化学前沿的新生力量：2025年新兴研究者专刊聚焦多领域创新突破

《Science China-Chemistry》：Forging the frontiers of chemistry: the 2025 emerging investigator issue of Science China Chemistry

本专刊由《Science China Chemistry》主编万立骏院士牵头，特邀54位中国化学领域的青年领军学者，展示其在有机发光材料（OLED/TADF）、电催化（CO2RR、HER）、能源存储（锂金属电池、固态电池）、高分子功能材料及生物医学应用等前沿方向的创新成果。这些研究通过分子设计、界面调控、原位表征等关键技术，致力于解决能源转化效率低、电池安全性差、生物成像精度不足等核心问题，为可持续发展与健康医疗提供了新材料与新策略。

　　

在当今全球能源转型与健康医疗需求日益紧迫的背景下，化学学科正成为解决关键问题的核心驱动力。然而，高性能能源存储材料的开发仍面临能量密度与安全性的平衡难题，高效催化体系的设计受限于反应机理不明确，而生物医学应用材料的精准构建也亟待突破功能可控性瓶颈。为此，《Science China Chemistry》2025年新兴研究者专刊集结了54位中国青年化学家的创新力量，通过跨学科融合与前沿技术探索，为上述挑战提供了系列突破性解决方案。

研究团队围绕“材料—机制—应用”主线，综合运用分子工程、原位表征、机器学习等多维度手段，在有机光电材料、能源转换催化剂、高性能电池体系及生物医用材料等领域取得了系统性进展。例如，宾正杨团队开发的窄谱带TADF材料显著提升了OLED器件的色纯度与效率；陈晨课题组设计的电催化C-N耦合策略为常温常压下氮气转化提供了新路径；程新兵提出的界面调控方案有效抑制了锂枝晶生长，推动了高安全锂金属电池实用化进程。这些成果不仅深化了对化学反应的微观理解，更催生了具有产业化潜力的新材料体系。

关键技术方法概述

研究主要依托以下核心方法：（1）跨尺度计算模拟（如机器学习辅助催化剂筛选、分子动力学模拟电池界面行为）；（2）原位表征技术（如电化学原位光谱、冷冻电镜解析蛋白质结构）；（3）精准合成策略（如MOF/COF可控生长、活性聚合构建功能高分子）；（4）器件集成与性能评估（如柔性电子器件加工、光电转化效率测试）。部分生物医学研究注明了临床样本队列来源（如癌症患者组织样本），确保了数据的临床相关性。

有机光电材料创新：从分子设计到器件性能突破

通过构建新型TADF分子骨架与窄带隙发光体，多项研究实现了OLED器件外量子效率超过30%（如宾正杨、张东东的工作）；郑宁团队开发的动态共价聚合物网络为柔性显示材料提供了可循环设计范式。

电催化机制与能源转化新策略

常晓侠等人利用原位电化学界面分析，揭示了CO₂RR过程中中间体吸附能垒的调控规律；赵慎龙设计的碳基单原子催化剂将HER过电位降至50mV以下，为绿氢制备提供了低成本方案。

高性能能源存储材料与界面工程

娄帅锋开发的铌基快充电池体系在-30°C至60°C环境下保持85%容量，结合AI筛选电解质组分，加速了全固态电池迭代；刘公平研制的亚纳米孔膜实现了锂离子选择性传输，提升了电池循环寿命。

生物医学应用导向的功能材料

谢斯滔构建的功能核酸（aptamer/mRNA）递送系统实现了肿瘤靶向成像与治疗一体化；宋国胜设计的激活型纳米探针通过多模式成像技术，将癌症检测灵敏度提升至单细胞水平。

结论与展望

本专刊的研究成果彰显了中国青年化学家在推动化学前沿中的创造力与领导力。其创新性体现在三个方面：一是通过多学科交叉（如人工智能+化学、生物-材料界面工程）开辟了新研究方向；二是将基础理论突破与实际应用需求紧密结合（如铀/金元素 electrochemical 回收技术）；三是建立了从分子设计到器件优化的全链条研究范式。这些工作为碳中和、健康中国等国家战略提供了关键技术支撑，同时通过开放数据与跨团队合作（如多位作者共享原位表征平台），促进了全球化学社区的协同创新。未来，随着合成生物学、量子计算等工具的深度融合，化学学科有望在智能材料创制与生命过程精准调控中实现更大突破。