分析化学前沿领域ppt课件.ppt
1,分析化学前沿领域,一、分析化学的发展现状二、分析化学的发展趋势三、当今分析科学的前沿领域,2,一、分析化学的发展现状,分析化学的发展,分析化学经历了三次重大变革。,19世纪末20世纪30年代溶液化学分析,20世纪30年代70年代仪器分析/物理方法,20世纪70年代末现代,3,近代分析化学：物质的定性和定量,一、分析化学的发展现状,现代分析化学： 创立和应用各种方法、仪器和策略以获得在时间和空间内有关物质的组成、结构、形态等全面信息。,4,现代分析化学融合许多学科的新成果，形成了许多当代非常活跃的研究应用领域：无机分析、有机分析、生化分析、细胞分析临床分析、环境分析、药物分析、食品分析材料分析、过程分析、质量控制波谱分析、化学信息学、生物信息学纳米分析化学、芯片分析化学分析仪器研制 ,分析化学的研究应用范围,一、分析化学的发展现状,5,二、分析化学的发展趋势,分析仪器的研制与开发已经成为分析化学研究的重要内容,6,二、分析化学的发展趋势,绿色分析化学技术正成为热点,不用或少用有害化学试剂，将环境污染减少到最低限度。 直接检测技术无需样品预处理，如电化学方法、光谱方法（光达/Lidar）等。,7,二、分析化学的发展趋势,绿色分析化学技术正成为热点,不用或少用有害化学试剂，将环境污染减少到最低限度。 直接检测技术无需样品预处理，如电化学方法、光谱方法（光达/Lidar）等。,8,二、分析化学的发展趋势,分析化学的主要应用领域正在向生命科学、材料科学和环境科学等领域转移,9,三、当今分析科学的前沿领域,21世纪化学的4大难题: 合成化学难题化学反应理论 材料化学难题结构和性能的定量关系 生命化学难题生命现象的化学机制 纳米尺度难题,10,三、当今分析科学的前沿领域,化学既是传统自然科学中承上启下的中心科学，也是与信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间和核科学等8大朝阳科学都有紧密联系、交叉、渗透的中心科学。,21世纪的四大科学领域：生命科学、信息科学、材料科学和环境科学，特别是生命科学与环境科学的发展，向分析化学提出了更高、更严峻的挑战。,11,1、生命科学中的分析化学,分析科学与解决生命科学的核心科学问题相结合, 建立各种分析化学平台、信息的加工与整合系统。,生命体系自身的各种复杂过程过程迫切需要超高灵敏度、选择性、在线动态跟踪、单细胞实时分析、单分子检测技术等有效的分析方法, 提供高通量的生物信息和数据。,12,2008年诺贝尔化学奖(Roger Y. Tsien, Osamu Shimomura, Martin Chalfie),1、生命科学中的分析化学,13,对分析化学提出的要求：1）灵敏、选择、无损探测；2）活体-实时-动态跟踪, 单细胞、单分子分析；3）新的生物活性分子的发现、分离、提纯和表征技术；4）微量和超微量生物活性物质的原位、实时、在体和在线分析。,1、生命科学中的分析化学,14,1）后基因组学: 基因诊断基因治疗基因药物开发等,1、生命科学中的分析化学,需要解决的分析化学问题,15,1、生命科学中的分析化学,人类基因组计划（1990，2003） 基因测序,The $1,000 Genome in 24 hours!,16,需要解决的分析化学问题,2）蛋白组学： 小分子与蛋白质、核酸等大分子作用引起其构象的变化并影响其功能，糖一蛋白化合物结构多样性如何决定其功能的多样性，真核细胞周期调控中的蛋白质磷酸化作用等。,1、生命科学中的分析化学,17,需要解决的分析化学问题,3）单分子、单细胞分析以及实时活体分析4) 生命体系复杂过程中的分析化学研究5）重大疾病的预警与快速检测 (SARS、甲型H1N1流感),1、生命科学中的分析化学,18,需要解决的分析化学问题,6）化学生物学及其相关问题：药物作用靶点的识别；组合化学药物合成的筛选；高通量的药物分析化学7) 中草药有效成分分析指纹图谱8) 滥用药物的监控及分析,1、生命科学中的分析化学,THE SMALL-MOLECULE APPROACH TO BIOLOGY,19,生命科学的发展, 提出的问题和挑战, 为分析化学的发展提供了前所未有的机遇 基因检测研究带动了世纪整个生命科学的迅速发展, 可以预计,在21世纪相当长的时期内, 基因研究仍将继续推动生命科学研究向纵深发展, 基因检测不仅对生物学研究至关重要, 而且对临床医学、环境监控、法学鉴定等领域具有极其重要的意义。,1、生命科学中的分析化学,20,2、环境科学中的分析化学,可持续发展是世界各国都极为关注的问题，针对环境保护，绿色化学应运而生。分析化学介入环境化学与绿色化学的核心问题，特别要关注以下各项：环境分析化学环境过程化学与分析化学环境生化分析绿色化学中分析测试问题环境分析测试仪器等,21,2、环境科学中的分析化学,22,3、材料与信息科学中的分析化学,材料科学：纳米材料的结构分析纳米材料的可控组装及表征纳米材料的谱学分析、界面表征纳米材料及其成像技术在分析检测中的应用纳米材料在生命科学研究中的应用,23,3、材料与信息科学中的分析化学,STM: 1981，Binnig & Rohrer (Nobel Prize, 1986),24,多传感器信息融合技术 由信息科学与分析科学交叉而产生, 它源自军事科学中的电子对抗, 可以从复杂的体系中识别和检测特定的微弱信号, 目前在许多领域已得到应用。如果能在生命科学中生物信息流（细胞内信号的传导）的整合、检测研究中成功应用, 必将能获得高通量的生物信息。,3、材料与信息科学中的分析化学,25,4、过程化学中的分析化学,化学学科应是由化学和化学工程两大部分构成。化学工程中分析化学问题的研究是今后必须得到加强的领域，尤其是石油化工工程的质控及在线分析以及酶生产工程中的分析问题。,26,5、发展分析化学的 新原理、新技术和新方法,发展基于新原理的分析方法和相应的仪器，分子自组装及其分子器件，仿生催化与纳米分子电子器件，极端条件下的分析测试，分析仪器的小型化、微型化和智能化，联机技术智能化，各种传感器和超微电极的研究，新分离和富集方法的研究，“数据融合”在分析化学中的应用，微流控芯片、生物芯片，防生化武器的高效、小型测试仪器，化工生产和过程化学中的在线分析等等.,27,微流控芯片,5、发展分析化学的 新原理、新技术和新方法,28,5、发展分析化学的 新原理、新技术和新方法,量子点,29,5、发展分析化学的 新原理、新技术和新方法,纳米孔 Nanopore,
