未来世界的黑科技量子化学，德国总理默克尔曾经就研究这个
16.06.2016 18:07
本文来源: 科学技术委员会
政坛女强人默克尔来了，这是她任内第九次访问中国，为促进中德交流发挥了巨大作用。许多人可能并不知道，她原本是一名研究量子化学的科学家，获得过量子化学博士学位，而量子化学是未来世界的黑科技之一，对人类发展必将有着巨大影响。
什么是量子化学？我们知道，宏观世界的运动规律可以由牛顿力学来精确描述，我们可以通过计算，来预测飞机、导弹、卫星、天体的准确位置。而微观世界的运动规律是完全不同的，是由量子力学控制的。用量子力学来解决化学问题，就是量子化学。
世界丰富多彩，纷繁复杂，由千万种物质组成，支撑着我们的衣、食、住、行等各方面。不同的物质用途不同，性质差异巨大。但是，从微观角度看，化学世界其实很简单。无论哪种分子，组成它的原子都无外乎一百多种元素。而且，物质的结构和性质只涉及到原子核-原子核、原子核-电子、电子-电子的相互作用，量子力学完全可以搞定。正如老子所言，道生一，一生二，二生三，三生万物。
通过量子化学计算来研究化学反应，科学家可以看到微观世界的一举一动，获得实验以外的丰富信息。通过这些深刻认识，总结出基本的化学规律，并有目的地对实验加以改进。然而，科学的价值不仅在于认识世界，更在于预测未来。科学家通过分子设计可以做很多事情，如寻找性能优异的火箭推进剂、高效的治疗药物、效率极高的工业催化剂。最近，美国和荷兰科学家通过计算，开发出了新型高聚材料，有望给运输、航空、微电子行业的加工制造带来变革。
量子化学1927年诞生，至今已将近90年。不过，量子化学的能力随着计算机速度的提高正在爆发式增长，近十年来才进入高速成长期。理论化学家获得了1998年和2013年诺贝尔化学奖，而量子化学目前还处在青少年阶段，巨大的潜力还远远没有发挥出来。量子化学需要完成海量的计算，它做事情的能力取决于计算机的计算速度。20世纪90年代，默克尔研究的是只有几个原子的小体系。如今，计算上百个原子的催化剂也不在话下。将来，量子化学解决问题的能力必将不断提高，和实验一起，设计、制造我们所需要的各种分子，发挥巨大的作用。（作者：李玉学 中科院上海有机化学研究所研究员） 【来源】上海观察
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16.06.2016 18:07