言歸正傳。由於今年席捲全球的新冠疫情，IUPAC盤點的十項將改變世界的化學創新中就有三項和新冠疫情相關。其一就是奈米感測器。我們的生活幾乎被各種感測器包圍，小到智慧手機、智慧手環，大到各種儀器裝置。化學奈米感測器的應用範圍更是非常廣泛，可監測環境汙染、食品安全以及用於醫療保健。今年，化學家們使用奈米材料的獨特效能構建的金奈米顆粒可以在15分鐘內檢測出新冠病毒SARS-CoV-2。

第二個和新冠疫情相關的就是奈米感測器的應用——快速診斷檢測。快速診斷測試是適用於快速醫學篩查的化學分析方法，通常經過一些簡單的操作步驟，在幾分鐘內即可知道結果，並且還很少需要大型儀器裝置，因此備受民眾和醫生的青睞。在全球新冠疫情爆發的背景下，許多地方實驗室裝置短缺，無法進行標準的PCR測試以完成病毒核酸檢測。世界各地的科學家們正在研究針對新冠疫情的快速診斷方法。比如，據稱雅培（Abbott）製藥開發的一項COVID-19檢測方法，僅五分鐘即可得出結果。更多的化學家正在努力開發針對COVID-19的新型快速診斷方案。

最後一個和新冠疫情相關的技術自然是備受全球關注的新冠疫苗了。目前全球已上市或在研的新冠疫苗有多種作用機制，IUPAC則推薦了其中的RNA疫苗。RNA疫苗非常巧妙地為患者提供編碼抗原生成的RNA序列，該序列最終會刺激免疫反應導致抗體的生成。其優勢之一是可以非常快速地被設計並大規模快速合成，這是傳統疫苗所無法比擬的。全球第一個獲批上市的新冠疫苗就是由輝瑞製藥（Pfizer）研製的RNA疫苗。

除上述三項和新冠疫情相關的技術外，其他幾項突破性化學技術分別是：

微生物組和生物活性化合物

聚集誘導發光

從LED到生物成像技術，如今發光材料無處不在。這些物質通常都具有很多芳香結構，因此分子傾向於高度堆積，這最終導致材料無法發光，這種現象稱為“聚集熒光淬滅”。2001年，唐本忠院士團隊觀察到了與之截然相反的現象——某些分子在稀釋溶液中的發光非常弱，而在分子堆積時則顯示出強烈發光效應。這個現象被稱為“聚集誘導發光（AIE）”（點選閱讀相關）。與經典的發光分子不同，具有AIE活性的分子是非平面的，它們就像微型螺旋槳一樣不斷運動。當它們聚集時，旋轉停止，並且所有能量以光的形式釋放。自從發現AIE以來，化學家已經鑑定出多種具有這種性質的化合物，AIE已經在OLED器件、感測器和新型生物成像工具中得到了應用，為發光材料的開發提供了新途徑。

液體門控技術

使用液體來構建響應式閘門的想法咋聽起來讓人有些難以置信。然而，最初於2015年提出的這個想法已經成為現實，並可能很快帶來許多新穎的應用。通常情況下，液膜依靠邊界濃度差起作用。液體門控膜可依賴於毛細管現象對壓力變化做出響應。在微觀上，某些液體可按需選擇性地開啟和關閉孔道。液門技術可用於許多領域，例如分離過濾、化學感測器、微流控陣列、高效催化、生物組織列印等。該技術極具廣闊的應用前景。

更易回收的塑膠——大分子單體

重新設計大分子單體是製造可回收塑膠的一項新興策略。化學家們依靠自由基開環反應，使聚合物在全碳主鏈結構中摻入雜原子和官能團。所得到的新聚合物更容易水解和再迴圈利用。最近，幾個小組對這種技術進行了最佳化，提供了多種可生物降解的塑膠。有研究人員開發出一種堅固又穩定的聚合物，可以在溫和條件下迴圈使用。

高壓無機化學

高壓科學不再神秘，這得益於新技術的進步使得在高壓環境下密切監視樣品成為現實。這些實驗涉及的壓力高達500 GPa，相當於平均大氣壓的五百萬倍。在超高壓下，化學鍵的規則似乎發生了改變，甚至傳統意義的惰性物質也會發生反應。辨別分子在超高壓下發生的轉變可能會發現一些前所未有的新分子或分子新特性，例如室溫超導性或超硬性。這無疑對於新材料的開發具有極其深遠的意義。

雙離子電池

在過去的幾十年中，移動裝置體積不斷變小很大程度上得益於電池技術的發展。目前，使用最為廣泛的就是鋰離子電池。在傳統的鋰離子電池中，只有陽離子沿著電解質移動，而在最近興起的雙離子電池中，陰離子和陽離子都參與了能量儲存機制。這直接影響電池容量和電壓等性質，在成本、壽命和續航能力上的優勢很可能全面超越鋰離子電池。目前，全世界的許多電池科學家都在致力於雙離子電池的開發，包括特斯拉在內的諸多企業也參與其中。相信不久的將來，電池技術革新必將推動電子裝置大迭代。

人工智慧

回望2020，雖然新冠疫情肆虐，但卻沒能阻礙技術發展的腳步。展望2021，各項技術日臻完善，科技進步必將改變人類現有生活。

Ten Chemical Innovations That Will Change Our World

Fernando Gomollón-Bel

Chem. Int., 2020, DOI: 10.1515/ci-2020-0402