天文化学作为天文学、化学与生命科学交叉融合的重要领域, 旨在揭示分子在宇宙极端环境下的形成、演化与消亡机制, 并探索生命化学起源这一根本问题. 自分子射电天文学兴起以来, 人类对星际分子的认识不断拓展,从简单分子走向复杂有机分子, 研究的深度和广度持续提升. 随着大口径望远镜与多波段观测的发展, 结合实验室高精度模拟与理论建模, 天文化学已进入多尺度、多手段相互支撑的新阶段. “中国天文化学发展”专题汇集我国学者在若干前沿方向的最新进展: 从氘化分子反应网络的拓展, 到恒星形成区复杂分子的观测; 从原行星盘化学过程的探讨, 到水分子光化学与尘埃表面相互作用的研究; 再到人工智能在谱线识别与反应预测中的应用, 均展现了观测、实验与模型的深度交汇.面向未来, 天文化学将在观测手段的不断突破、实验方法的持续完善与智能化工具的加速融入下, 进一步拓展科学边界, 为揭示宇宙演化规律和生命起源奥秘作出新的贡献. 封面图片展示了以观测、实验和理论多维驱动天文化学研究的概念. 详见本期专题.
悦读科学
界面超导新进展: BaAs/FeAs基异质结中的全能隙超导
程强军, 任明强, 宋灿立, 马旭村, 薛其坤
湍流驱动超细卷曲纤维的“超羽绒”材料制备及高效隔热
程泽堃, 黄浮嘉, 崔智文, 赵善宇, 赵立豪, 伍晖
邓乐全, 刘宏, 陈皓
仿生MOF功能膜的界面组装构建人工细胞和人工组织
乔燕
王淼垚鑫, 王佐仁
傅伯杰, 武旭同
科技前沿
肺脏与呼吸道黏膜区域免疫十大科学问题
第778次香山科学会议专家组
观点
地球系统科学向何处去?——地球春秋之一
汪品先
中国天文化学发展专题
编者按
观测、实验与模型交汇, 多维探索天文化学
全冬晖, 勾茜, 李娟
进展
包含氘化分子的天体化学反应网络
沙浩, 常强, 宋子文, 陈龙飞, 卢杨
本文对氘化分子的化学反应网络进行了介绍, 阐述了氘化反应的主要途径及计算各类反应的反应速率系数所用到的公式. 在KIDA数据库所提供的气相化学反应网络的基础上, 加入了尘埃表面吸附、解吸、合成等反应过程, 为氘化分子的天体化学模拟提供了理论支持. 本文还展示了在典型冷分子云条件下的初步模拟结果, 为后续氘化分子研究奠定了基础.
银河系内恒星形成区中含硫和含氮分子观测研究进展
罗睿, 徐雅霓, 王均智
天体化学结合天文观测、实验室化学与理论模型, 解析星际介质分子辐射及吸收特性. 本文介绍如何以含硫与含氮的相对简单的分子作为切入点研究天体化学, 总结了含硫和含氮分子在恒星形成区的观测现状和理论研究进展, 指出需要高空间分辨率观测以深入理解天体化学过程.
人马座B2化学性质的观测研究
李娟, 郑思琪, 王均智
人马座B2是位于银心的巨分子云复合体, 与银盘上的分子云相比, 它的物理环境非常特殊, 化学组成也异常丰富.本文回顾了我们在人马座B2的复杂有机分子和前生命分子搜寻方面所做的工作, 并结合国际上的相关工作对未来研究进行了简要展望.
评述
天体化学中的气相分子反应动力学
宋凯胜, 李俊龙, 李军
天体化学研究星际物质的化学成分、形成与演化, 分子反应动力学在其中发挥重要作用. 本文综述了天体化学中的气相反应类型、动力学理论处理方法和应用及相关数据集, 以期分子反应动力学为天体化学的深入研究提供帮助.
原行星状星云中盘的化学简述
孙浩民, 张泳
中小质量恒星濒死时抛出的物质会经历一个短暂的原行星状星云阶段, 其形态逐渐转变为非球对称, 盘状结构开始显现. 原行星状星云盘是理解天文环境中分子增丰的关键. 本文全面回顾了原行星状星云盘的观测成果、形成机制、化学特性, 以及其区别于原行星盘之处.
机器学习在天体化学中的应用
李广平, 王均智, 王昭
本文综述了近年来机器学习方法在天体化学领域的应用进展, 重点探讨了其在星际分子预测、化学模型优化、分子光谱分析以及反应动力学建模等方面的突破. 随着观测技术的不断提升, 机器学习不仅大幅提高了数据处理效率, 还为揭示星际化学过程的复杂性提供了新的视角. 本文分析了这些技术如何推动天体化学研究的进程, 并展望了它们在未来研究中的潜力和面临的挑战.
分子云天体化学模型的进展
葛继兴, 蔡文仲, 张霞, 李芳芳, 王晶晶
分子云为研究恒星形成的初始条件提供了场所. 通过射电波段的分子谱线观测, 分子云的物理性质和化学性质被详细地刻画出来. 天体化学结合了射电观测、实验室测量和数值模拟等方面的前沿技术手段, 在近30年来取得了令人瞩目的成就. 本文主要阐述分子云天体化学模型方面的研究成果和进展, 并结合典型的分子观测数据, 展望未来的研究方向.
星际水分子光化学研究进展
杨帅康, 王兴安, 袁开军, 杨学明
分子光化学是研究化学反应机理的基础学科, 尤其对星际化学和理论化学具有重要意义. 宇宙早期, 小分子的光化学反应对理解分子演化和生命起源至关重要. 大连相干光源的建成为极紫外光化学研究提供了新机遇. 本文重点探讨该光源在星际水分子光化学中的应用, 及其对宇宙分子演化的潜在影响.
星际尘埃表面分子脱附能的实验室测量与模拟
何佼
脱附能是星际化学模型中的关键参数, 它决定了分子从星际尘埃表面的固态升华为气态的温度. 星际尘埃表面复杂, 脱附过程需要依靠实验室测量来确定. 本文介绍了测量脱附能的实验流程及技术细节, 分析了现有实验的不足并提出了改进建议, 阐述了如何通过速率方程模型描述脱附过程, 从而获取脱附能的数值.
星际生命前分子的回顾与展望
卢杨, 全冬晖
近年来,星际分子研究取得重大突破,已探测到327种分子, 其中生命前分子(如氨基乙腈、羟胺)为DNA/RNA合成提供关键中间体. 然而, 超大规模巡天时代下, 未辨识谱线远超已认证谱线, 传统方法难以应对. 人工智能为谱线认证与理论建模提供了新方向, 但生命前分子的生成及消耗机制仍缺乏系统性研究. 本文综述观测与建模进展, 分析挑战并展望未来发展方向.
自然科学基金项目进展专栏
评述/地球与环境科学
地理信息服务研究进展与技术实践
乐鹏, 王凯旋, 吴浩儒, 刘瑞祥
如何有效提供地理信息服务, 促进全球地理信息互联与标准制定, 是地理信息研究的重要内容. 本文总结了地理信息服务的若干发展阶段, 提出了地理信息服务研究的9个核心议题, 介绍了地理信息服务技术标准实践, 展示了基于开放地球引擎OGE的新型基础设施服务模式.
评述
地球与环境科学
污水中微纳米塑料的去除技术及其机理研究进展
刘慕涵, 刘霞, 王储, 杜可欣, 赵子怡, 张树栋, 林媛, 窦连玉, 赵建
污水处理厂是天然水环境中微纳米塑料(MNPs)的重要来源, 明晰污水处理厂中MNPs的去除机理对于提高污水中MNPs的去除效率至关重要. 本文总结了污水处理厂污水中MNPs的去除方法及其优缺点, 重点阐述了每种去除方法的去除机理, 以期为污水中MNPs的有效去除提供技术参考.
论文
地球与环境科学
中国喀斯特生态系统碳汇对气候变化和人类活动的响应
李明会, 谭秋, 罗光杰, 冉晨, 张思蕊, 熊练, 廖晶晶, 杜朝超, 罗青, 张小芸, 杨姝, 沈晓倩, 谢元欢, 白晓永
聚焦中国喀斯特地区碳汇潜力, 采用多种数据结合热力学溶蚀模型与偏导数分析等方法, 明确了该地区碳汇的时空变化特征, 并深入探讨了气候变化和人类活动对其碳汇功能的影响机制, 为喀斯特生态系统碳循环研究提供了新见解, 助力全球变化研究.
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