2026年3月28日,第一届全国微液滴化学学术会议在天津盛大启幕。本次会议由天津市色谱研究会,南开大学有机新物质创造前沿科学中心、eScience编辑部、南开大学化学学院、天津微液滴创新科技有限责任公司主办,天津市物质绿色创造与制造海河实验室、南开大学前沿交叉学科研究院等单位协办。会议以“小液滴,大变革——打造化学新范式”为主题,来自全国高校、科研院所和科学仪器企业等单位的300余位专家学者齐聚,共话微液滴领域前沿发展。分析测试百科网作为合作媒体,报道会议精彩内容。
水作为常规溶剂性质稳定、反应惰性显著,而被分散为微米级微液滴后,可展现出独特物理化学特性,显著加速多种化学反应进程,已成为物理化学、化学测量学、环境化学、合成化学、生物化学、能源化学等多学科交叉研究的前沿热点。本次会议由江桂斌院士、张新星教授、王峰教授共同担任会议主席,致力于打造微液滴化学全方位沟通平台,为全国微液滴化学领域贡献最先进最前沿的科学和技术思想。
大会现场
开幕式上,中国科学院院士、美国国家工程院外籍院士江桂斌、南开大学副校长朱守非分别为大会致辞。南开大学张新星教授主持大会。
中国科学院院士、美国国家工程院外籍院士 江桂斌院士致辞
中国科学院院士、美国国家工程院外籍院士江桂斌在会议上致辞指出,科学研究必须坚持理论与实证并重,当前学科领域创新机遇广阔。他强调要聚焦新原理、新技术、新利器,高度重视微液滴化学等前沿方向的突破价值,大力推进高端科学仪器自主研制,掌握领域标准制定主动权。他勉励科研人员直面压力、勇于创新,大力支持青年人才开展前沿探索与理论研究,凝聚多方力量协同攻关,以核心技术自立自强保障国家科技安全,推动我国科技事业高质量发展。
南开大学 副校长 朱守非教授 致辞
南开大学副校长朱守非致辞,他代表南开大学欢迎各界来宾,并介绍南开大学秉承“允公允能,日新月异”校训,推进学科交叉创新,建设四大交叉学科群及前沿平台。他强调会议将促进领域内前沿思想交流与合作,希望南开大学发挥学科引领作用,推动新质生产力发展,培养创新人才,为科技强国建设贡献力量。
南开大学 张新星教授主持大会开幕式
会议首日除大会报告,设环境化学、理论化学专场报告,展示领域最新研究成果。
中国科学院外籍院士、中科院北京纳米能源与系统研究所所长 王中林院士
Contact-electro catalysis (CEC) -A fundamental mechanism of microdroplet chemistry
王中林院士聚焦接触电催化(CEC)研究,系统阐释了这一新兴催化机制的核心原理与应用价值。CEC作为微滴化学的基本机制,通过材料间接触起电引发的界面电子转移直接驱动氧化还原反应,其能源输入源于外部机械刺激。报告指出,化学惰性的有机或无机材料均可作为固体基底,极大拓展了催化体系的材料选择范围。团队基于接触起电与静电感应原理,首次发明摩擦纳米发电机(TENG)作为检测液固界面电荷转移的探针,为精确测量界面电荷转移量提供了关键技术支撑。该机制不仅揭示了液-固/液-液界面电子-离子动态转移过程,更通过机械能向化学能的高效转换。王中林院士强调,CEC作为催化过程的新兴领域,为环境可持续性发展开辟了创新思路。
北京大学 江颖教授
冰表界面物理化学
北京大学江颖教授作《冰表界面物理化学》报告,其研究为微液滴微观表征提供重要支撑。团队依托自主研发国产qPlus型扫描探针显微镜实现六角冰表面的原子分辨图像,破解冰表面结构难题,发现其非完美晶体结构及低温融化特性,随着温度升高,冰表面会逐渐由有序走向无序。此外,团队揭示了纳米受限水的结构转变与离子输运规律,探究了冰表面催化及质子、离子水合机制。
中国科学院生态环境研究中心 陈博磊研究员
微液滴化学原理、应用及其环境影响
中国科学院生态环境研究中心陈博磊研究员从研究背景、界面化学机制、多场景实验验证、环境与生物影响等方面展开分享。他指出微液滴界面的特殊环境能显著加速化学反应,界面电场、分子排布等是驱动反应的关键。团队通过构建水气、水固等多相界面体系,实验证实微液滴界面会自发产生活性物种,且机械作用、界面接触等会调控反应进程;还发现微液滴相关化学过程可影响大气氧化性、污染物转化,甚至能通过叶片界面调控植物体内信号分子与基因表达,影响植物开花周期。此外,其团队还将微液滴化学原理应用于工业化装置研发。
南开大学 张新星教授
微液滴化学
报告围绕“微液滴表面电场如何催化反应”与“如何证实羟基自由基和电子的同时存在”两大核心科学问题展开。通过百草枯、吡啶负离子、金属离子等分子在微液滴中被电子自发还原的实验,证实了微液滴表面的强还原能力;已有的多项成果及已证实是超两万种化合物可被氧化,并结合民间实用经验与科学验证,揭示微液滴表面羟基自由基引发的自发氧化反应。微液滴界面电场可通过调控分子取向、促进电荷转移大幅提升反应速率,如卤键复合物中的反应。通过悬浮水滴、绝热膨胀制低温微液滴等实验,报告回应了界面类型、能量注入等争议,明确气液界面本身及微液滴固有特性是驱动反应的核心,且单个微液滴即可完成相关化学反应。最后,张新星教授指出,微液滴化学作为一个充满活力与争议的新兴学科领域,呼吁学界同仁共同攻克争议问题、推进领域基础设施建设,助力该学科实现持续健康发展。
中国科学院理化技术研究所 王健君研究员
冰晶形成分子机制与生物医学应用
中国科学院理化技术研究所王健君研究员在报告中深入探讨自然界冰晶形成规律及其生物医学价值。通过纳米粒子尺寸调控实验发现,当粒子尺寸达临界值时可显著影响冰晶临界核形成,为冰晶控制提供新思路。团队通过改变材料尺寸、种类及状态,实现冰晶形成与生长的精准调控。在生物医学应用方面,研究探索了冰晶机制在器官保护、细胞保存等领域的突破,如通过控温减缓代谢实现器官长期保存。团队的多项成果已实现产业化成果落地。
南京大学 张志炳教授
液液反应体系微纳强化工程实践
南京大学张志炳教授报告聚焦化学制造领域的高效绿色转型。研究指出,传统液液反应体系因分子传输与反应效率瓶颈,存在高能耗、高排放等问题。团队通过微纳尺度强化策略,显著提升反应效率并降低能耗排放,在聚乳酸连续化生产中打破国外技术垄断,实现左旋聚乳酸高效合成;在丁辛醇生产技术革新中突破英国公司长期垄断,大幅降低生产成本并提升产品质量。总结指出,缩合、聚合、酯化、水合、水解等液-液反应过程依然受界面传质控制,通过微纳强化大幅提高界面传质速率是解决这些生产过程疑难问题的有效途径。
南京大学 苏华副教授(代南京大学王伟教授报告)
基于疏水大孔树脂的微液滴界面构筑及化学效应
南京大学苏华所在团队研究针对水在油水界面双水生成机制未明的问题,利用疏水大孔树脂在玻璃表面构筑微米级“小房子”结构,通过荧光探测技术精准控制并观测双水生成过程,显著提升其稳定性与存在时间。研究发现,微液滴大小直接影响双水生成动力学,小液滴生成速度更快,且生成量与液滴大小及数量密切相关。团队还探索了双水氧来源,证实其几乎全部源自特定环境而非简单水氧化。
中国科学院大连化学物理研究所王峰研究员、南京大学徐静娟教授主持报告环节。
环境化学专场 I
中国科学技术大学刘贤伟教授在《气泡气液界面化学活性的现象发现与机理初探》报告中揭示了偶然发现的气泡气液界面存在特殊化学活性现象,并通过实验观察与理论模拟系统探讨了该现象的形成机理及潜在应用方向。
山东大学环境科学与工程学院院长、特聘教授杜林在《微液滴对海洋活性气体转化的作用机制》报告中指出,海洋表层释放的微液滴与活性气体通过复杂界面反应显著影响气候,其微观转化过程对宏观气候系统具有重要调控作用;结合外场观测、实验验证与模型模拟验证了二甲基硫等关键物质的转化机制。
北京理工大学张韫宏教授在《光镊悬浮单/双液滴的精确测量方法及产业化前景》报告中,介绍了利用分享了团队基于激光光镊技术对单/双液滴进行高精度、高灵活性测量的创新技术;同时深入探讨了该技术在环境监测等领域的产业化应用前景。
华东师范大学王格慧教授作《我国冬季霾污染期硫酸盐二次生成的气液界面动力学特征》专题报告,围绕冬季霾污染中硫酸盐二次生成这一核心问题,通过实验室实验与外场观测结合的方式,深入探究了气液界面下该过程的动力学特征及核心影响机制。
中国科学院大连化学物理研究所贾秀全副研究员作《微液滴限域自由基化学》报告,分享团队在微液滴限域自由基化学领域的多项重要研究成果,不仅首次构建相关水-气微界面化学机制模型厘清国际学术争议,揭示了水-气微界面对PFAS的自净能力、实现氯代有机化合物降解的有效调控,同时阐明了带电微液滴对高能电子的空间和能量限域效应。
江汉大学夏宇副教授在《微液滴的带电行为及其物理化学特性》报告中,明确了通过液滴总带电量、正负电荷比例及单液滴电荷空间分布三个维度检测微液滴带电特性的方法,并构建单液滴发生器完成质谱检测;同时发现液滴间相互作用产生的间隙电场能有效驱动物理化学过程。
大连理工大学夏德铭副教授作《大气水微界面化学过程的模拟与预测》报告,团队构建机器学习驱动的气-水微界面分子模型方法,发现气-水微界面处氧化性-还原性自由基协同作用对污染物转化效果显著;同时提出通过实验反馈构建预测模型,为化学反应的快速预测提供了科学路径。
张韫宏教授、刘贤伟教授主持该专场论坛
理论专场
北京理工大学张秀辉教授在《沿海全对流层大气颗粒物形成机制》报告中揭示了沿海大气颗粒物形成受陆源与海洋协同作用的复杂机制,提出基于量子计算与AI加速的高效模拟方案,并探讨了酸碱污染物协同作用等对颗粒物形成的促进作用。
北京师范大学朱重钦教授在《微液滴界面化学反应模拟》报告中阐释了烧桥采样、深度学习一体化偏置势等高效计算方法,大幅提升了微液滴界面化学反应自由能计算与采样的效率和精度。揭示水气界面瞬时电荷分离的分布特征,阐明了阴阳离子对水界面有序性的差异化调控机制,还重新厘清了氨气与二氧化碳在水气界面生成尿素的反应路径。
清华大学许雪飞副教授作《纳米气泡粗化动力学:离子的角色》报告,团队构建神经演化势模型,揭示了离子对气水界面微结构的调控机制,阐明钠离子与氯离子形成的离子对会构筑动力学壁垒阻碍氮气扩散,酸碱盐体系通过影响界面水分子排布、氢键网络,对纳米气泡粗化产生差异化影响。
南方科技大学李磊副教授在《微纳液滴界面反应:机制解析与物理驱动的机器学习势函数》报告中探讨了通过物理驱动的机器学习提升微纳液滴界面反应机制解析精度的路径,并介绍了结合新型动态模拟框架在微观与宏观世界衔接方面的研究及应用进展。
北京理工大学长聘教授谢静在《微液滴加速简单化学反应机制的理论研究》报告中探讨了采用“解耦多种界面因素”模拟方案,解析微液滴加速反应的主导因素,探索了几个反应类型与主导因素的关系。揭示机器学习势能解析混合溶剂影响界面性质的特点。
南京林业大学荆宇教授作《水微滴中的非共价组装与反应选择性》报告,团队借助水微滴技术,实现木质纤维素衍生的呋喃分子的选择性还原。揭示了分子间氢键介导的非共价组装是实现该反应选择性的核心机制,通过调控实验条件改变反应产物比例。
上海科技大学助理教授孙兆茹作《机器学习助力水溶液研究》报告,团队构建了新型神经网络势函数,实现DFT精度下模拟大体系、长时间动力学过程。通过多个研究案例展示了机器学习在解析碳酸质子传递、探究离子对水相影响等方面的优势。
北京师范大学讲师方业广博士作《水气界面热与光物理化学过程的理论研究》的报告。使用模拟方法,系统地搜索N2O5在界面和体相多种可能的反应路径,在更准确的杂化泛函级别直接模拟N2O5,并首次提出分布离子机制。同时发现光化学反应在水气界面速率显著提升,归因于几何与电子结构的改变。
张秀辉教授、朱重钦教授主持该专场论坛
本届全国微液滴化学学术会得到天津微液滴创新科技有限责任公司、SCIEX、赛默飞、Waters、声生科技(常州)有限公司、久盛石英制品有限公司、上海易质谱科技有限公司、中科算联科技有限公司等企业的大力支持。
参展商
天津微液滴创新科技有限责任公司
上海爱博才思分析仪器贸易有限公司
赛默飞世尔科技(中国)有限公司
沃特世科技(上海)有限公司
声生科技(常州)有限公司
久盛石英制品有限公司
上海易质谱科技有限公司
北京中科算联科技有限公司
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