? 人工腐殖质——可持续高效农业
有机物分解成腐殖质 ， 是碳循环中仅次于光合作用的第二大过程 ， 也是为土壤提供养分的主要方式之一 。 然而 ， 该过程产生大量二氧化碳、甲烷等温室气体 ， 据统计 ， 农业、畜牧业和土地利用几乎占所有温室气体排放量的三分之一 。 化学家们提出了人工腐殖质的设想 ， 该技术可以实现负碳过程 。 目前 ， 有几种方法可以加速有机物的分解 ， 其中水热腐殖化是最有吸引力的方法之一 。 该技术模拟了自然过程 ， 产生与天然腐殖质相当的产品混合物 ， 整个反应易于控制 ， 具有可持续性、高效率、清洁、安全等特点 。 目前 ， 欧洲的研究所正致力于开发大规模制备人工腐殖物质的试验工厂 ， 这或许是抵消气候变化负面影响的一个有吸引力的方案 。
? RNA和DNA的化学合成——后疫情时代的未来
基于mRNA的新冠疫苗的研发成功 ， 为未来攻克其他疾病 ， 包括癌症、艾滋病、流感和糖尿病等方面提供了新的途径 。 经过五十多年的磷酰胺化学的发展 ， RNA和DNA的合成已实现完全自动化 。 该技术仍在不断进步 ， 例如使用喷墨打印原理将DNA沉积到硅芯片上 ， 并应用于化学、生物技术和医学领域 。 目前 ， 微软和Western Digital等大型IT公司目前正在探索化学合成DNA用于数据存储的可能性 。
? 声化学涂层——更安全、耐用的材料
在一些独特的条件下 ， 化学品往往表现出令人惊讶的性能 ， 产生以前无法想象的反应能力 。 在这些现象中 ， 利用声波触发化学反应尤为突出 ， 并应用于抗菌涂层或智能涂层等功能材料的制备 。 例如 ， 利用声化学技术将抗菌金属纳米颗粒（如银、锌）覆盖于纺织品上 ， 可以杀死99%以上的细菌和病毒 ， 减少医院感染的发生 。 而且 ， 声化学涂层更加耐用 ， 可以承受多次洗涤仍保持性能 。 有些声化学涂层检测到致病细菌时 ， 会改变颜色 ， 这使其在食品安全等领域具有应用潜力 ， 可以检测食品状态 ， 延长食品的保质期 。
? 化学发光及生物成像应用——提升检测速度和灵敏度
无论是在犯罪现场检测血液（比如 ， 鲁米诺） ， 还是在显微镜下点亮生物样本（比如 ， 绿色荧光蛋白） ， 发光分子都表现出优异的性能 。 如今 ， 科学家们仍致力于高效化学探针的开发 ， 例如基于二氧杂环丁烷衍生物的探针材料 ， 即使在有水的情况下也能发出明亮的光 ， 不需要有机溶剂的帮助 ， 特别适合用于生命系统进行成像 。 这类探针对沙门氏菌和李斯特菌等表现出超灵敏性 ， 在检测某些类型的肿瘤方面也显示出巨大的应用潜力 。
? 氨的可持续生产——绿色替代方案
Harber-Bosch工艺奠定了现代合成氨工业的基础 ， 极大的促进了化肥工业 ， 推动了20世纪人口的增长 。 尽管经过了一百多年的改进 ， 能耗高、大量排放二氧化碳一直是其难以解决的问题 。 为了改变这一现状 ， 化学家们正在寻找更有效的合成方法 ， 例如受蓝藻中的固氮酶启发 ， 开发出新型的催化剂 。 另一种方法是通过电化学合成 ， 利用电能打破氮-氮三键 ， 同时从水中获取氢原子 ， 实现工业合成氨 。 这里的主要挑战是如何降低所需的电势 ， 同时最大限度地提高活性和选择性 。 尽管到目前为止 ， 该方案还远远没有达到Harber-Bosch工艺的水平 ， 但绿色的愿景、合成氨工业巨大的经济效益都在推动这一领域向前发展 。
?靶向蛋白质降解——“细胞机制”改变制药业
靶向蛋白质降解（TPD） ， 是一种在制药行业具有巨大潜力的化学工具 。 该技术原理很简单 ， 利用我们自己的细胞来消除有害蛋白质 。 在TPD之前 ， 阻断蛋白质的策略主要局限于抑制剂 ， 而TPD技术提供了更多治疗优势 ， 单一降解药物甚至可以通过蛋白酶降解破坏多种致病蛋白 。 这项研究在癌症治疗中显示出巨大的前景 ， 已经吸引了各大型制药公司的投资 ， 包括睿跃生物、Kymera、Nurix、辉瑞、拜耳、诺华和安进等 ， 并正在催生更多的初创企业 。 临床试验显示 ， 该技术或许可以彻底治疗与蛋白质积累有关的疾病 ， 如帕金森病和阿尔茨海默病 。