大连工业大学学科简介：化学

大连工业大学学科简介：化学

  （一）学科概况

  化学是最古老的自然科学学科之一。它在长期的实践中开阔了人类对物质世界的认识，提供了资源开发的依据，赋予人类以非凡的创造和合成新物质的能力。

  化学是在原子、分子及分子以上层次水平上研究物质的组成、结构、性能以及相互转化的科学。化学是一门中心的、实用的和创造性的科学，它在自然科学中位居基础核心地位，是包括生命、材料、能源、环境等在内的其他科学分支的重要科学基础和生长点。

  化学作为一门研究物质转化和相互作用的科学，其目标包括理解物质的结构—性能关系，研究新反应和合成技术，创制各类功能材料等。化学科学创造和构建了一个全新的物质世界，为材料、生物、医学、能源、环境、信息等学科的创新和快速发展持续提供核心知识基础和物质保障，支撑医药、材料、能源等产业的发展。

  当今化学学科发展可归纳为几个方面：

  （1）深化对结构（包括分子结构和分子聚集体等）与性能关系的认识，以所需性能为导向，设计、合成与组装目标化合物体系；

  （2）深入研究化学反应机理，特别是化学反应的微观过程，实现对化学微观过程的人工控制，发展新型催化剂调控反应，进而设计绿色的化学过程；

  （3）研究更加精准化，包括结构的精准构筑与调控、精准合成、精准检测、精准预测等；

  （4）创新合成、分析、表征、测试的实验和理论方法，并依靠计算机技术使各种信息更加灵敏可靠；

  （5）加强化学与物理、材料、生命、能源、环境、信息等学科的交叉与合作，促进互相渗透，共同发展。

  随着人类文明的进步，现代科学研究范式、内容和社会作用不断变革，化学学科的内涵也发生着广泛而深刻的变化。化学领域的核心基础科学问题仍有待取得更重大的原始创新和突破。同时，随着交叉学科、新兴学科快速发展，国家战略和经济社会可持续发展对化学学科的发展提出了更高的要求，化学将在材料科学、能源环境、绿色化工、生命科学、信息科学等领域发挥更大作用，推动相关成果的转移转化，为国家安全、生命健康、国民经济和社会可持续发展做出更大贡献。

  （二）学科内涵

  近代化学是以原子论和化学键理论为基础和主线发展的。原子结构的发现和量子理论的建立，为化学提供了坚实的科学基础。化学在近两个世纪的发展中逐渐形成了自身的学科分工。根据研究对象和任务，化学通常包括无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、高分子化学与物理、化学生物学、理论与计算化学、能源化学等学科和研究方向。随着化学学科的不断发展，近年来众多研究领域和方向逐渐淡化了学科界限，走向交叉融合。同时随着化学与物理学、生命科学、化学工程、材料科学、医学、能源科学、信息科学、纳米科学以及环境与生态学等相关学科分支的进一步交叉融合，也形成了众多新兴交叉研究方向和新的学科增长点。

  化学学科发展处于从定性到定量、从宏观到微观、从静态到动态、从现象到机制、从分化到综合的阶段。当前，化学学科已成为实验和理论并重的科学系统，不仅拥有日益完备的实验技术与手段，理论体系也日趋丰富和完善。同时，化学不仅为化学工程提供了理论基础，而且在化工的可持续发展与创新中也发挥着日益重要的作用。随着化学理论的不断完善和信息科学技术的快速发展，机器学习、数据科学和人工智能等多学科技术手段的支撑将极大地推动化学研究范式的变革。

  （三）学科范围

  根据研究对象和内容，化学可分为无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、高分子化学与物理、化学生物学、理论与计算化学、能源化学等二级学科。

  1．无机化学：无机化学是研究各种无机物质的组成、结构、性质、制备、反应和应用的科学，是历史最悠久的化学分支学科。主要通过化学键理论和现代物理实验方法，包括量子力学、谱学技术和新的合成方法等在无机化学研究中的应用，使宏观性质和反应与微观结构相联系，形成从原子、分子、团簇、纳米、介观、体相等多层次、多尺度上研究物质的组成、结构、反应和组装，探索物质的性质和功能，涉及物质存在的气、液、固、等离子体等各种相态，具有研究对象和反应复杂、涉及结构和相态多样以及构效关系敏感等特点。

  无机化学的研究对象繁多，涉及除碳氢化合物等有机物外元素周期表中所有元素及其化合物的组成、结构、性能和反应规律。现代无机化学学科在自身发展中不断与其他学科交叉与融合，在研究的深度和广度上都发生了根本变化。研究方向包括元素无机化学、无机合成化学、固体无机化学、配位化学、金属有机化学、团簇化学、生物无机化学、物理与理论无机化学、无机材料化学、纳米材料化学、稀土元素化学以及无机－有机杂化材料等。

  2．分析化学：分析化学是研究物质的组成和结构，确定物质在不同状态和演变过程中化学成分、含量、时空分布和相互作用的测量科学。旨在发展化学测量相关的原理、策略、方法与技术，研制各类分析仪器、装置及相关软件，以获取物质组成、分布、结构与性质的信息与时空变化规律。它涉及色谱学、电分析化学、光谱分析、波谱分析、化学分析、热分析、放射分析、生化分析及传感器、联用技术、样品分离富集方法、化学计量学和表面、微区、形态分析等分支学科。

  分析化学研究主要涵盖从宏观到微观复杂体系的检测与分析，旨在建立新策略、新原理、新方法和新技术，或致力于拓宽现有技术在重要科学领域的应用。研究方向主要包括样品处理和分离、谱学方法理论及应用、化学与生物传感、化学成像及仪器研发创制等。研究范围涵盖色谱、光谱、电化学分析、质谱、核磁、顺磁、量热分析、能谱分析，以及新兴领域如组学分析、单原子单分子单细胞分析、活体分析、微纳分析等领域。

  3．有机化学：有机化学是研究含碳化合物的来源、制备、结构、性质、组成、相互作用、应用以及有关理论的科学。有机化学揭示构成物质世界的各类有机化合物的结构、有机分子中各原子间键合的本质以及它们之间相互作用、相互转化的规律，并设计合成具有特定性质的有机分子。有机化学的发展趋势和特点是：分子识别和分子设计渗透到有机化学的各领域；新催化体系与选择性反应，尤其是不对称催化合成，已成为有机化学的热点和前沿领域，继续在新药研制和光电材料等新型材料的开发中起主导作用；与人工智能相结合促进有机分子的精准合成和功能有机化合物的高效筛选；与生物、医学、材料及环境等学科密切结合。

  有机化学的学科研究范围包括物理有机化学、有机合成化学、有机立体化学、天然有机化学、元素有机和金属有机化学、有机超分子化学、有机分析、生命有机化学、功能有机化学、有机材料化学、人工智能合成化学等。

  4．物理化学（含化学物理）：物理化学（含化学物理）是利用数学、物理学等基础科学的理论和实验手段，从研究化学现象的物理本质入手，揭示化学反应与物质结构变化的基本规律的科学。它研究化学科学中的原理和方法，研究支配化学体系性质行为的基本物理原理，研究最一般的宏观、微观规律和理论；它是化学的理论基础，是近代化学以原子论和化学键理论为基础和主线发展的标志。现代物理化学呈现如下特点：从宏观到微观，从平衡到非平衡，从体相到表面，从非生命到生命，从单一到交叉，从现象描述到理性设计。

  物理化学的学科研究范围主要包括化学反应能否进行和进行的程度；化学反应的速率和机理；分子及其聚集态的结构和性能间关系；化学反应过程的能量变化与利用；化学反应与物质结构的原位/动态表征等等。这些规律在不同领域的应用中形成了众多的分支学科，如化学热力学、化学动力学、溶液化学、电化学、光化学、胶体化学、表界面化学、催化化学等；在深入到分子水平研究化学问题时，形成了结构化学、量子化学和计算化学等分支学科。

  5．高分子化学与物理：高分子化学与物理是高分子科学的基础，是以高分子为主要研究对象的交叉学科。该学科与人类文明发展和工业生产水平密切相关，并为人类美好生活提供重要物质基础。

  高分子化学与物理包括高分子化学、高分子物理两个方面。高分子化学主要研究高分子的合成、聚合反应与聚合方法，包括可控/“活性”自由基聚合、活性配位聚合、茂金属/后过渡金属催化聚合、易位聚合、过渡金属催化偶联聚合、迭代聚合、超支化聚合、酶催化聚合、高分子改性或功能化、高分子反应性加工、超分子聚合物、精准链长/序列高分子、手性高分子、液晶高分子、极端条件下服役高分子、生物或仿生高分子、功能高分子等内容。高分子物理主要研究高分子链结构与凝聚态结构、结构与性能/功能之间的关系，包括链运动及其动力学、亚稳态与相变、非线性粘弹性、高分子溶液、高分子流体动力学、高分子共混与杂化、高分子材料力学与物理性能、功能高分子的分子原理、合成生物高分子的生命现象、高分子设计与模拟等内容。

  6．化学生物学：化学生物学是化学与生物、医学交叉融合的新兴学科，是研究生命过程的分子科学。运用化学的原理、方法和手段探索生物体内的分子事件及其相互作用，在分子水平研究复杂生命现象，揭示生命起源及运动的化学本质，发展生命调控的化学方法，提供生命研究的化学技术。化学生物学注重认识生命的动态化学性质和运动规律，注重研究内源（如代谢物）和外源（如药物）化学物质对生命运动的影响和调控，注重探究生命过程的分子机制，注重发现和创造影响生命运动及信息传递的化学分子。

  化学生物学的学科研究范围主要包括化学探针、生物正交反应、天然产物化学生物学、药物化学生物学、生物合成化学、核酸化学生物学、蛋白质化学生物学、糖化学生物学、脂化学生物学、金属化学生物学、生命影像化学、生物物理化学、化学表观遗传学、纳米化学生物学、化学驱动的生物组学等。

  7．理论与计算化学：理论与计算化学是基于量子力学和统计力学等自然科学的基本原理，利用数学方法和计算机技术为化学建立概念和知识体系，并阐释原子、分子和聚集体系的结构性质及其变化规律的学科。随着计算机技术的快速发展和理论及计算方法的不断提升，理论与计算化学已经成为化学的重要组成部分，从而使现代化学变成了实验和理论计算并重的科学。

  理论与计算化学的研究范围主要包括量子化学、化学动力学、统计力学和化学信息学四个方面，主要在微观水平上研究原子、分子和聚集体的电子结构和性质、化学变化的动态特征、化学体系的宏观性质以及从实验或计算数据中提炼体系的规律性认识。内容包括：发展化学理论和计算方法，开发计算软件，并利用理论方法研究化学、材料和生物等体系的结构、性质和动力学过程，揭示其微观本质以及结构和性能的关系，并开展化学反应、催化剂和功能材料等的理论设计等。

  8．能源化学：能源化学是在世界能源需求日益突出和我国“碳达峰、碳中和”两步走战略目标的背景下，化学科学与能源科学和材料学、工程学、物理学、生物学、环境学、经济学、管理学等多个学科交叉集成提升而形成的二级学科，是通过化学途径指导能源高效利用和新能源开发与转化的关键学科之一。能源化学主要利用化学的理论和方法研究能量获取、储存、转换及传输过程的规律，探索多元化能源新技术的实现途径。

  能源化学可以划分为碳基能源化学、氢能化学、能源电化学、太阳能化学、热能化学及能源物理化学、能源材料化学和能源化学工程等多个分支和研究方向。

  （四）培养目标

  1．硕士学位：具备爱国主义精神，坚持爱党、爱国、爱社会主义相统一，树立正确的历史观、民族观、国家观，坚定理想信念，勇担时代使命。具有坚实的化学基础理论知识和技能，系统掌握某特定化学学科方向的专门知识、理论和研究方法，了解其现状和发展趋势。具有良好的科学素养和从事科学研究的能力，具备较强的创新精神和应用意识。较好地掌握英语，并能熟练运用计算机等现代信息工具。

  2．博士学位：具备爱国主义精神，坚持爱党、爱国、爱社会主义相统一，树立正确的历史观、民族观、国家观，坚定理想信念，勇担时代使命。掌握坚实、宽广的化学基础理论知识和技能，系统深入掌握某特定化学学科方向的专门知识、理论和研究方法，了解其现状和发展趋势。具有良好的科学素养和独立开展科学研究的能力，并在所从事的研究领域内取得创新性成果。具备适应交叉学科领域研究的能力和强烈的创新精神。掌握英语，能用英语熟练阅读本专业的文献资料，具有良好的写作能力和国际学术交流能力。熟练运用计算机等现代信息工具。

  （五）相关学科

  化学工程与技术、数学、物理学、材料科学与工程、环境科学与工程、生物医学工程、纺织科学与工程、核科学与技术、食品科学与工程、基础医学、临床医学、口腔医学、公共卫生与预防医学、中医学、中西医结合、药学、中药学、特种医学、护理学、法医学、公共卫生、地质学、考古学、作物学、园艺学、农业资源与环境、植物保护、畜牧学、兽医学、林学、水产、草学、水土保持与荒漠化防治学等。