在近日举行的第四届世界科技与发展论坛闭幕式上，国际理论与应用化学联合会（IUPAC）执行委员会委员、中国化学会副理事长帅志刚， 发布2022年IUPAC化学领域十大新兴技术。 这十大新兴技术包括中国科学院生物物理研究所闫锡云院士团队领衔的纳米酶、中国科学院生物物理研究所闫锡云院士团队领衔的薄膜荧光传感器等多项中国化学家主导的研究项目。 陕西师范大学方宇、中科院大连化物所李灿院士团队领衔的液态太阳能燃料、复旦大学彭惠生教授团队领衔的纤维电池和织物显示器。

纳米酶：一种新的疾病诊断和治疗方法

纳米酶是一种神奇的纳米材料。 它具有天然酶的特性，在温和条件下能高效催化酶底物，产生与天然酶相同的反应产物，可作为酶的替代品调节细胞代谢，用于疾病的诊断和治疗。 与只能在特定温度和 pH 范围内工作的天然酶不同，纳米酶可以承受恶劣的条件并实现持久、安全和稳定的储存。

2007年，闫锡云团队在国际上首次发表并命名纳米酶，国际同行认为这是酶学史上具有里程碑意义的事件。 可以说，纳米酶的发现模糊了无机材料与有机生物的界限，促进了纳米科学与医学的融合。

闫锡云团队长期致力于纳米酶作用机理及应用研究，开发了多项基于纳米酶的新技术。 他们设计研发了用于疾病诊断的纳米酶试纸条，成为全球首款纳米酶新产品； 他们通过创建多酶活性纳米酶，利用肿瘤微环境激活过氧化物酶活性，催化产生活性氧杀死肿瘤细胞，探索纳米酶催化治疗的新策略。 他在纳米酶应用方面的研究成果曾获得国家自然科学二等奖和Atlas国际奖。 目前，全球29个国家的290个实验室从事300多种纳米酶的研究。 应用研究涉及生物学、医学、农业、环境治理等，形成了一个新的研究领域。

薄膜荧光传感器：高效灵敏的检测设备

薄膜荧光传感以其优异的灵敏度、选择性、可调谐性和普适性被认为是继离子淌度谱之后最具发展前景的微量痕量物质检测技术。 在相应的器件中，具有荧光活性的分子通常被固定在尺寸小至1cm或更小的合适基底上，形成对外界刺激具有快速可逆响应的2D或3D薄膜材料，并发挥作用 微量物质。 高效的检测功能。 这类荧光传感器具有体积小、功耗低、操作简单等优点，在打造便携式传感器方面具有突出优势。

1998年以来，方宇团队针对荧光传感技术中薄膜荧光传感易受环境因素干扰、难以满足特殊检测的难点进行了深入、全面的研究 选择性和灵敏度等需求。 工作。 目前，方宇团队已利用薄膜荧光传感器高效检测爆炸物（三硝基甲苯）、空气污染物（氨化合物、氮氧化物、有机挥发物）以及杀虫剂、神经性毒剂、尼古丁、病原体等，并创造了 爆炸物和毒品的最快响应和最高灵敏度的薄膜荧光检测记录。 方宇团队首创的药膜荧光传感器及检测设备也开始应用。 与超灵敏检测神经毒剂、病原体等高危物质相关的薄膜荧光传感器和设备研制也在有序推进。

液体太阳能燃料：瓶中的可再生能源

植物通过光合作用将二氧化碳和太阳能转化为葡萄糖。 化学家还通过创造“人工光合作用”来模拟这一过程。 液体太阳能燃料技术就是这样一种模拟自然光合作用的人工光合作用技术。 它利用太阳能、水和二氧化碳生产甲醇等富含能量的物质，有望取代目前的化石燃料。 此外，液体太阳能燃料，如电池，可以为间歇性可再生能源储存提供新的机会。 因此，液体太阳能燃料技术被认为是“装瓶可再生能源”和生产绿色化学品的战略。

太阳能燃料示范工厂已经开始在世界各地出现，美国、欧洲和亚洲的投资机构正在推动这一技术领域的合作。 2019年，李灿团队与兰州新区石化产业投资集团合作，在兰州新区启动了国内首个太阳能燃料生产示范项目——二氧化碳加氢甲醇合成技术开发项目。 2020年1月，该项目首次试车成功，生产出60%的粗甲醇，标志着液态太阳能燃料的工业化生产迈出了第一步。 液体太阳能燃料合成项目入选2020年一季度中国科学院重大科技成果转化亮点，并荣获2021年中国可再生能源学会科学技术发明奖一等奖 以及首届香港TERA-Award智慧能源创新大赛金奖。

纤维电池：可穿戴设备的新选择

纤维电池的结构与传统电池完全不同，呈现近乎一维的设计，具有柔软、稳定等优点 ， 和安全。 此外，由纤维电池编织而成的电池“织物”可以适应多种不同的变形和应用，更适用于可穿戴电子设备。

当电子设备向小型化、柔性化、集成化方向发展时，学术界的主流研究方向是薄膜，而很少关注纤维电池。 许多科学家认为，纤维电池的内阻随着长度的增加而增加，无法实现电池的高性能和大规模应用。 彭会生团队在多年研究中发现，纤维锂离子电池的内阻与长度之间存在独特的双曲余切函数关系，即内阻不随长度增加而增加，而是先减小，然后再减小。 然后趋于稳定。

在此理论指导下，团队构建的纤维锂离子电池具有优异稳定的电化学性能，能量密度较以往提升近2个数量级，容量 10万次弯曲后保留率80%以上。 该团队还实现了纤维电池的规模化连续生产，建立了全球第一条纤维锂离子电池生产线。 其生产的纤维锂离子电池系统具有与商用锂离子电池相同的电化学性能，具有更好的稳定性和安全性。

三星、华为等公司也在研究纤维电池的应用潜力，其市场规模将随着可穿戴设备、印刷电子等行业的发展而增长。

织物显示器：穿戴在身上的显示器

随着高速通信和连接设备的兴起，研究人员开始探索织物显示器领域。 此类设备将彻底改变电子产品及其交互方式，并导致新一代可穿戴电子产品和智能纺织品的商业化。

传统上，可穿戴设备依赖于附着在织物和纺织品表面的薄膜显示器进行显示。 织物显示设备的方法则完全不同，直接将能够发光的纤维编织成柔软的织物显示器。 彭惠生团队研发了两种功能纤维——负载发光活性物质的高分子复合纤维和透明导电高分子凝胶纤维。 通过两者在编织过程中的经纬交织，形成电致发光单元，并通过有效的电路控制制备出新型柔性显示面料。

与传统平板发光器件相比，布料显示器的发光纤维直径可在0.2-0.5毫米之间精确调节，超细超柔。 这样织出的衣服能紧贴人体不规则轮廓，与普通面料一样轻盈透气，穿着舒适。

研究人员正在研究大规模展示织物的可能性。 虽然其应用目前主要集中在可穿戴设备领域，但未来大面积织物显示屏有望应用于家居、广告等领域。（陈飞）