化学科学领域亟待解决的问题 | Communications Chemistry

原文标题：Open Questions in Chemistry

期刊：Communications Chemistry

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尽管经过数十年的研究并取得了巨大的进展，化学家们仍在努力解决我们周围世界中一些鲜为人知的问题。事实上，还有许多根本性的问题仍然存在，例如我们能否找到冰的不同结构的底部，或精确定位地球上生命的起源，或全面了解太空中基于碳的分子的复杂性等。

本系列专题旨在揭示化学科学领域亟待解决的问题。每篇评论都概述了一个重点研究领域，确定了关键的开放性问题，并就如何应对这些问题给出了专家意见。我们希望本专题能引起整个化学界的兴趣，并激励那些在所涉及的研究领域或毗邻研究领域工作的人们去思考一些需要进一步研究的待解决问题。

化学糖生物学中亟待解决的问题

聚糖在生物学中无处不在，但其复杂的结构和生物合成使得针对其广泛作用的研究面临挑战。在此，作者对化学方法在糖生物学领域中作用的当前趋势进行了评论。

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关于第一过渡系金属生物学作用亟待解决的问题

第一过渡系金属在生物过程和医学中发挥着多种作用，但高浓度时可能具有毒性。在此，作者对第一过渡系金属的敏感生物化学和化学形态进行了评论，并概述了一些尚待解答的问题。

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超钚配位化学中亟待解决的问题

过去的十年中，在表征晚期锕类化合物方面取得了重大进展。在此，作者强调了光谱学和计算工具的进步如何提高了我们对基本的超钚键相互作用的理解，并讨论了在环境和工业相关系统中是否可以利用5f-轨道键的共价性和异质性变化。

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关于大气中纳米颗粒生长亟待解决的问题

气溶胶颗粒在大气中形成云滴，其中许多是由于蒸汽成核所致。在此，作者评论了有关核粒子凝结生长到影响云形成的大小的现有知识和亟待解决的问题。

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关于悬浮颗粒化学成分亟待解决的问题

空气中的微粒对健康、能见度和气候有重大影响。在此，作者概述了已知的颗粒化学成分，并提出了与生命周期和影响相关的成分的主要问题和挑战。

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关于气溶胶物理特性亟待解决的问题

气溶胶是高度动态的非平衡系统，相对于块状系统而言，表现出独特的微观物理性质。在此，作者讨论了气溶胶在（生物）化学转化中的作用，并确定了在气溶胶介导的反应速率加速、气溶胶光学特性和微生物存活等方面亟待解决的问题。

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关于结晶水冰结构亟待解决的问题

水由于具有氢键结合能力，可以形成大量的拓扑框架，目前实验证实了19种不同形式的冰。在此，作者对尚未解决的问题和未来可能的发现进行了评论，涵盖了负压到超高压。

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关于化学反应网络非平衡热力学亟待解决的问题

化学反应网络（CRNs）是典型的复杂系统，因为反应为非线性，并且以复杂的方式连接在一起，它们对于理解生命系统也至关重要。在此，作者讨论了非平衡热力学的最新进展如何为CRN处理能量和执行复杂的任务提供新的见解，并描述了该领域亟待解决的挑战。

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