21世紀的無機化學

第1章 超分子化學進展
1.1 概述
1.1.1 單分子化學與超分子化學
1.1.2 超分子和超分子化學
1.2 晶體工程
1.3 配位聚合物
1.3.1 配位聚合物概述
1.3.2 配位聚合物中的合成和研究方法
1.4 納米技術
1.4.1 金屬納米分子的自組裝
1.4.2 自組裝的金屬分子納米體系
1.4.3 納米金屬原子團簇的自組裝
1.4.4 金屬軟連接的超分子自組裝
1.4.5 自組裝的（金屬0納米微反應器
參考文獻
第2章 磁分子材料研究進展
2.1 分子內自旋載體之間相互作用及其機理的實驗和理論研究
2.1.1 雙核4f-3d分子磁性的密度泛函計算分析
2.1.2 金屬簇合物及其超分子組裝
2.1.3 含稀士異三金屬配位高分子 Cr3+-Cu2+-Gd3+
2.1.4 疊氮橋配位高分子的磁性與結構關系
2.1.5 抗磁離子傳遞自由基之間強反鐵磁耦合
2.2 三維有序分子磁體
2.2.1 氰根橋聯的分子磁體
2.2.2 疊氮橋聯的分子磁體
2.2.3 二氰胺橋聯的分子磁體
2.2.4 膦酸橋聯分子磁體
2.2.5 咪唑等不對稱三原子橋聯接的弱鐵磁體
2.2.6 甲酸橋聯的分子磁體
2.3 低維分子磁體，包括單分子磁體及單鏈磁體
2.3.1 單離子外磁場依賴的特殊的磁弛豫現象
2.3.2 「單分子」與「單鏈」分子磁體
2.4 具有復合功能的分子磁性材料
2.4.1 疊氮橋手性分子磁體
2.4.2 微孔分子磁體
2.4.3 電磁雙功能分子磁體
2.5 總結與展望
參考文獻
第3章 光電功能配合物分子固體的研究進展
3.1 稀士配合物電致發光材料及器件的研究進展
3.1.1 銪配合物的電致發光研究
3.1.2 鋱配合物的電致發光研究
3.1.3 展望
3.2 過渡金屬配合物發光材料研究
3.2.1 發光Pt（II）配合物
3.2.2 d10金屬配合物發光材料
3.3 手性及非中心對稱配位聚合物的組裝及功能
3.3.1 利用非旋光性的配體
3.3.2 利用光學活性的手性配體
3.4 導電配合物及三階非線性光學和光限制材料
3.4.1 導電配合物
3.4.2 三階非線性光學和光限制材料
參考文獻
第4章 過渡金屬有機硫配位聚合物
4.1 引言
4.2 具有金屬-金屬作用的鏈狀銀聚合物
4.3 以硫醇為橋的層狀聚合物
4.4 具有管道結構的有機硫配位聚合物
4.5 結論
參考文獻
第5章 納米結構的化學合成進展
5.1 納米結構和納米科技簡介
5.2 納米結構的化學合成進展
5.2.1 零維納米結構（及其高級組裝體）
5.2.2 一維納米材料（包括由其組裝而成的高級納米結構）
5.3 納米結構研究和納米科技前景展望
參考文獻
……

有幸看到洪茂椿、陳榮、梁文平三位教授主編的《2l世紀的無機化學》的詳細目錄和部分稿件，感到非常高興。18世紀近代化學的建立，就是從無機化學開始的；後來被飛速發展的有機化學、物理化學、分析化學、高分子化學所超越，無機化學相對沉默了一段時期，到了20世紀下半葉，無機化學又復興了，發展得非常迅猛。

無機化學的「江山如此多嬌」，引來了物理化學家為之折腰。你看，洪茂椿、吳新濤、游效曾、楊頻、黎樂民和我等許多人，不是都從結構化學、量子化學等領域跨向無機化學的嗎?加上無機化學本來就有許多傑出卓越的學術帶頭人，所以我國無機化學成了化學學科中發展最快的二級學科之一。

本書是國家自然科學基金委員會化學科學部組織編寫的，反映了我國無機化學的最新進展。我閱讀本書後深深感到：國家自然科學基金委員會成立19年來，對我國自然科學基礎研究的發展確實起了關鍵性的作用。無機化學也不例外。本書收集的各個無機化學領域，極大部分是基金委化學科學部重點支持的項目和課題，而這些領域正好是國際無機化學研究的前沿，說明基金委化學科學部歷年編寫的項目指南是和國際發展趨勢接軌的。

我認為21世紀化學發展趨勢有「五多」：多交叉、多層次、多尺度、多整合、多方法。本書各章節也體現了無機化學發展的「五多」大趨勢：①多學科交叉：無機化學與生命、材料、能源科學、納米科學、電子學、有機化學、高分子化學、物理化學、凝聚態物理學等學科的交叉；②不滿足於合成新化合物，而是向分子以上的多個層次發展，直到分子器件、分子機器；③現代無機合成化學設計調控顆粒的形貌和尺度分布，特別是納米尺度，以達到優異性能的目的；④重視配合物與高分子聚合物、有機化合物的結合，剛性部分與柔性部分的整合，制備剛柔結合、超強度超細纖維和多功能新材料、新器件；⑤采用多種方法協作攻關，例如合成、組裝、分離、分析、性能測試、篩選一條龍；實驗方法、量子化學理論方法、建模計算虛擬實驗以及化學信息學方法聯用，推陳出新，攀登無機化學的高峰。

20世紀的無機物質分為分子和固體兩大類：（1）分子物質包括無機小分子、配合物、金屬有機化合物、簇合物等；（2）固體物質包括金屬、合金、物相、礦物、離子型晶體、配位聚合物、玻璃態、無定形非晶體、復合固體材料等。兩者之間的界限是明顯的。

21世紀的無機化學構築了分子與固體之間的多層次的橋梁和通道，打通了微觀、介觀、宏觀的界限，打破了化學家合成高純化合物和電子學家制造芯片與器件的分工，把無機材料的研究開發的不同層面整合起來，達到最高的效率和發展速度。這些多層次的過渡結構可以籠統地稱為超分子或泛分子。另一方面，生命體內含有大量液體、溶液、膠體、微乳體和軟物質。2l世紀也正在開始或將要構築分子和液體及生命體液之間的橋梁和通道，其間多層次的結構也是超分子或泛分子。

本書的第1章是超分子化學進展，第2章是磁分子材料研究進展，第3章是光電功能配合物分子固體的研究進展等等，這一章節框架安排很有新意，充分體現了21世紀無機化學重視過渡結構層次和超分子化學的新面貌。

Lehn開始研究冠醚配合物，發現冠醚與鹼金屬離子的配位鍵非常弱，不同於正常的配位共價鍵，因此提出超分子化學的概念。現在從本書第l章圖1一l可以看到，超分子化學體現了化學向多交叉、多層次、多尺度、多整合、多方法發展的大趨勢，從超分子的主客體化學向識別生物分子和了解生命調控機理的生命化學發展；從配合物分子向簇合物及其超分子組裝結構，再向分子基磁性和光電等功能材料發展，構建分子化學與固體化學的橋梁，微觀尺度與宏觀尺度的連續（詳見本書第2、3章）；從超分子的特異性能向催化劑、光電轉換材料等發展，使超分子化學成為通向生命科學和材料科學的橋梁；所以，超分子化學在無機化學，乃至整個化學科學中的地位都越來越重要了。

Lehn把形成超分子的主客體分子稱為「Pleromers」，這是從希臘文引進的新名詞，原義為互補，可譯為互補子。他把信息的起源從生物細胞之間的通訊，移前到主客體分子之間的通訊，還指出互補子之間的信息交流是超分子化學的主線。

我受Lehn新概念和信息科學迅猛發展的的啟發，提出：

1.任何物質的微觀粒子、宏觀物體、宇觀天體都有某種性質相異而互補的「互補配偶子（體）」和性質相同的「競爭子」。這是物質的普遍屬性，與對稱性有密切關系。互補配偶子翻譯成英文，可以借用Lehn提出的Okeriners。

2.「互補配偶子」之間有通訊，它們互為信源和信宿。它們之間都有某種相互作用，這就是它們互相聯系的信道。它們通訊的目的就是互相吸引，組成高一級的粒子或高一級的動態平衡體系，這就是通訊的目的（信的）。所以互補配偶子之間滿足通訊的四要素：信源、信道、信宿、信的。

3.宇宙進化是從四種作用力場的分化，到產生誇克和電子，然後一步一步地向高級結構層次發展。每一層次的粒子都發送信息，去選擇/尋找「對象」（即互補配偶子），達到互相結合成為高一級粒子的目的（信的）。

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