全球化学动力学研究现状与展望

本文刊载于《科学观察》2007年第2卷第2期P20-P25。

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化学动力学是化学的基础研究领域，是通过解决化学反应中的基本问题，推动与提升化学在自然科学中地位的重要化学方向。

化学动力学是一门研究化学反应动态过程以及机理的学问。化学动力学研究分为气相动力学、凝聚相动力学以及界面化学动力学研究。气相动力学在宏观上主要研究化学反应的速率以及机理，在微观上研究化学反应在原子分子水平上的动态过程以及反应机理。凝聚相动力学主要是研究化学反应在凝聚相的反应机理及反应速率。近年来发展起来的大分子过程，尤其是与生物相关的分子动力学的研究，则是化学动力学研究的一个新的增长点。

在分子束研究领域中，基元化学反应的态—态动力学研究有了相当大的突破，主要集中在实验上量子态分辨的散射研究；而基元化学反应的理论研究也有很大的进展，使得科学家们能够对基元反应动力学的一些基本问题和概念，如反应共振和过渡态有了更深刻的理解。理论化学动力学的研究也有了飞跃性的发展，包括化学反应速率理论的研究，如RRKM理论以及电子转移理论研究和应用。而与计算相关的化学动力学研究，特别是化学反应的量子动力学研究，随着计算方法的改进和计算速度的提高有了很大的发展。宏观气相动力学研究往大气化学、燃烧化学和星际化学方向发展，特别是大气污染等问题的研究显得非常重要。飞秒化学研究的进展给予了化学家从时间刻度上更加精准的理解化学反应本质的工具和思维方法，但是飞秒化学研究对于进行双分子反应研究还是相当得困难，这实际上是实验飞秒化学在动力学研究中遇到的最难瓶颈。气相生物分子的动力学研究将是未来几年化学动力学研究的一个新的增长点，新的研究方法将是这一研究方向的最大动力。此外，低温基质化学动力学与基元表面化学动力学的研究也是未来动力学研究的重要方向。

化学动力学研究是一门利用现代实验及理论方法研究化学相关过程的学问，化学动力学的研究能够影响到化学学科许多方面的发展，如大气化学，燃烧化学，材料科学及催化过程的研究。因此，可以说化学动力学是一门化学中不可缺少的学问。化学动力学无论在基础研究方面还是在应用研究方面有很大的发展前景，但随着科学其他研究领域的发展，其形态也会有相当大的变化。

1994—2003年，化学动力学领域的SCI 论文共计4 036篇。在过去的10年间化学动力学领域的论文数量从1994年的348篇增加到2003年的458篇，其间略有起伏，增长平缓（见图1）。(www.xing528.com)

在全部10年的论文中，共有73个国家和地区参与。纵观论文数量的TOP20国（地区），比较不同国家在前后两个5年期论文数量的差异，绝大多数国家的变化微乎其微（中国除外）（见表7、表8），反映出在这一化学基础领域的研究中，传统优势国家依旧优势明显。

美国以无可争议的绝对优势占据化学动力学领域的领军地位。10年中，论文数量占世界总份额的30.25%，有力地证明了其在本领域研究的主体作用（见表7、表8）。

中国是化学动力学领域的新锐，从1999 年开始异军突起，发展迅猛。论文总数由前一个5年期的第12名跃居至第二个5年期的第5名，在2002年甚至位列世界第3名。同时，中国论文的被引频次从第一个5年期的16名前进到第二个5年期的第12名。尤其是在2001年和2002年，中国的被引频次排在当时世界的第7位。可以说，第二个5年是中国在化学动力学领域研究取得突飞猛进的5年（见表7、表8）。

将中国和美、英、德、日、法等国的论文在世界TOP10%引文基准线中进行比较，毫无疑问中国存在一定的差距，入围TOP10%引文的论文数量始终徘徊在0～2之间（见表1）。篇均引文指标的比较结果与此类似。不过也观察到，中国与发达国家的差距在逐年缩小：同1994年相比，2002年数据已相当接近日本（见表2）。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。

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。最值得称赞是其引用频次位次远高于其论文数量排名，尤其是在第二个5年期引文频次猛超了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，名列当年世界第4（见表7，表8）。我国台湾的发展潜力也不可忽视。

比较化学动力学领域世界TOP10科研院所分布，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。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论文数量均以无可辩驳的优势列首位，但其引文频次竟然没有入围世界TOP10，反映出论文数量与影响力发展的不协调（见表3、表4）。我国的清华大学在化学动力学领域与论文世界TOP10差距甚微，但论文引用数量上还有较大的距离（见表5、表6）。