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微型化在化学科学发展中的战略地位(节选)
点击次数:1262 发布时间:2010-04-29

        微型化是21世纪科技发展的总趋势之一。这种趋势在上一世纪的zui后几十年电子技术的发展中已得到充分体现;微电子领域的迅猛发展在信息与通讯科技发展中的影响已超出多数人的想象。在以和电报为主要通讯手段的上世纪80 年代,人们很难想象到同时具有照相、录像、录音、放音功能的手机会普及到当前的广泛程度。然而在同一时期,微型化的潮流对化学科学的影响要小得多。化学科学的研究手段虽然也有很大提高,精密仪器的性能和水平都出现了飞跃的发展,但至今化学科学的基本研究手段和方法仍然主要是建立在以毫升计量的玻璃器具的基础上,其构型及使用方法甚至与两百年前无大区别。

 

        纵观化学发展的历史,化学实验的试剂的用量是随着科学技术的发展逐渐减少的。1925年,埃及E.C.Grey出版了《化学实验的微型方法》较早提出了实验试剂用量微量化。从1982年起,美国的Mayo和Pike等人开始采取mmol量级的微型制备实验,从而掀起了研究与应用微型化学实验的热潮。

 

        1990年以来,历次ICCE(国际化学教育大会)和IUPAC学术大学会都把微型化学实验列为会议的议题。

 

        微型化将大大加速合成化学与药物化学的发展。将传统的化学合成规模缩小到原有的100 万分之一甚至几亿分之一,传质和传热过程的速度比通常实验室的容器中快几万到几百万倍,使反应效率大幅度提高。反应规模的缩小既降低了能耗,也减少了物耗和污染。反应物质的体积只需纳升级或皮升级的剂量,具有毒性、放射性和爆炸反应的危险性将变得微不足道,其效果可以达到准确、明显、安全、方便和防止环境污染等目的,并且可通过大规模平行实验使反应的优化过程大大加速。

 

        值得一提的是,ThalesNano公司作为微型化合成化学界的代表,其获得R&D100大奖的 H-Cube 连续流动氢化反应系统H-Cube Midi 中试连续流动氢化反应系统在全球的药化,石化及化工领域得到了广泛的应用,被广大化学工作者认可为氢化反应的新标准。

 

        进入新世纪科学技术普及,随着电脑、互联网和手机进入我国,一个信息社会的构架将很快在我国形成。人们对与自身健康有关的生化指标、食品安全以及环境中的化学与生物信息日益关注。新的科技成果理应更快进入千家万户更直接地服务于普通百姓。在这方面,化学科学远远不及信息科学的发展。今天的化学家们可以通过与生物学家、微系统科学家的协作,通过化学系统的微型化改变这种面貌。任何一门学科的大发展都需要经过与其相关的仪器与装备的产业化历程;而产业化的成功历程往往决定于市场需求的稳定增长。基于对与健康有关的化学信息的广泛需求,在化学科学中zui需要和zui容易形成规模市场的可能会是微型化学仪器。新型仪器的优势主要反映在其微型、自动(“傻瓜化”)、。根据应用需求设计专用的、便携的(或一次性的)、适合于非专业人员使用的仪器设备则可能在与常规仪器的竞争中取得优势地位。微型仪器在集成化和便携化方面的优势为其在生物医学、高通量药物合成筛选、农作物的优选优育、环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定、生物战剂的侦检和天体生物学研究等众多领域的应用提供了广阔的前景。

 

        我们有理由相信微型化技术是我国化学科学实现跨越式创新和发展的捷径。微型化的化学科学将为社会可持续发展做出重要贡献。 

 

        微型化在化学科学发展中的战略地位。方肇伦,徐章润,方 瑾。《化学进展》2006,Vol . 18 No. 12  1577-1583

 

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