近日，中國科學(xué)院與科睿唯安聯(lián)合發(fā)布的《2023研究前沿》報告，遴選出2023年全球較為活躍或發(fā)展迅速的128個研究前沿，并對相關(guān)學(xué)科的發(fā)展趨勢和重點問題進行了研判。
報告遴選的128個研究前沿包括110個熱點前沿和18個新興前沿，涵蓋農(nóng)業(yè)科學(xué)、植物學(xué)和動物學(xué)，生態(tài)與環(huán)境科學(xué)，地球科學(xué)，臨床醫(yī)學(xué)，生物科學(xué)，化學(xué)與材料科學(xué)，物理學(xué)，天文學(xué)與天體物理學(xué)，數(shù)學(xué)，信息科學(xué)，經(jīng)濟學(xué)、心理學(xué)及其他社會科學(xué)等11個高度聚合的大學(xué)科領(lǐng)域。
化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域Top10熱點前沿主要分布在電化學(xué)、納米材料、有機化學(xué)、新興交叉等研究方向。其中，人工分子機器和機械化學(xué)都是第二次入選Top10 熱點前沿。
電化學(xué)方向有4項，分別為海水電解催化劑、電催化硝酸根還原合成氨、陰離子交換膜燃料電池、電催化合成過氧化氫。
納米材料方向有3項，分別為高熵合金催化劑、量子點發(fā)光二極管、二維晶體管。
有機化學(xué)方向有2項，分別為人工分子機器和超分子粘合劑。
新興交叉方向有1項，為機械化學(xué)。
“海水電解催化劑”和“電催化合成過氧化氫”入選2023年重點熱點前沿。
海水電解催化劑：海水電解不僅是一種生產(chǎn)清潔氫能的可行方法，而且對海水淡化也具有重要意義。然而，與析氧反應(yīng)同時發(fā)生的析氯反應(yīng)極大地影響了海水電解的整體性能。因此，海水電解的實施需要高效、耐用的電催化劑，特別是陽極催化劑，以保證析氧反應(yīng)免受氯化物腐蝕。
該前沿的11篇核心論文涉及陽極析氧催化劑和陰極析氫催化劑，重點是析氧催化劑。研究人員使用鎳、鐵、鈷等活性元素制備催化劑，實現(xiàn)了常溫、堿性、工業(yè)電流密度條件下長時間高效電解海水，超過了商業(yè)銥基催化劑的表現(xiàn)。
電催化合成過氧化氫：作為一種高價值的環(huán)保型氧化劑，過氧化氫被廣泛用于廢水處理、化學(xué)品合成等過程。但是，當(dāng)前工業(yè)上合成過氧化氫需使用高能耗的蒽醌工藝，成本高昂，不適合于現(xiàn)場按需制備。通過兩電子氧還原反應(yīng)或者兩電子水氧化反應(yīng)電催化合成過氧化氫，可以實現(xiàn)按需現(xiàn)場合成，是一種富有前景的替代過程。然而，研發(fā)用于該過程的廉價、高效、高選擇性的電催化劑仍具挑戰(zhàn)。
該前沿的39篇核心論文涉及催化劑研究和電極設(shè)計，主要是前者。研究人員不僅研究了用于氧還原反應(yīng)的金屬單原子（例如，鈷、鉬）、碳基材料等催化劑類型，還研究了用于水氧化反應(yīng)的金屬氧化物（例如，BiVO4）等催化劑類型。
在化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域共有2項研究入選新興前沿，且均與能源的轉(zhuǎn)化和存儲相關(guān)。
“高性能HER和ORR光催化劑的開發(fā)及其在太陽能燃料合成中的應(yīng)用”主要涉及利用光催化劑，如共價有機框架化合物和金屬氧化物半導(dǎo)體等，通過氫還原反應(yīng)（HER）和氧還原反應(yīng)（ORR）將太陽能轉(zhuǎn)化為綠色燃料，如氫氣和雙氧水。
“聚合物介質(zhì)電容器的制備”主要涉及利用聚合物作為電容器的介質(zhì)，調(diào)整其組成和結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電容器能量密度和放電效率的同時提高。
當(dāng)天同時發(fā)布了《2023研究前沿?zé)岫戎笖?shù)》報告，評估了世界主要國家和地區(qū)在128個研究前沿中的研究活躍程度。報告顯示：在11大學(xué)科領(lǐng)域整體層面，美國仍是最為活躍的國家，中國繼續(xù)排名第二，中美之間的差距在縮小。排名前五的國家還包括英國、德國和法國。
分領(lǐng)域比較來看，美國在地球科學(xué)領(lǐng)域、臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、生物科學(xué)領(lǐng)域、物理學(xué)領(lǐng)域、天文學(xué)與天體物理學(xué)領(lǐng)域和數(shù)學(xué)領(lǐng)域這6個領(lǐng)域的研究前沿?zé)岫戎笖?shù)得分排名第一，其他5個領(lǐng)域排名第二，表明其基礎(chǔ)研究活躍程度整體較強。
中國在農(nóng)業(yè)科學(xué)、植物學(xué)和動物學(xué)領(lǐng)域，生態(tài)與環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域，信息科學(xué)領(lǐng)域和經(jīng)濟學(xué)、心理學(xué)及其他社會科學(xué)領(lǐng)域這5個領(lǐng)域均排名第一，在物理領(lǐng)域和數(shù)學(xué)領(lǐng)域排名第二，在生物科學(xué)領(lǐng)域排名第三，在地球科學(xué)領(lǐng)域、臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和天文學(xué)與天體物理學(xué)領(lǐng)域分別排名第五、第九和第八名。
值得一提的是，十一大學(xué)科領(lǐng)域中，中國在化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域排名第一的前沿為8個，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過美國的3個。
據(jù)介紹，“研究前沿”和“研究前沿?zé)岫戎笖?shù)”年度報告已連續(xù)多年發(fā)布，報告研究方法持續(xù)優(yōu)化，核心內(nèi)容不斷豐富，社會關(guān)注度持續(xù)提升。
