资讯| 2025年度IUPAC化学领域十大新兴技术发布

10月27日，在2025年世界科技与发展论坛开幕式期间，IUPAC正式发布了“2025年度IUPAC化学领域十大新兴技术”。IUPAC 将这些高度创新的想法置于聚光灯下的目标是大力鼓励所有科学学科之间的合作，以加速迈向一个更可持续和公平的世界的进程。

01

Xolography

（交叉光刻体积打印）

这是一项颠覆性的 3D 打印技术。它通过同时使用两种不同波长的光（一种激活树脂，另一种快速固化）来实现高速、高精度的聚合物打印，能够一次性生成复杂的空心结构和活动部件，无需支撑架。其速度比传统逐层打印快几个数量级，为塑料制品制造业带来了革命性变化。

02

Carbon dots

（碳点）

作为诺贝尔奖获奖技术“量子点”的绿色替代品，碳点以其低毒性、良好的生物相容性和可调谐的荧光特性脱颖而出。它们可由生物质等可持续资源合成，并通过功能化修饰广泛应用于生物传感、成像、药物递送、催化及能源领域，甚至出现了手性碳点，为生物分子识别和不对称催化开辟了新道路。

03

Nanochain biosensors

（纳米链基生物传感器）

通过将一维纳米结构（如金纳米粒子链）功能化，并修饰上抗体、酶等“探测器”，纳米链实现了对生物分子的超高灵敏度检测（甚至可达单分子水平）。其磁性特性还使其能在微流控芯片中用于分离物质和混合试剂，在疾病诊断（如COVID-19、流感）和个性化即时检测（POCT）中展现出巨大潜力。

04

Synthetic cells

（合成细胞）

通过“自上而下”（简化天然细胞）或“自下而上”（从脂质体等基础组件构建）的方法创建人造细胞结构。它们既是研究生命过程的简化模型，也是未来可编程的“细胞工厂”，用于定制化药物合成、递送、二氧化碳固定以及生物计算，代表了合成生物学与化学的深度融合。

05

Single atom catalysis

（单原子催化）

将金属催化剂以单个原子的形式锚定在载体上，实现了 100% 的理论原子利用率和独特的催化活性。 SAC 结合了多相催化剂的稳定性和酶催化的高选择性，在 CO2 转化、水分解、绿色合成氨等重要反应中表现出色，是迈向绿色化工的关键一步。

06

Thermogelling polymers

（热凝胶高分子）

这是一类智能材料，其溶液状态可在体温等特定温度下转变为凝胶。这种特性使其在生物医学领域极具价值，如作为可注射药物缓释系统、3D生物打印的支架，甚至成功应用于修复视网膜脱离的眼科手术，替代受损的玻璃体。

07

Additive manufacturing

（增材制造）

即 3D 打印，其核心价值在于“减材制造”的颠覆性理念，通过逐层添加材料极大减少浪费。化学的贡献在于开发可打印、可生物降解和可回收的新型材料（如聚合物、陶瓷），使制造业本身更加节能、低碳，并能生产轻量化部件以降低产品全生命周期的碳排放。

08

Multimodal foundation models for structure elucidation

（用于结构解析的多模态大模型）

人工智能（AI）正深刻改变化学研究范式。这类模型能够协同分析来自红外、核磁、质谱等多种技术的光谱数据，快速、准确地推断出分子结构。这降低了對昂贵设备和数据库的依赖，有望 democratize（普惠化）结构解析能力，加速药物发现和材料创新。

09

Direct air capture

（直接空气捕集）

技术旨在直接从大气中捕获浓度极低的二氧化碳（CO2，~400 ppm）。化学家开发了两种主要路径：利用胺等化学吸附剂高效捕获，但再生能耗高；或使用金属有机框架（MOFs）等物理吸附剂，其再生更易但容量较低。将两者结合的改性MOFs是目前最有前景的方向，尽管在可扩展性和经济性上仍需优化。

10

Electrochemical carbon capture and conversion

（电化学碳捕集与转化）

该技术不仅能用电力驱动从空气中捕获CO2，更能进一步将其电催化转化高值化学品和燃料，如甲酸盐、甲醇、乙烯等。利用可再生能源电力，该过程有望实现碳循环利用，是“变废为宝”的终极解决方案之一，虽处于早期，但潜力巨大。

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