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                                  關於2019年度國家科學技術獎申報項目“光致變色功能導向的材料結構設計和性能強化”的公示
                                  更新日期:2019-01-03  

                                  根據《國家科學技術獎勵工作辦公室關於2019年度國家科學技術獎提名工作的通知》(國科獎字〔201841號)的規定和要求,現將现金澳门赌博网福建物質結構研究所擬申報2019年度國家科學技術獎項目“光致變色功能導向的材料結構設計和性能強化”予以公示,任何單位和個人若對擬申報的項目有異議,可在公示之日起7個自然日內以書面形式向所科學技術處提出。異議應當簽署真實姓名或加蓋單位公章 ,並提供必要的證據材料,以便於覈實查證 ,匿名及逾期異議不予受理 。

                                  聯繫人:陳白泉

                                  聯繫電話:86-0591-63173796

                                  聯繫地址:福建省福州市楊橋西路155

                                  现金澳门赌博网福建物質結構研究所科學技術處

                                  郵編:350002

                                                                                                                                                                                       科學技術處

                                                                                                                                                                                      201913


                                  附件:

                                  公示內容

                                  一、項目名稱:光致變色功能導向的材料結構設計和性能強化

                                  二、提名者:中國科學院

                                  三、提名意見:

                                  開展光致變色研究對於理解與模擬人類視覺過程 ,實現分子尺度的光控制,發展輻射探測、激光防護、光電轉化等應用具有重要意義 。

                                  該項目針對“變色性能的結構設計和機理”和“變色性能的優化與應用”兩個關鍵科學問題,發揮我院結構化學研究優勢 ,開創了原位X射線光晶體學的研究方法 ,首次揭示了光致變色功能的結構敏感部位,驗證了40多年前關於變色過程中結構變化的理論預測,並基於結構敏感部位的深入認識,開創了“金屬紫精”新型光致變色材料體系。同時,該項目發展出強化提高光致變色性能的新手段 ,突破了長期困擾分子基光磁材料領域的光磁效應溫度過低的瓶頸 ,推動了光致變色材料從紫外可見向高能射線波段的應用發展,提出了通過光致變色調控非線性光學晶體的倍頻效應和低能耗存儲和循環利用CO2的新策略。

                                  該項目在光致變色領域 ,於高水平刊物如JACSAngew等上發表的原創論文中 ,僅統計該項目8篇代表性論文的情況 ,數量位列國際第七、中國大陸第一,篇均他引位列國際第二,單篇最高他引位列國際第一。光致變色研究先驅M Irie教授把該項目新開拓的光致變色材料研究方向作爲新前沿列入《New Frontiers in Photochromism》專著;西班牙D Levy教授在Chem Soc Rev綜述中肯定了該項目提出的光致變色機理。項目特色明顯,成果數量和質量都獲得了同行的高度認可,引發了光致變色材料的研究熱潮,產生了顯著的學術影響 。

                                  提名該項目爲國家自然科學獎二等獎 。

                                  四、項目簡介:

                                  該項目屬結構化學領域。光致變色是指材料在光照前後顏色發生可逆變化的現象 ,其研究對於理解與模擬人類視覺過程,實現分子尺度的光控制,發展輻射探測、激光防護、光電轉化等應用具有重要意義。現有材料的變色過程普遍涉及較大的分子結構變化 ,當應用於固態介質或器件時,易受空間位阻限制,產生變色效率低和速率慢等問題 。電子轉移型光致變色材料由於變色過程晶體結構變化很小 ,有望解決上述問題,但仍存在變色機理不清晰、體系拓展難、變色溫度低、褪色需要氧氣等瓶頸 。本項目在其結構設計和性能強化方面取得如下重要科學發現:

                                  1、針對科學問題“變色性能的結構設計和機理(如何能變色?)” ,研發了高精度、高分辨、可變光電熱等外場作用的X射線衍射測試平臺 ,開創了原位X射線光晶體學的研究方法,驗證了40多年前關於變色過程中結構變化的理論預測,首次揭示了電子轉移型光致變色的結構敏感部位;基於對這些敏感部位和光激發態退激過程的深入認識,提出通過金屬原子替代有機取代基的結構設計新思路  ,開創了“金屬紫精”新型光致變色材料體系,解決了傳統材料體系難拓展、無法室溫變色、褪色需氧氣等瓶頸 ,獲得同行的高度評價和跟蹤研究。

                                  2、針對科學問題“變色性能的優化與應用(如何強化?)” ,採用金屬紫精中易在室溫時給電子的含氧基團作爲磁開關組分,成功構築具有室溫光磁效應的光致變色化合物,突破了分子基光磁材料的光磁效應溫度普遍低於100K的瓶頸;引入具有強X射線吸收能力的重元素設計合成金屬紫精 ,突破了光致變色材料在X射線探測方面使用溫度低於100K、探測波段窄等限制  ,推動了光致變色材料從紫外可見向高能射線波段的應用發展 ;首次通過光致變色過程的電子轉移機制調製分子極性 ,建立了調控晶體極性的新方法 ,獲倍頻效應最高調製比的新材料;通過變色分子調控材料的孔結構 ,開創了光控CO2存儲和釋放的低能耗利用手段,獲創紀錄的光控CO2脫附比。

                                  8篇代表性論文含6Angew Chem Int Ed2J Am Chem Soc,篇均約他引101次,單篇最高他引204次。在光致變色領域  ,於高水平刊物如JACSAngew等上發表的原創論文中 ,僅統計該項目8篇代表作的情況,數量位列國際第七、中國大陸第一,篇均他引位列國際第二 ,單篇最高他引位列國際第一 。部分成果曾獲福建省自然科學獎一等獎 。完成人獲國家傑青、優青、NSFC重大儀器研製項目等項目資助,多次在大型學術會議上做大會報告。

                                  五、客觀評價:

                                  該項目部分成果曾獲2013年度福建省自然科學獎一等獎(其他附件1 。8篇代表性論文含6Angew Chem Int Ed2J Am Chem Soc,總他引805次,篇均約他引101次 ,其中3篇他引百次以上(必備附件3)。在光致變色領域,於高水平刊物如JACSAngew等上發表的原創論文中  ,僅統計該項目8篇代表作的情況,數量位列國際第七、中國大陸第一 ,篇均他引位列國際第二,單篇最高他引位列國際第一其他附件2)。該項目獲國家傑青、優青、NSFC重大儀器研製項目等項目資助 ;完成人獲何樑何利基金科學與技術進步獎化學獎、萬人計劃科技創新領軍人才等榮譽,多次在國際、國內學術會議上做大會報告 ,培養的學生獲中國科學院院長獎學金特別獎、全國百篇優秀博士論文獎等獎項。

                                  國內外同行充分肯定了該項目針對科學問題“變色性能的結構設計和機理(如何能變色 ?)”所取得的科學發現:1西班牙馬德里材料科學研究所David Levy教授在題爲“Photochromic organic–inorganic hybrid materials”Chem Soc Rev 2011, 40, 672綜述中肯定了代表性論文1提出的雜化光致變色材料的電子轉移機理(代表性引文1,必備附件2-1) ;2现金澳门赌博网吳新濤院士在Chem Eur J 2011, 17, 3358中指出 ,“利用非光致變色配體設計電子轉移光致變色配合物是最大的挑戰之一” ,代表性論文4報道的金屬紫精化合物是“罕見的”、“僅有的金屬輔助配體到配體電荷轉移型光致變色配合物”(代表性引文2 ,必備附件2-2);3鄭州大學臧雙全教授在Chem Mater 2015, 27, 1327中指出代表性論文2“首次研究了紫精化合物光照前後的晶體結構”(代表性引文3,必備附件2-3);4俄羅斯Novosibirsk State University教授Maxim N. SokolovCoord Chem Rev 2016, 312, 1綜述中認爲多核鹵化鉍與紫精結合可以產生優秀的光致變色性質,並指出代表性論文2報道了首例這種化合物且加以大段介紹(代表性引文4 ,必備附件2-4) ;5法國里昂大學教授Stephane ParolaAdv. Funct. Mater. 2016, 26, 6506中指出完成人合成的3D碘酸鉛開放框架材料可以展現出有趣的波長依賴光致變色性能 ;6瑞典斯德哥爾摩大學X-D Zou教授在Chem Commun 2013, 49, 406中指出代表性論文4報道的金屬紫精化合物“相當少見” ;7華南理工大學付志勇教授在CrystEngComm 2012, 14, 5137中引用代表性論文2345 ,並指出採用完成人提出的結構設計方法可以構築新穎的光致變色MOF材料” ,而且多個研究團隊採用完成人的結構設計方法成功合成了多種“金屬紫精”光致變色材料(如Chem Eur J 2009, 15, 10742;J Am Chem Soc 2010, 132, 7005 ;Chem Eur J 2011, 17, 3358 ;J Mater Chem 2011, 21, 7859 ;Adv Sci 2015, 1500224;Chem Eur J 2016, 22, 5327)。

                                  國內外同行也高度肯定了該項目針對科學問題“變色性能的優化與應用(如何強化?)”所取得的科學發現:1代表性論文5吸引多個同行開展X射線誘導光致變色材料研究(Angew Chem Int Ed 2017, 56, 14458 ;Chem Sci 2014, 5 , 4237;Adv Sci 2015, 1500224 ;Chem Commun 2013, 49, 7711);2吉林大學于吉紅院士在Chem Sci 2014, 5, 4237引用代表性論文5,指出“發展能夠通過可視化顏色變化探測X射線的新型X射線敏感材料有重大意義”,“迄今僅有少數X射線誘導光致變色材料報道”且“大部分只能在室溫以下發生變色 ,限制了實際應用”,而完成人“成功地合成了具有X射線誘導光致變色性質的配合物”(代表性引文5  ,必備附件2-5) ;3蘇州大學王殳凹教授在Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 7500中指出代表性論文5提出的結構設計方法可以“構築含有光致變色配體的MOF材料 ,用於檢測X射線。具有兩個優點:第一,這些材料對輻射的響應可視,其次  ,大多數這些固體在使用後都是可回收的 ,因此可以避免形成有毒液體廢物” ;4北京理工大學張傑教授在Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56,14458Dalton Trans. 2015, 44, 19041(綜述)兩篇論文中跟蹤研究並圖文介紹了代表性論文5報道的X射線誘導光致變色雜化材料 ,指出可回收、高穩定性、易製備等特性賦予其在X射線傳感器中應用的潛力 ;5在功能雜化材料研究領域非常著名的法國教授Clément Sanchez在綜述論文Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 6506中大段介紹了代表性論文5 ,並指出完成人“通過配體和非心配位金屬的協同效應”合成了“首例具有本徵二階NLO光可切換性質的體相電子轉移光致變色化合物”(代表性引文6  ,必備附件2-6) ;6中國科學院寧波材料技術與工程研究所Chen Liang教授在Adv. Energy Mater. 2017, 7, 1601296綜述中指出代表性論文8設計合成的光致變色二芳基乙烯DMOF可以降低二氧化碳捕集和釋放的能源成本;7華東理工大學光致變色研究領域著名專家田禾院士在Adv. Optical Mater. 2018, 1701278綜述中大段介紹了代表性論文8,並指出完成人在光催化捕獲/釋放二氧化碳方面做出了先鋒工作(did a pioneer work)(代表性引文7 ,必備附件2-7)。

                                  光致變色研究先驅Masahiro Irie等教授把該項目新開拓的電子轉移型光致變色材料研究方向列入展望光致變色新前沿的專著《New Frontiers in Photochromism》中(代表性引文8,必備附件2-8)。《中國科學院年報》遴選代表性論文34中國科學院2008年度重要科技創新成果(其他附件3) 。完成人應英國皇家化學會邀請撰寫了綜述論文Chem. Commun., 2010, 46, 361–376(他引205次 ,ESI高被引論文),首次系統概述了電子轉移型光致變色材料 ,該文發表後連續兩月被下載量排名第1和第3 ,並入選英國皇家化學會祝賀2010年中國春節的8篇代表文章之一(其他附件4)。

                                  六、代表性論文專著目錄:

                                  代表性論文1J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 8588–8589; A Basket Tetradecavanadate Cluster with Blue Luminescence; Lian Chen, Feilong Jiang, Zhengzhong Lin, Youfu Zhou, Chengyang Yue, and Maochun Hong*

                                  代表性論文2Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 3249 –3251; Photochromism of a Methyl Viologen Bismuth(III) Chloride: Structural Variation Before and After UV Irradiation; Gang Xu, Guo-Cong Guo,* Ming-Sheng Wang, Zhang-Jing Zhang, Wen-Tong Chen, and Jin-Shun Huang

                                  代表性論文3Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 4149 –4152; Wavelength-Dependent Photochromic Inorganic–Organic Hybrid Based on a 3D Iodoplumbate Open-Framework Material; Zhang-Jing Zhang, Sheng-Chang Xiang, Guo-Cong Guo,* Gang Xu, Ming-Sheng Wang, Jian-Ping Zou, Sheng-Ping Guo, and Jing-Shun Huang

                                  代表性論文4Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 3565–3567; Photochromism of a 3D CdII Complex with Two Captured Ligand Isomers Generated In Situ from the Same Precursor; Ming-Sheng Wang, Guo-Cong Guo,* Wen-Qiang Zou, Wei-Wei Zhou, Zhang-Jing Zhang, Gang Xu, and Jin-Shun Huang

                                  代表性論文5J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 10882?10885; Photochromism and Photomagnetism of a 3d ? 4f Hexacyanoferrate at Room Temperature; Li-Zhen Cai, Qing-Song Chen, Cui-Juan Zhang, Pei-Xin Li, Ming-Sheng Wang,* and Guo-Cong Guo*

                                  代表性論文6Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 3432 –3435; A Room-Temperature X-ray-Induced Photochromic Material for X-ray Detection; Ming-Sheng Wang, Chen Yang, Guan-E. Wang, Gang Xu, Xiang-Ying Lv, Zhong-Ning Xu, Rong-Guang Lin, Li-Zhen Cai, and Guo-Cong Guo*

                                  代表性論文7Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 11529 –11531; Electron-Transfer Photochromism To Switch Bulk Second-Order Nonlinear Optical Properties with High Contrast; Pei-Xin Li, Ming-Sheng Wang,* Ming-Jian Zhang, Chen-Sheng Lin, Li-Zhen Cai, Sheng-Ping Guo, and Guo-Cong Guo*

                                  代表性論文8Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 9298 –9301; Photoswitching CO 2 Capture and Release in a Photochromic Diarylethene Metal–Organic Framework; Feng Luo, Cong Bin Fan, Ming Biao Luo, Xiao Liu Wu, Yan Zhu, ShouZhi Pu,* Wen-Yuan Xu, and Guo-Cong Guo*

                                  七、主要完成人情況:

                                  姓名

                                  排名

                                  行政職務

                                  技術職稱

                                  工作單位

                                  完成單位

                                  對本項目貢獻

                                  郭國聰

                                  1

                                  所長助理、國重室主任

                                  研究員

                                  中國科學院福建物質結構研究所

                                  中國科學院福建物質結構研究所

                                  項目主要負責人,也是項目整體設計者和指導者  ,在項目實施過程中主要承擔項目結構設計、基金申請、實驗指導、數據分析、研究結果總結、論文寫作和論文修改等方面的工作,是代表性論文2345678的通訊作者。對本項目的所有重要科學發現均有重要貢獻   。

                                  王明盛

                                  2

                                  研究員

                                  中國科學院福建物質結構研究所

                                  中國科學院福建物質結構研究所

                                  參與實驗設計和操作、數據分析、研究結果總結、論文寫作等方面的工作 ,是代表性論文46的第一作者,代表性論文57的通訊作者。對金屬紫精光致變色材料、室溫廣譜響應X射線誘導光致變色材料、NLO晶體倍頻效應調製等科學發現具有重要貢獻 。

                                  陳蓮

                                  3

                                  研究員

                                  中國科學院福建物質結構研究所

                                  中國科學院福建物質結構研究所

                                  參與實驗設計和操作、數據分析、研究結果總結、論文寫作等方面的工作,是代表性論文1的第一作者。對於理解光激發態的退激過程和指導光致變色過程的選擇控制具有重要貢獻。

                                  徐剛

                                  4

                                  研究員

                                  中國科學院福建物質結構研究所

                                  中國科學院福建物質結構研究所

                                  參與實驗設計和操作、數據分析、研究結果總結、論文寫作等方面的工作 ,是代表性論文2的第一作者。對光致變色材料的光晶體學研究及變色功能結構敏感部位的揭示具有重要貢獻。

                                  洪茂椿

                                  5

                                  所學術委員會主任

                                  研究員

                                  中國科學院福建物質結構研究所

                                  中國科學院福建物質結構研究所

                                  項目學術思想總指導,是代表性論文1的通訊作者 。對於理解光激發態的退激過程和指導光致變色過程的選擇控制,指明光致變色研究方向,具有重要貢獻。

                                  八、完成人合作關係說明:

                                  第一完成人郭國聰研究員1999年從香港中文大學畢業後,受聘到中國科學院福建物質結構研究所並任課題組組長 ,參加第五完成人洪茂椿院士作爲首席科學家主持的中國科學院知識創新工程項目“無機-有機雜化材料及其功能研究”(350萬元,2000.12-2003.12;其他附件5) ,在學術思想、研究方向和研究內容等方面受到洪茂椿院士的指導並且經常研討。該項目的研究成果是自上述項目啓動以來兩個課題組長期合作的結果。

                                  第一完成人郭國聰研究員是第二、第四完成人的指導老師,爲代表性論文2-8的通訊作者。第二完成人是代表性論文46的第一作者,代表性論文57的通訊作者 。第三完成人是代表性論文1的第一作者  。第四完成人是代表性論文2的第一作者 。第五完成人洪茂椿院士是第三完成人的指導老師 ,爲代表性論文1的通訊作者。

                                  該項目所有完成人的合作成果“無機-有機雜化光功能材料的設計和調控”(郭國聰、洪茂椿、王明盛、陳蓮、徐剛)獲2013年度福建省自然科學獎一等獎。