中国基础科学・科学前沿2005・3・ChinaBasicScience 25 近5年是中国在化学动力学领域研究取得突飞猛进的5年。 (4)将中国的TOP10%论文数量和篇均引文次数与美、英、德、日、法等国进行比较(表623、624),中国还存在很大的差距,10年间入围TOP10%的论文总共只有9篇。不过,我们也观察到,中国与发达国家的差距在逐年缩小。总的说来,在化学动力学领域的研究中,中国的论文数量在不断上升,但还缺少高影响力的论文。表623 美、日、德、英、法科技五强与中国TOP10%论文数比较年份1994199519961997199819992000200120022003美国9192324282224202916英国4124223255德国0326548316日本1222116025法国4556113435中国0012001221 (5)巴西在化学动力学领域的研究卓有成效,论文数量及被引频次数量皆入选TOP20国,分别排在第二个5年期的第20名及第9名。最值得称赞的是其引用频次排名远高于其论文数量排名,尤其是在第二个5年期引文频次排名猛超了13个国家,这主要归功于巴西在2000年出现了一些令同行注目的亮点工作,被引频次剧增至383次,名列当年世界第4。另外,中国台湾的发展潜力也不可忽视。表624 美、日、德、英、法科技五强与中国篇均引文指标比较
年份1994199519961997199819992000200120022003
世界平均水平20.9516.7015.8312.7312.7310.528.555.603.561.30
美国24.1722.5123.7816.5517.4515.3510.928.055.411.46
英国34.0712.5520.2617.468.5210.5510.547.236.392.87
德国13.7216.4511.2617.5516.2110.0317.567.583.372.22
日本11.4810.508.667.478.475.417.182.912.361.19
法国21.1726.4020.9515.9311.568.118.916.794.541.39
中国1.005.8613.0016.893.883.214.745.051.710.72
(6)比较化学动力学领域世界TOP10科研院所(按1999—2003年间论文和引文数量排序)分布,美
国高校显示出强大的研究实力和国际影响力,在论文数量和被引频次的TOP10中分别占有6席和5席的位置。俄罗斯科学院在众多美国高校的包围中一枝独秀,两个5年期的SCI论文数量均位居第1,但其引文频次排名竟然没有入围世界TOP10,反映出论文数量与影响力发展的不协调。中国的清华大学在化学动力学领域1999—2003年间的论文数量与TOP10差距甚微,但引用数量上还有较大的距离。
活性自由基聚合北京大学化学与分子工程学院・丘坤元中国科学院文献情报中心・刘俊婉 金碧辉
1.研究现状及发展趋势 活性自由基聚合研究始于20世纪80年代,到了90年代取得了突破性进展。目前活性自由基聚合的方法主要有引发转移终止剂(iniferter)法、稳定氮氧自由基聚合(MNP)或稳定自由基聚合法(SFRP)、原子转移自由基聚合(ATRP)或过渡金属催化活性自由基聚合法以及二硫代苯甲酸酯类化合物作用下的可逆加成断裂链转移聚合法(RAFT)。 实现活性聚合的共同点是将高活性的增长链自由基经可逆钝化为共价键结构的休眠种,从而降低了自由基的浓度,避免了通常增长链自由基的双分子终止的发生。由于休眠种能可逆分解重新活化形成链自由基,这样又可以进行聚合,从而实现活性自由基聚合。 由于控制/活性自由基聚合(Controlled/living
radicalpolymerization,CRP)具有能得到结构明确和
端基功能化的聚合物,能控制聚合产物分子量且分子量分布窄,能合成各种结构的共聚物等特点,因此很快成为高分子合成研究的热点。当前的研究一方面在开发新引发体系包括引发剂、催化剂、配体以及中国基础科学・科学前沿2005・3・ChinaBasicScience 26 可聚合的单体等方面的拓宽,以降低聚合温度和提高聚合速率等;另一方面是在应用控制/活性自由基聚合技术来合成用其他方法不易合成的交替共聚物、嵌段共聚物、接枝、梳形共聚物、星形和超支化聚合物、两亲性嵌段共聚物、有机/无机杂化聚合物等方面。此外,还要改进引发转移终止剂法不能控制聚合物分子量和分子量分布宽的缺点,使其更好地推动对活性自由基聚合的研究。 活性自由基聚合由于能在聚合物的组成、尺寸分布、形状、序列分布及规整性、侧链及端基结构等方面得到精确控制,并且其优势还体现在单体适用范围广、条件温和,因此活性自由基聚合在目前国际上仍是处于快速发展阶段的主要聚合方法之一。该聚合方法将在材料化学领域,深入研究高分子的结构与性能的关系以及开发更高性能或特殊功能的有机高分子新材料等方面有着广泛的应用前景。 2.文献计量学分析 (1)1994—2003年,活性自由基聚合领域的SCI论文共计17397篇。活性自由基聚合领域的论文数量在过去的10年间呈逐年上升趋势(表721和封二图7)。2003年论文数量比1994年增长了58.76%。10年的全部论文中,共涉及96个国家和地区,其中TOP20国近5年的论文数占同期世界论文总数的87.80%。表721 活性自由基聚合领域SCI论文的年代分布年份1994199519961997199819992000200120022003总论文数1307135613901652166618622019200420662075中国论文数2844637599118180195237240中国所占份额(%)2.143.244.534.545.946.348.929.7311.4711.57表722 活性自由基聚合领域中国在国际上的地位年份1994—19981999—2003论文数排名73引文数排名136占世界份额4.19%9.67% (2)美国和日本在活性自由基聚合研究领域中一直摇摇领先,10年中论文总量稳居世界前两名。两国的论文总量占世界的份额为36.1%。1994—1999年,德国、法国和英国仍然占居科技五强之列。中国以其强劲的追赶势头,从2000年以后开始超过德国、英国和法国,居该领域世界第3的位置。 (3)发表论文最多的TOP20国中,中国的论文数增长较快,年平均增长率为28.25%,最高的年增长率超过了50%。将10年的数据分成前后两个5
年期进行观察,中国的论文数量,从前一个5年期的世界第7名上升至第二个5年期的世界第3名。论文数从1994年的28篇上升到2003年的240篇,增长了7.6倍。中国论文的被引频次也从前一个5年期的世界第13名上升至第二个5年期的世界第6名(表722)。
(4)1994—2003年间,中国入围TOP10%的论文有28篇,占相应论文总数的2.2%,无论是从TOP10%论文数还是占各国论文总数的比例,中国都远远落后于科技五强(表723)。在篇均引文指标上,
中国与世界平均水平也相去甚远,落后于科技五强(表724)。但从总体趋势上看,中国与世界平均水平
的差距在逐渐缩小。表723美、日、德、英、法科技五强与中国TOP10%论文数比较
年份1994199519961997199819992000200120022003
美国93747498979810612091112
英国15121018192120201822
德国413610191818242817
日本491817192427183027
法国41113128111181510
中国01302223411
表724 美、日、德、英、法科技五强与中国篇均引文指标比较
年份1994199519961997199819992000200120022003
世界平均水平24.0724.1820.4418.1017.9014.7111.679.165.112.27
美国40.9137.0829.9928.4030.1225.7019.0716.107.903.73
英国27.8747.7426.0725.0318.3823.0721.3310.238.050.35
德国18.2625.0916.8316.5120.4814.5613.3012.317.542.92
日本14.5019.9820.6615.4516.1011.319.797.924.641.92
法国17.3120.8028.5821.0416.2613.7110.487.674.742.19
中国7.796.809.336.966.818.555.073.612.421.21
(5)活性自由基聚合领域世界论文数量TOP10
科研院所(按1999—2003年论文数量排序)中,日本的京都大学和东京工业大学在论文数量上居世界第1、第2,美国的卡耐基梅隆大学和得克萨斯大学分居第3和第7位。俄罗斯科学院也显示了雄厚的研究实力,其1994—1998年论文数量曾位居第一,但1999—2003年间论文数量落到第4位。值得一提的中国基础科学・科学前沿2005・3・ChinaBasicScience 27 是,中国有3所大学入围TOP10,其中北京大学位居第5位,浙江大学位居第6,中国科技大学位居第10。在论文被引频次数量上(按1999—2003年间引文数量排序),美国显示出其科技强国的威力,世界TOP10科研院所中有8所是美国科研机构,卡耐基梅隆大学位居第1;另两所机构是日本的京都大学和东京工业大学。在引文数量上,中国没有机构入围,
显示出还具有较大的差距。
密度泛函理论北京大学化学与分子工程学院・黎乐民中国科学院文献情报中心・刘俊婉 金碧辉
1.研究现状及发展趋势 电子运动服从量子力学规律,电子体系的性质由其状态波函数确定。但波函数包含3N个变量(N为电子数目),对于含很多电子的大体系,通过求出波函数来计算体系的性质其计算量非常大,很难实现。根据密度泛函理论,体系的性质由其电子密度分布唯一确定。电子密度分布是只含3个变量的函数,通过它研究体系的性质可以大大减少计算量,对大体系的量子力学计算就比较容易进行。密度泛函理论研究的基本内容是寻找体系的性质(特别是动能和交换相关能)作为电子密度分布的泛函的精确或近似形式、相关的计算方法和程序以及在各科学领域的应用。 目前与密度泛函理论相关的研究主要有以下三方面的工作: (1)密度泛函理论本身的研究。其中一部分工作是寻找基态体系性质(特别是动能和交换相关能)作为电子密度分布的泛函的精确形式或者尽可能精确的近似形式。另一部分工作是拓宽密度泛函理论的内涵。 (2)密度泛函计算方法的研究,包括提出新算法和程序的优化。用密度泛函理论研究具体体系,必须通过计算才能得到所需结果。对于大的体系,计算很复杂,是能否用密度泛函理论方法进行研究的瓶颈。因此,发展高效率的计算方法和相关程序是很重要的工作。目前的研究热点是实现对大体系的高精度计算,其中结合使用密度泛函理论的线性标度算法和分区算法特别受到重视,迄今对此也已经提出过很多算法,并且推出了相关的计算程序;另外,发展对含重元素体系的相对论密度泛函计算方法也受到重视。 (3)用以近似能量密度泛函为基础建立的方法研究各种化学和物理问题。密度泛函方法由于其计算量比从头计算方法小得多,可以用来计算大的复杂体系,结果精度可以满足很多研究工作的要求,因此目前已经得到广泛应用。随着更精确的密度泛函形式的发现和更高效率的计算方法和程序的推出,