“可控自组装体系及其功能化”重大研究计划取

1 立项背景及布局

1.1 立项背景

自组装是指构筑基元如有机小分子、高分子、生物大分子和纳米颗粒等在非共价作用下自发形成有序结构的现象和过程1,2。自组装的核心是通过非共价键将基元有序的连接起来形成具有特定结构或者功能的组装体，与通过非共价键形成的超分子体系的构筑有异曲同工之妙。我国自上个世纪八十年代开始了自组装以及超分子的相关研究。吉林大学沈家骢教授和张希教授自20世纪90年代起组织召开了包括“功能超分子体系香山科学会议”在内的系列超分子化学的国际会议，极大地促进了国内超分子化学研究的普及与研究队伍的发展。2005年美国科学(Science)杂志在在纪念该刊创办125周年之际，把“我们能推动化学自组装走多远？”列为未来最具挑战性的25个科学问题之一3，受到世界各国科学家的广泛关注和重视。“十一五”期间，国家自然科学基金委员会组织了化学、物理、数学、材料、生物、医学和信息等领域的科学家充分讨论和酝酿从而提出了“可控自组装体系及其功能化”重大研究计划(以下简称可控自组装)。该计划旨在以理论研究为指导、以表征技术为支撑，揭示自组装过程的本质和规律；发展各种新颖的功能组装基元；建立多层次多组份的可控自组装新方法；发展功能导向的自组装新体系、新技术，实现功能材料的源头创新，为材料、生物和信息技术提供物质基础与理论指导。项目利用重大研究计划的资助机制，通过组织学科间的广泛交叉、队伍之间的深度合作，造就一批有国际影响的研究队伍，培养优秀人才，造就学术领军人物，通过强化原创性导向，催生若干真正的“中国原创”思想，建立新的研究范式，孕育学科新生长点和新前沿，形成一批国际引领性方向，奠定我国在自组装领域的国际学术地位。

1.2 总体科学目标

可控自组装重大研究计划的总体科学目标包括：

从理论和实验源头创新，建立和发展自组装中所涉及的新方法、新概念、新结构以及新体系，发现分子以上层次物质科学中的新现象和新效应，揭示自组装的本质与规律；

揭示自组装体系的结构与功能关系，构筑各种自组装功能新体系，为材料、生物和信息技术提供物质基础与理论指导，进一步提升我国材料、生物、信息等高新技术的原创能力；

建立自组装研究与合作的新模式，通过学科间的深度交叉，造就一支有国际影响的由化学、数理、生物、医学、材料和信息等相关交叉学科人员组成的互相渗透而又协调统一的研究队伍。

催生若干真正的“中国原创”思想，孕育学科新生长点和新前沿，形成一批国际引领性方向，培养优秀人才，造就学术领军人物，奠定我国在自组装领域国际学术地位。

1.3 总体布局和实施思路

按照可控自组装重大研究计划项目立项时的规划，项目专家组拟定了以组装基元、组装方法以及组装体功能为主线，组装方法与理论研究为两翼的整体思路(图1)。根据项目的科学目标，该重大研究计划分为以下两个阶段执行。

1.3.1 培育阶段

围绕核心问题，面向学术界征集项目，引入竞争、激励机制，以较大的强度资助最具有创新学术思想和科学价值的项目。在培育阶段按年度发布包括“培育项目”(3年)和“重点支持项目”(4年)在内的申请指南，共收到申请书共计763份，经专家通讯评审和会议评审，正式资助项目122项(其中培育项目103项，重点支持项目19项)。

1.3.2 集成阶段

图1 “可控自组装体系及其功能化”总体项目布局

根据计划的总体目标，指导专家组评估了培育阶段的项目，在前期研究成果的基础上，明确目标，重点集成，加强资助。对项目进行归纳形成四个集成方向：(1)新型相互作用及协同规律；(2)新概念的组装方法学；(3)多级次组装与功能；(4)自组装的增强效应。2014年对以上4个集成方向发布指南，经过申请、函评与会评，从10份申请中遴选了4个项目团队进行资助；2015年继续根据2014年指南布局的重点方向进行补充集成，形成三个重要集成方向：(1)新型组装基元及弱键协同作用；(2)表面多级次组装及功能化；(3)生物组分的多层级自组装及功能化。发布指南后，特邀国内新成长起来的一些优秀青年科学家参与申请，最终形成6个集成课题。通过组建具有化学、数学、物理、材料、生物等多学科背景的研究团队，从理论和实验源头创新，建立和发展化学组装中所涉及的新概念、新研究范式和新理论模型，实现在若干方向的跨越式发展。

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