21世纪化学发展的四大难题
化学是一门承上启下的中心科学；化学是一门与我们的衣、食、住、行都有密切联系、社会迫切需要的中心科学；化学是与信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间和核科学等都有紧密联系、交叉和渗透的中心科学。

化学是20世纪发明的七大技术中排序第一的技术，21世纪的化学将在与物理学、生命科学、材料科学、信息科学、能源、环境、海洋、空间科学的相互交叉，相互渗透，相互促进中共同大发展。

然而，21世纪化学却面临着四大难题：
一．建立精确有效而又普遍适用的化学反应的含时多体量子理论和统计理论
化学反应理论和定律是化学的第一根本规律。

建立严格彻底的微观化学反应理论，既要从初始原理出发，又要巧妙地采取近似方法，使之能解决实际问题，包括决定某两个或几个分子之间能否发生化学反应?能否生成预期的分子?需要什么催化剂才能在温和条件下进行反应?如何在理论指导下控制化学反应?如何计算化学反应的速率?如何确定化学反应的途径等。

二．分子结构及其和性能的定量关系
这里的“结构”包含构型、构象、手性、粒度、形状和形貌等，而“性能”则包含物理、化学和功能性质以及生物和生理活性等。

虽然从理论上证明一个分子的电子云密度可以决定它的所有性质，但实际计算困难很多，现在对结构和性能的定量关系的了解，还远远不够。

因而，大力发展密度泛函理论和其他计算方法，是21世纪化学的第二个重大难题。

三．生命现象中的化学机理问题
充分认识和彻底了解人类和生物体内分子的运动规律。

例如：研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理，这是药物设计的基础、光合作用的机理、生物固氮作用的机理、人类的大脑是用“泛分子”组装成的最精巧的计算机、蛋白质和DNA的理论研究等。

四．纳米尺度的基本规律
当尺度在十分之几到10nm的量级，正处于量子尺度和经典尺度的模糊边界中，有许多新的奇异特性和新的效应，新的规律和重要应用，值得理论化学家去探索研究。

如：热力学性质与粒子尺度的关系、纳米粒子表面积引起性质的不同变化等。

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