膜结构相关的传质结构模型，为面向应用过程的陶瓷膜材料设计奠定了基础。

本项目将在此基础上进一步拓展膜的功能与膜及膜材料微结构关系的科学内涵，将研究对象从多孔陶瓷膜（微滤/超滤）拓展至反渗透/纳滤膜、渗透汽化膜、气体分离膜、特种分离膜，特别关注微孔道、水通道、离子通道以及无机膜材料的传递理论研究。

对高分子膜材料而言，膜材料的微观结构（分子链的化学结构、基团分布）、介观聚集（分子链间距、自由体积）和宏观形貌以及它们的动态形成过程与膜综合性能的关系是要解决的关键科学问题，也是膜材料的精确设计与化学合成的理论基础；对微孔膜而言，如何通过材料设计、制备方法改进而提高其性能也是需要研究的科学问题，特别是要建立极端环境（高温、高压、强腐蚀）下高强度膜材料的设计方法；对智能膜而言，膜材料的化学结构与微观物理结构与其刺激响应性功能之间的内在关系，是智能膜设计与制备的关键。

2）膜及膜材料微结构形成机理与控制方法核心内容是建立膜及膜材料微结构与制备过程的关系，实现膜及膜材料的制备从以经验为主向定量控制的转变。

在上期973项目中，采用化学工程的过滤理论，对多孔陶瓷膜成膜过程中的毛细吸浆机理与薄膜形成机理进行了系统研究，构建了膜厚度与膜制备过程中控制参数的模型，实现了陶瓷膜制备过程中膜厚度精确控制的目标，解决了陶瓷膜大规模工业化生产中缺陷控制的难题，陶瓷膜的成品率从38％上升到90％以上，质量达到国际先进技术水平。

973申请书（有关大容量输电）第一篇：973申请书(有关大容量输电)973计划项目申请书项目名称：提高大型互联电网运行可靠性的基础研究项目首席科学家：周孝信，中科院院士，64岁申报单位：中国电力科学研究院推荐部门（单位）：国家电网公司摘要……本项目紧密围绕提高大型互联电网运行可靠性的目标，提出拟研究解决4个方面的科学问题：电力受端系统大面积停电的机理，大型互联电网分布式计算的理论和方法，大电网在线运行可靠性评估、预警及决策理论，以及提高输电系统输送能力和运行可靠性的关键技术。

本项目针对……，为提高大型互联电网运行可靠性的实用化技术提供科学依据。

在理论创新上……。

在技术创新上，提出大幅度提高500kV超高压交流输电线路输电能力的技术基础和综合方案，有效解决我国西电东送的传输容量瓶颈问题，提高电网充裕度……。

本项目将设7个课题开展研究：……。

本项目的研究成果经进一步应用开发和集成，将形成新一代电网调度控制中心能量管理系统，显著提高我国电网事故分析和处理能力，从而减少大面积停电给社会带来的灾难性损失。

所研究的成果将为大幅度提高我国现有500kV输电系统的输电能力和运行可靠性提供关键技术基础。

将为我国大规模的电网建设节省输电走廊，减少电网建设的环境压力，为提高电网的运行可靠性、确保供电安全提供充分保证。

今后5～10年，中国电网将发展成为世界上技术最复杂、规模最大的电网之一。

本项目的研究成果将使我国电网的安全运行技术与我国电网的发展相适应并跻身国际先进行列，使我国电网具备条件成为世界上最安全可靠的电网。

正文1、立项依据1.1 开展本项目研究的必要性与紧迫性 1.2 本项目研究面临的科学技术需求提高大型互联电网运行可靠性的研究将从以下4个方面的科学问题入手：（1）大规模电力网络特性和大面积停电机理（2）大型互联电网的仿真计算方法（3）大型互联电网在线运行可靠性评估、预警及决策理论（4）提高电网的输电能力和输变电设备可靠性的关键技术基础1.3 项目研究的科学意义 1.4 可能的突破点本项目的目标将是通过基础性的理论和关键技术研究，建立电网运行可靠性的理论体系和新的分析方法，在一些关键科学技术问题上有所突破，为提高大型互联电网运行可靠性的实用化技术提供科学依据。

项目名称：基于表面等离子体共振的新纳米结构体系和传感器首席科学家：徐红星中国科学院物理研究所起止年限：2009.1至2013.8依托部门：中国科学院一、研究内容拟解决的关键科学问题：本项目的主要任务是通过优化表面等离子体共振性质的新纳米结构体系，研究光、分子和金属纳米结构之间相互作用的机制和相关表征新技术，进而发展新一代超灵敏表面等离子体共振传感器和表面增强光谱传感器，为我国研发具有自主知识产权的相关传感器和分析测试仪器打下坚实基础。

为此，我们需要解决的关键科学问题包括：1. 新纳米结构体系的表面等离子体光子学研究的关键科学问题（1）目前所大量研究的是一些常见金属纳米结构的特定的表面等离子体特性，但是如何可以控制金属纳米结构的生长或组装，以实现可设计的表面等离子体特性；（2）表面等离子体共振激元在严格意义上是如何产生、演化、传导和衰减的；（3）表面等离子体激元是一个天然的光电混合体系，它不仅伴有电荷的转移，也有能量的转移，若再考虑与探测分子的相互作用，如何理解和揭示复杂的电荷和能量转移机理。

2.表面增强拉曼散射和表面增强荧光研究的关键科学问题（1）SERS基底材料的拓展。

虽然已经从金、银和铜拓展到其它过渡金属体系，但是如何进一步拓展至极其重要的硅及其它半导体材料仍极具挑战性；（2）SERS技术的拓展。

发展超高灵敏度的SERS传感器和分子器件的关键基础之一是建立具有极高SERS活性的可控纳间隙结构和相应表征技术；（3）SERS 理论的发展。

迄今对光、分子和纳米结构三者相互作用的理论模型和计算方法尚未建立，综合考虑物理和化学增强机理的统一SERS理论亟待发展；（4）金属纳米结构对荧光的作用既有增强又有淬灭，这是一对矛盾，如何突出荧光增强的效应或者抑制淬灭的效应；（5）荧光的表面增强效应只作用于离金属纳米结构很近的分子，在传感器应用上受到了金属纳米结构本身的巨大限制，如何设计合理的金属纳米结构体系来高效地、稳定地、可控地探测目标分子。

973项目申报书——2024CB939900-能领域纳米材料机敏特性的关键科学问题研究项目申报书一、项目背景与意义纳米材料因其独特的物理、化学及机械性能，在能源、环境、电子、生物医药等领域具有广泛的应用前景。

然而，纳米材料的机敏特性，如其高比表面积、粒子尺寸和形貌的影响，使其在应用过程中面临的科学问题日益复杂。

本项目旨在解决能领域纳米材料机敏特性的关键科学问题，通过研究纳米材料的制备、表征、性能调控等方面，推动纳米材料在能源、环境和生物医药等领域的应用。

二、项目目标1.研究纳米材料的制备方法，包括化学合成、物理法合成、生物法合成等，以获得具有特定尺寸、形貌和结构的纳米材料。

2.探索纳米材料的机敏特性与其结构、形貌之间的关系，揭示纳米材料的微观机理。

3.研究纳米材料的表面性质和界面效应在机敏特性中的作用机制，理解纳米材料在不同环境下的变化规律。

4.开发纳米材料的功能化应用技术，实现纳米材料在能源、环境和生物医药等领域的应用。

三、项目内容与研究方案1.纳米材料的制备方法研究（1）化学合成法：通过溶胶-凝胶法、溶液法等方法制备纳米颗粒、纳米棒、纳米管等纳米材料。

（2）物理法合成：通过气相沉积、溅射等方法制备纳米薄膜、纳米线等纳米材料。

（3）生物法合成：利用生物体或生物群体作为模板制备特定结构的纳米材料。

2.纳米材料的结构与性能关系研究3.纳米材料的表面性质与界面效应研究运用表面科学和界面化学的原理和方法研究纳米材料在不同环境下的表面性质和界面效应，深入理解表面与界面对纳米材料性能的影响机制。

4.纳米材料的应用研究基于以上研究成果，开发纳米材料的功能化应用技术。

探索纳米材料在能源、环境和生物医药领域的应用潜力，包括但不限于新型催化剂、高效能源材料、环境污染治理材料、生物传感器等。

四、项目预期成果1.纳米材料的制备方法和调控原理，为不同尺寸、形貌和结构纳米材料的制备提供指导。

2.纳米材料的性能与结构之间的关系及其机敏特性的理论模型。

项目名称：节能领域纳米材料机敏特性的关键科学问题研究首席科学家：谢毅中国科学技术大学起止年限：2009.1至2013.8依托部门：中国科学院一、研究内容本项目以探索纳米材料和纳米结构所产生的新奇热物理和光电子效应及阐明相关物理机制为主线，通过纳米组装、纳米复合、微纳复合和纳米改性，设计和组装一系列复合材料体系，实现体系的焓熵等热力学性质、热吸收与传递等热学性质、以及能带结构与光吸收等光电子学性质的智能化自适应调节，同时探索通过复合实现材料的多功能协同，在此基础上发展具有温控机敏特性的纳米节能材料，并同时开展纳米节能应用示范系统设计的基础研究。

主要研究内容如下：1、依据智能储热－放热的需求，设计定形相变、热容突变纳米材料体系，研究高效储热、可控放热的新规律和新原理及其与纳米效应的相关性，探索温场下纳米相变的新特点及其对比热容、热辐射变化的影响规律，研究可控储热－放热的关键要素。

2、以红外调控为导向，研究温度对相关纳米材料体系微结构、价态和能带的影响机制及其与红外透过和反射（或阻隔）交替转变的相关性，探索红外智能调控的途径和关键参数。

研究相关低维纳米阵列体系中结构单元尺寸和分布密度对可见光透过率的影响机制，探索纳米结构单元形貌、尺寸、排列方式和分布密度与红外调控幅度的相关性。

3、以智能节能应用需求为导向和智能节能纳米材料为主体，设计并制作主客体纳米复合材料体系（包括介孔结构／储热－放热纳米材料、透明基体／红外调控纳米材料），发展普适性宏量制备技术，研究纳米结构储热－放热系统的材料类型、晶粒尺寸及其分布以及微结构等对材料比热容、热传递的影响机制及其规律，同时认识纳米结构温致红外调控系统中原子输运的新规律，发展新型红外调控材料体系，实现快速响应的红外调控效应。

4、筛选材料体系并优化材料性能，提出基于纳米材料与纳米结构温控机敏特性的新型节能系统的设计原理、性能调控的基本参数及实现智能节能的核心技术，构筑新型节能的原型器件及系统。

项目名称：高效低成本直接太阳能化学及生物转化与利用的基础研究首席科学家：郭烈锦西安交通大学起止年限：2009.1至2013.8依托部门：教育部一、研究内容1、拟解决的关键科学问题本项目拟解决的核心及关键科学问题主要包括两个层面：第一、太阳能制氢催化材料的定向筛选、优化及与之匹配的制氢反应体系构建，制氢反应过程的多尺度表征；第二：直接太阳能化学及生物制氢系统各部件的匹配耦合原则、安全稳定运行理论及其高效低成本化途径研究。

2、主要研究内容针对关键科学问题一，本项目主要研究内容包括：1）可见光响应催化剂的可控合成、性能优化及多尺度表征；2）光化学反应过程中光生电子、空穴激发、迁移、转化过程的调控规律及谱学分析；3）无机牺牲剂、有机牺牲剂、天然海与及盐湖卤水、纯水及硫化氢等五类高效光催化制氢反应体系与催化剂的高效匹配及其反应动力学；4）太阳能热化学转化过程反应机理及功能材料（含催化剂）的设计、筛选、优化、制备与表征；5）光生物产氢代谢机制研究、基因测序及其产氢关键功能基因调控；6）模拟酶转化—光系统II放氧酶和氢化酶的结构与功能模拟。

针对关键科学问题二，本项目主要研究内容包括：1) 太阳能多光谱聚光、吸热与反应器等部件和系统的高效低成本化设计理论；2) 太阳能多光谱传播、分布及其与多相流动、传热传质和化学、生物反应耦合的过程规律与调控特性；3) 太阳能高效存储与释放理论及低成本化实用途径研究。

二、预期目标1、总体目标本项目将以高效低成本的直接太阳能光、热化学及生物转化与利用为目标，解决高效、低成本、直接太阳能制氢的核心关键科学问题。

重点研究高效低成本制氢催化剂及微生物的定向筛选、优化与调控及与之匹配的反应溶液体系的构建，制氢反应动力学及过程的多尺度表征与谱学分析；研究直接太阳能化学及生物制氢系统内各环节各部件的匹配与耦合原则、安全稳定运行理论及其高效低成本化途径等基础科学问题，建立直接太阳能高效、低成本地转化为氢能及其它能源产品的新方法、新体系。

项目名称：重油梯级分离与高效转化的基础研究首席科学家：鲍晓军中国石油大学（北京）起止年限：2010年1月-2014年8月依托部门：中国石油天然气集团公司教育部一、研究内容(一)重油复杂多层次组成－结构－性质及催化转化化学发展在分子水平上研究重油组成、结构和物理化学性质的系统表征手段和理论解析方法，揭示“可转化”与“不可转化”重油分子在不同沸程超临界流体萃取窄馏分中的分布规律，阐明其在加氢处理催化剂及催化裂化催化剂上的转化行为，特别是“不可转化”分子对“可转化”分子转化行为的影响及其与催化剂酸性和孔道结构的关系，是指导重油梯级分离溶剂体系优化、梯级分离过程强化和梯级分离组分转化催化剂设计的理论基础。

为此，需要认识以下几个方面的基础问题：(1)建立重油分子层次组成、结构和物理化学性质的系统表征手段与理论解析方法，构建分子层次上的组成、结构、物理化学性质预测模型，突破重油平均结构描述的局限。

(2)认识超临界状态下重油分子群相间转移配分的规律，建立分子热力学模型，克服假组分热力学模型的局限性，指导梯级分离体系的优选。

(3)从分子层次描述重油分子在催化剂上的扩散、吸附及转化规律，突破集总动力学采用平均组成结构对重油转化机理描述的局限性，指导重油轻质化催化剂的研究开发。

针对上述问题的解决，设置“重油梯级分离与转化的化学基础”1个课题。

主要研究内容为：(1)建立将重油化学向分子层次推进的重油组成－结构－物理化学性质分析表征的成套方法，系统揭示重油组成－结构－物理化学性质之间的内在关系。

(2)认识重油中“可转化”与“不可转化”分子在超临界流体萃取体系中的相平衡性质，发展高选择性甄别“可转化”与“不可转化”分子的溶剂萃取体系。

(3)系统研究重油分子在催化剂上的扩散、吸附及转化行为，为构建基于孔道结构和酸性分布调变的重油高效洁净转化催化剂体系奠定理论基础。

(二)重油梯级分离和残渣气化过程的放大规律及设计方法重油梯级分离的核心在于，基于超临界流体对重油中“可转化”分子和“不可转化”分子的选择性分离能力，以最大限度地获得可供催化转化的原料为目标，尽可能地将“不可转化”分子富集在重油残渣中，并根据转化性能的优劣依次将“可转化”分子分离为催化裂化原料和加氢处理原料。