生物孔道离子和分子以单链的量子方式快速传输，我们将其定义为“量子限域超 流体”。近期研究表明仿生体系也存在量子限域超流现象，例如离子通道和水通道内 物质的快速传输。把量子限域超流体引入能源、化学和生物等领域将产生重大影响。 量子限域超流体概念作为对传统理论的挑战，将开辟量子离子学的新领域，促进能量 转换材料体系的发展和应用，颠覆对神经科学和脑科学中神经信号传输等问题的理 解；并将推动界面催化化学理论的发展，为化学、化工和合成生物学等领域的未来发 展开辟新的道路。

纳米乃至亚纳米分辨的分子光谱和化学成像技术是研究物质科学的重要工具，首先 比较近年发展较快的、基于纳米结构的等离激元光谱和基于电镜的电子能量损失谱的二 类高空间分辨化学成像技术，简要分析借助纳腔等离激元增强局域光电场和辐射光场效 应实现化学键空间分辨力的针尖增强拉曼光谱（TERS）。从研究原位表征固/液界面反 应活性的电化学TERS的角度，探讨显著提高在非金属材料表面及生物界面TERS灵敏 度和实现具有数纳米分辨率的液相环境扫描探针纳米红外光谱的挑战；进而探讨基于单 颗粒纳米粒子增强的超高分辨光谱成像的机遇。最后探讨通过科学原理、仪器方法和分 析算法三者创新交叉，实现固/固界面纵向纳米分辨化学成像等科学和工业测量的前景。

近年来，纳米材料在疾病早期诊断、预防和治疗等方面的变革性应用越来越重要。尤其是纳米颗粒作为新一代药物载体，具有的自组装效应、智能效应、小尺寸效应、表 面化学效应、局域电荷效应、形貌效应等，产生了许多不同于传统分子药物的新性质和 新功能。因此，在针对如癌症、大脑退行性疾病等人类复杂疾病的创新药物研发，纳米 颗粒正在发挥突破性作用。我国纳米药物基础研究成果水平已进入国际前列，但纳米药 物的基础研究成果向临床转化还不够突出。本报告将结合纳米材料与纳米机器人技术在 药物输运原理和应用研究中的最新进展，共同探讨如何加强学科交叉硏究，积极开展纳 米药物临床转化和产业化等问题。

人工智能技术结合大数据已经成为了当前科学发展的新工具。本报告将首先介绍人 工智能技术的一些常见方法和一些最新前沿技术。立足于化学领域，谈谈几个人工智能 未来有望能大规模应用的重要领域，包括报告人从事的理论计算模拟领域，最近比较热 门的合成化学等。通过行业软件大力发展、机器人技术的引入，人工智能技术显然能进 —步降低科学研究的门槛，显著提高常规时间工作效率。对于是否能更高效发现新现 象、规律、引发重大科学变革等，仍是一个需要继续讨论的热门话题。

光谱是探测物质结构及其动态演变的有力工具。然而，光谱信号与物质化学结构对 应关系复杂性，通过光谱特征分析获取结构信息需要进行繁琐的计算，存在着很大的不 确定性。机器学习为解决这个问题提供了一个有力的工具。在基于第一性原理的光谱高 通量计算基础上，通过对计算数据的分析，采用机器学习方法筛选结构描述符，基于神 经网络训练构建了结构参数与本征电偶极矩、激发态跃迁偶极矩和能量的构效关系，成 功预测了蛋白质光谱响应、表面增强拉曼光谱、分子红外与拉曼光谱特征，相对于传统 量化计算速度提高了3个数量级以上，并具备优越的可迁移性，能进行外推预测外场条 件如温度、压力、电场下的光电响应。此外，谱学反演结构方法的发展，为解读星际化 学结构奠定了基础。