2024年10月27日至28日，由北京大学化学与分子工程学院和中科合成油技术股份有限公司联合主办的“合成化学可视化”专题研讨会在北京怀柔雁栖岛栖湖饭店召开。国家自然科学基金委员会化学科学部常务副主任杨俊林、副主任詹世革，苏州大学迟力峰院士、清华大学王梅祥院士、厦门大学谢素原院士、南昌大学熊仁根院士以及来自中国科学院、中国科学技术大学、清华大学、北京大学等众多高校和科研院所的专家教授等100余人前来参会。公司总经理李永旺研究员协公司相关科研人员参加了此次会议。

本次研讨会在国家自然科学基金委员会化学科学部科技活动项目“专题研讨类：合成化学可视化”和公司的大力资助支持下召开，旨在探讨可视化对合成化学结构与机制研究的重大意义，系统梳理可视化技术的研究现状和发展规律，推广可视化技术和方法在合成化学中的应用，为交叉研究和揭示合成反应机制提供新思路和新范式，以培育具有鲜明特色的研究方向与群体。根据不同的可视化技术类型，本次研讨会设置了基于扫描探针的合成化学可视化、基于电镜技术的合成化学可视化、基于光学成像的合成化学可视化和基于谱学分析的合成化学可视化等四个议题。

在研讨会开幕式上，基金委副主任杨俊林介绍了“合成化学可视化”的立项背景，详细介绍了该重大研究计划的工作要求。杨主任希望通过国家自然科学基金重大研究计划的开展，进一步提升我国基础研究的原始性创新能力，以取得一批对学科发展产生重大影响的、具有里程碑式的研究成果。同时指出本次重大研究计划应以揭示物质在表界面发生的物理与化学转化过程的机制和基本规律为核心，充分发挥化学、物理、材料、信息等多学科交叉的优势，注重创新性和前沿性，凝聚和培养具有国际影响力的人才队伍，为国民经济和社会可持续发展做出重大贡献。

北京大学吴凯教授则对合成化学可视化做了详细介绍，指出合成化学可视化是通过各种可视化手段，实现空间/时间分辨的直观展现或观察合成化学产物或反应过程的科学方法。该方法致力于开发原子级别或原位实时的组分、结构或理化性质信息获取工具，并将其应用于合成化学反应体系，在深化对合成机制理解的基础上推动合成化学新方法、新试剂的发现，并为其在材料、催化、药物、能源等领域的应用奠定物质基础。

在接下来的研讨中，苏州大学迟力峰院士做了题为“基于扫描探针技术的可视化与表面在位合成”的报告。迟院士从表界面分子和超分子化学的定义出发，着重介绍了扫描探针技术在分子组装、表面修饰与改性、精准制备分子纳米结构等方面的应用，揭示了分子组装和表面反应的规律，并从单分子层面上获得了对表面物理化学过程和表面在位化学反应的新认知。利用界面和动态过程调控分子聚集的方法，构建宏观尺度下亚微米周期性结构，为解决组装体系难以长程有序的基本科学问题提供了新途径；利用金属单晶表面的结构及催化效应，在温和条件下实现正构烷烃的聚合，提出了分子在表面上选择性活化和偶联的新策略，指出有机分子/自组装薄膜与二维材料的结合大有可为。随后还介绍了表面分子自组装行为，包括分子结构和生长条件等对分子组装结构的影响及调控规律。以表面精准合成石墨烯纳米带和石墨炔为例，迟院士详细讲解了表面在位化学的概念，并展示了“从正构烷烃到共轭多烯的直接转化”的重要工作。

北京大学江颖教授做了题为“低维水可视化研究”的报告。江颖老师介绍了其课题组利用自主研发的国产qPlus型扫描探针显微镜，以原子级精度实现了石墨烯和六方氮化硼表面上二维冰的可控操纵和摩擦力测量，发现了二维冰和石墨烯之间的结构超润滑行为，并结合理论模拟揭示了其不同于传统超润滑体系的微观机理，澄清了低维受限条件下超快水传输特性的根源。其课题组首先在铜表面的单层石墨烯和氮化硼上生长出二维冰，结果表明，石墨烯表面的二维冰相较氮化硼表面的二维冰有着更大的面积和更小的密度，且前者只能稳定存在于衬底的台阶边缘，后者则可以存在于台面上，这说明水分子在石墨烯表面上的扩散势垒要明显低于氮化硼。随后利用自主研发的qPlus型扫描探针显微镜，其课题组得到了石墨烯和氮化硼表面上二维冰的原子级分辨图像，发现两种表面上的二维冰与该团队先前报道的金（111）表面二维冰的结构相似。该现象揭示了低维受限水的超润滑对表面电荷分布的敏感性，这与仅依赖于晶格匹配度的传统“刚性”超润滑体系有很大差别。该发现有助于理解原子尺度受限条件下超快水传输特性的根源，并推动纳米流体工程和纳米摩擦学等领域的研究，同时这项工作将进一步激励新型超润滑和纳米流体系统的未来探索与实际应用。目前，由他们自主研发的qPlus型扫描探针显微镜已与中科艾科米达成合作，并实现了产业化。

山西煤炭化学研究所/中科合成油技术股份有限公司曹直研究员做了题为“氢甲酰化多相催化区域选择性调控”的报告。为提高费托产物中烯烃的价值，曹直研究员团队通过催化转化烯烃制得高附加值化学品。报告探讨了长链烯烃的几种催化转化过程，如烯烃的复分解、脱氢、氢甲酰化、Wacker氧化、环氧化和催化重整等。而在甲酰化过程中，目前均相催化氢甲酰化中的主要挑战包括催化剂的分离和回收等问题。曹直研究员团队设计了一种新型铑基分子筛多相催化剂，该催化剂通过硫中毒排除了外部孔道中铑位点的干扰，实现了烯烃高选择性转化，特别是在丙烯氢甲酰化中展现了卓越的性能，n-丁醛的选择性达到了99%。通过实验和理论计算结合，详细解析了丙烯氢甲酰化的反应机理。

在为期两天的学术交流会中，与会专家围绕各种可视化手段、如何实现空间/时间分辨的直观展现或观察合成化学反应过程等关键科学问题，展开了交流讨论，同时对当前合成化学可视化发展方向提出了具体的指导性意见和建议。最后，北京大学吴凯教授做总结发言。吴教授总结了当前合成化学可视化取得的进展，分析了存在的问题和挑战，并对今后合成化学可视化的未来发展提出了一些建议与畅想。同时，吴教授感谢基金委长期就该研究项目的大力支持和资助，对公司总经理李永旺研究员及全体会务组成员为本次会议的顺利召开所付出的努力表示由衷感谢。

本次合成化学可视化专题研讨会像一个大家庭一样，将本领域相关学者紧密相连，在畅所欲言和思想碰撞间迸发真知灼见。通过学术交流会也让大家愈感肩上的使命和责任，在这个大家庭统一目标及群策群力的感召下，我们应当努力迎难而上、追求卓越发展，在现有研究成果的基础上，进一步夯实实验基础，积极进取，力图在合成化学可视化中做出具有前瞻性、创新性和建设性的贡献和研究成果。                                                                

（研发中心学生  陈燚）