化学界十大难题化学未解之谜有哪些世界未解化学难题盘点

本原创文章由 MAIGOO榜单研究员855号上传提供 2024-02-28 评论 0

在化学领域有着不少未解之谜，其中一些难题令众多化学家困扰。如：生命从何而来？大脑如何思考和记忆？元素种类有多少？分子如何形成？等，这些难题也被认为是目前化学界最著名的难题。除此之外，你还知道哪些化学未解之谜？本文就跟大家分享下化学界十大难题，快和maigoo小编一起来了解下吧！

世界十大化学难题

生命从何而来？

说起化学界最著名的难题，Maigoo小编想到了“生命从何而来？”这个问题。生命起源是一个深奥且充满挑战的课题，自地球上最早的生命形式诞生至今，已有近40亿年。尽管科学家们不断探索，试图解开生命起源之谜，但这个问题的答案至今仍然是一个未解之谜。于生命起源，要解决的2个首要问题，一是：那些相对简单的分子，最初如何从“原始汤”里创生出来，并形成越来越复杂的化合物？二是：这些化合物又如何开始进行能量代谢，并完成自我复制？在分子水平上，所有这些步骤都是化学反应，也正因为如此，“生命从何而来”成了一个化学问题。
大脑如何思考和记忆？

大脑如化学计算机，神经元之间相互作用所构成的“环路”是通过分子介导的。而神经递质在突触传递信息中，就形成记忆。NMDA受体对陈述性记忆至关重要，激活后引发系列反应，增强神经元连接，此即“长时程增强”（LTP）。同时，prion蛋白的两种构象在记忆中起关键作用，其不可溶形态可促使其他分子转变，聚集并标记突触，巩固记忆。尽管有所发现，但记忆机制仍存诸多未知，如记忆提取、记忆增强药等。未来研究将深化我们对大脑的理解，为治疗提供更多可能。
元素种类有多少？

课本上的元素周期一直都在不停地修订，这是因为人类发现的元素数量在不停增长。目前为止共有118种元素被发现，其中94种存在于地球上。然而，这个数字并不是最终的答案，因为科学家们仍在不断探索新的元素。那么，究竟有多少种元素呢？这个问题依旧是化学未解之谜。
分子如何形成？

化学未解之谜有哪些？“分子如何形成”这个问题就属于现阶段的化学未解之谜。高中化学课本中的分子结构模型，是学习化学的基础。然而，这些经典的“球棍模型”已经难以满足现代化学研究的需要。在寻求更精确的分子模型时，分子轨道模型成为近百年来最为广泛接受的模型。但即便如此，关于其是否为研究分子的最佳工具，化学家们仍存在分歧。未来，随着科技的进步，我们期待能开发出更直观、更精确的分子模型，以进一步揭示分子结构的奥秘。
环境如何影响人类基因？

以前的生物学观点认为，你体内的基因决定了你是谁。现今在“你是谁”这个问题上，你使用了哪些基因，与你携带了哪些基因同样重要。这个问题的核心依旧是化学问题，也是世界十大化学难题之一。染色质和表观遗传学的深入研究让我们更深入地理解基因表达的奥秘。环境因素可以通过化学修饰影响基因的表达，这种影响在细胞分化和疾病发生中起着重要作用。
如何捕获更多太阳能？

其实太阳为地球提供了无尽的清洁能源，但人类对其利用尚浅。高成本是太阳能技术普及的主要障碍，而科研人员正积极探索降低成本并提高效率的方法。那么如何才能捕获更多太阳能为我们所用呢？目前它仍是世界未解化学难题。不过相信在未来的太阳能技术中，它将会是一个重要的研究方向和应用领域。
制造生物燃料的最佳途径？

除了通过直接采集太阳光的方法来制造燃料，我们还有别的途径利用太阳能吗？我们可以利用植物将太阳能储存为燃料。生物燃料的话，就威胁着粮食供应，尤其是在发展中国家。因而，将粮食转变为能源，也许并不是最好的办法。此外，生物质的液化转化也是研究方向之一，以方便快捷地通过管道运输。然而催化转化需要原材料极度纯净，这也是横亘在化学家面前的一大难题。
能实时监测自身的化学变化吗？

随着科学的进步，化学家们不再满足于仅仅构建分子，他们还希望与分子进行交流：即在活细胞与传统计算机之间搭起一座桥梁，并通过光纤来传递这些信息。一些化学家预见，在未来，传感器能够连续不断、静悄悄地监视着与人的健康、疾病有关的各种生物化学反应。这或许能够为手术中的外科医生或者输送治疗药物的自动化系统提供实时数据和信息。这些未来的应用都依赖于化学技术的进步，而这些化学技术能够选择性地感知特定物质和化学信号，甚至在监测对象的浓度处于非常微小的数量级时也能办到。不过目前能实时监测自身的化学变化，仍然是化学十大难题。
碳元素可以造出电脑吗？

如果电脑芯片能用石墨烯来制造，那么，未来的电脑将比现在的硅芯片电脑运行速度更快，性能更加强劲。石墨烯作为一种单层网状结构材料，具有超微小、廉价、坚固稳定的特性，被寄予厚望于计算机工业中。科学家们正在努力探索如何将石墨烯应用到计算机芯片中，以期制造出更强大的新一代计算机。其中碳纳米管的管壁由呈六边形整齐连接的碳原子构成，就像是把单层石墨材料卷了起来。不过，目前碳纳米管还未有成功的商业应用，那么碳元素是否真得能造出电脑还有待验证。
能研制出全新类型的药物吗？

这个问题也是世界未解化学难题之一。化学的核心就是实用与创新：制造出各种分子，这样才能够开发出新材料来构建万物，或者研制出新型抗生素，战胜不断出现、不断变强的耐药菌。20世纪90年代，化学家曾对“组合化学”寄予厚望：利用一些基本构建单元，随机组装出成千上万的新分子，然后再筛选出需要的分子。这种方法一度被认为是药物化学的未来，如今它的光环却已渐渐消退。不过，如果化学家能合成足够多的分子类型，然后找到理想的方法，从中筛选出需要的那几种，组合化学就有可能迎来第二春。

世界十大未解化学难题榜单，CNpp小编主要依据其在化学界的知名度、影响力、涉及行业/方向、社会评论、网络指数等多项指标，并综合参考互联网相关排行榜进行总结。榜单仅供参考，数据截至2024年1月18日，如有疑问，欢迎在末尾评论/交流。

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