資訊| 2025年度IUPAC化學領域十大新興技術發布

10月27日，在2025年世界科技與發展論壇開幕式期間，IUPAC正式發布了“2025年度IUPAC化學領域十大新興技術”。IUPAC 將這些高度創新的想法置于聚光燈下的目標是大力鼓勵所有科學學科之間的合作，以加速邁向一個更可持續和公平的世界的進程。

01

Xolography

（交叉光刻體積打印）

這是一項顛覆性的 3D 打印技術。它通過同時使用兩種不同波長的光（一種激活樹脂，另一種快速固化）來實現高速、高精度的聚合物打印，能夠一次性生成復雜的空心結構和活動部件，無需支撐架。其速度比傳統逐層打印快幾個數量級，為塑料制品制造業帶來了革命性變化。

02

Carbon dots

（碳點）

作為諾貝爾獎獲獎技術“量子點”的綠色替代品，碳點以其低毒性、良好的生物相容性和可調諧的熒光特性脫穎而出。它們可由生物質等可持續資源合成，并通過功能化修飾廣泛應用于生物傳感、成像、藥物遞送、催化及能源領域，甚至出現了手性碳點，為生物分子識別和不對稱催化開辟了新道路。

03

Nanochain biosensors

（納米鏈基生物傳感器）

通過將一維納米結構（如金納米粒子鏈）功能化，并修飾上抗體、酶等“探測器”，納米鏈實現了對生物分子的超高靈敏度檢測（甚至可達單分子水平）。其磁性特性還使其能在微流控芯片中用于分離物質和混合試劑，在疾病診斷（如COVID-19、流感）和個性化即時檢測（POCT）中展現出巨大潛力。

04

Synthetic cells

（合成細胞）

通過“自上而下”（簡化天然細胞）或“自下而上”（從脂質體等基礎組件構建）的方法創建人造細胞結構。它們既是研究生命過程的簡化模型，也是未來可編程的“細胞工廠”，用于定制化藥物合成、遞送、二氧化碳固定以及生物計算，代表了合成生物學與化學的深度融合。

05

Single atom catalysis

（單原子催化）

將金屬催化劑以單個原子的形式錨定在載體上，實現了 100% 的理論原子利用率和獨特的催化活性。 SAC 結合了多相催化劑的穩定性和酶催化的高選擇性，在 CO2 轉化、水分解、綠色合成氨等重要反應中表現出色，是邁向綠色化工的關鍵一步。

06

Thermogelling polymers

（熱凝膠高分子）

這是一類智能材料，其溶液狀態可在體溫等特定溫度下轉變為凝膠。這種特性使其在生物醫學領域極具價值，如作為可注射藥物緩釋系統、3D生物打印的支架，甚至成功應用于修復視網膜脫離的眼科手術，替代受損的玻璃體。

07

Additive manufacturing

（增材制造）

即 3D 打印，其核心價值在于“減材制造”的顛覆性理念，通過逐層添加材料極大減少浪費。化學的貢獻在于開發可打印、可生物降解和可回收的新型材料（如聚合物、陶瓷），使制造業本身更加節能、低碳，并能生產輕量化部件以降低產品全生命周期的碳排放。

08

Multimodal foundation models for structure elucidation

（用于結構解析的多模態大模型）

人工智能（AI）正深刻改變化學研究范式。這類模型能夠協同分析來自紅外、核磁、質譜等多種技術的光譜數據，快速、準確地推斷出分子結構。這降低了對昂貴設備和數據庫的依賴，有望 democratize（普惠化）結構解析能力，加速藥物發現和材料創新。

09

Direct air capture

（直接空氣捕集）

技術旨在直接從大氣中捕獲濃度極低的二氧化碳（CO2，~400 ppm）。化學家開發了兩種主要路徑：利用胺等化學吸附劑高效捕獲，但再生能耗高；或使用金屬有機框架（MOFs）等物理吸附劑，其再生更易但容量較低。將兩者結合的改性MOFs是目前最有前景的方向，盡管在可擴展性和經濟性上仍需優化。

10

Electrochemical carbon capture and conversion

（電化學碳捕集與轉化）

該技術不僅能用電力驅動從空氣中捕獲CO2，更能進一步將其電催化轉化高值化學品和燃料，如甲酸鹽、甲醇、乙烯等。利用可再生能源電力，該過程有望實現碳循環利用，是“變廢為寶”的終極解決方案之一，雖處于早期，但潛力巨大。

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