
【化】 crystal engineering
crystal; crystalloid
【化】 crystal
【醫】 Crys.; crystal
engineering; project; work
【機】 engineering; process
晶體工程(Crystal Engineering)是一門跨學科領域,旨在通過理性設計分子或離子間的相互作用,構建具有預設結構和功能的晶體材料。該術語在漢英詞典中對應為“晶體工程/Crystal Engineering”,其核心是結合化學、材料科學與工程學原理,實現分子尺度到宏觀性能的精準調控。
從學科内涵看,晶體工程涉及三個關鍵維度:
國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)将其定義為“基于分子識别原理構築功能性超分子體系”的科學(來源:IUPAC技術報告)。當前該領域的前沿研究聚焦于金屬-有機框架(MOFs)和共價有機框架(COFs)材料的定向合成。
晶體工程是通過設計和控制分子或離子在晶體中的排列方式,以開發具有特定功能材料的多學科交叉領域。以下是其核心要點:
晶體工程是分子工程學的重要分支,旨在通過分子間相互作用(如氫鍵、範德華力等)調控晶體結構,從而設計出滿足特定需求的新材料。其核心在于實現“從分子到材料”的轉化路徑。
該概念由Von Hippel于1962年提出,最初作為“分子工程”的一部分。隨着發展,其研究範圍擴展至固态分子相互作用、結構預測與調控、新型合成技術等領域,并強調實驗與計算的結合。
晶體工程在材料科學中具有廣泛應用,例如:
當前研究聚焦于動态晶體材料(如刺激響應型材料)和多尺度結構調控,同時借助人工智能提升結構預測效率。新興技術如“綠色晶體工程”也受到關注,強調環境友好型合成方法。
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