“团簇构造、功能及多级演化”重大研究计划

一、核心科学问题
本重大研究计划将聚焦团簇构效关系，探索物质结构与性能随团簇尺寸变化的规律，揭示团簇稳定性机制，理解多级团簇体系中主体与环境的作用机制，实现功能导向的多级团簇结构的精准构筑和宏量制备。
（一）团簇的稳定性机制。
具有特殊结构与独特性能的新型团簇的发现、团簇形成机理和稳定化机制的理解、各种化学键及弱相互作用的认知。
（二）团簇电子结构的规律。
团簇结构及稳定性随团簇尺寸的演变规律、团簇的“幻数”特性、团簇的构效关系。
（三）多级团簇功能的调控原理。
多级团簇功能与团簇内聚集态、簇际相互作用、团簇与环境耦合的关系。
二、2023年度资助的研究方向
进一步聚焦团簇构造、功能及多级演化的关键科学问题，在本重大研究计划前期执行的基础上，2023年度以集成项目和重点支持项目的形式对以下四项研究内容进行资助：
（一）团簇的精准构筑及功能应用。
建立具有精准结构和确定原子数的团簇的定向设计、高效合成策略和宏量制备方法，认识和理解团簇稳定性机制，揭示团簇制备的调控规律。理解团簇内多核聚集态与电子转移、簇际相互作用、团簇与环境及外场间相互作用的规律，揭示团簇基功能材料的构效关系，进而实现功能复合。重点支持功能导向的原子团簇和分子团簇的设计及合成，通过其光、电、磁等物理特性的性能复合，构建基于多级结构的相关团簇材料和器件，为集成电路、大气环境、原子制造和量子信息等领域中重要难题提供解决方案。
（二）团簇形成机制、演化规律及表征。
发展超高时空分辨的团簇研究技术与团簇的电子结构理论。建立团簇结构数据库，发展人工智能（AI）辅助的合成方法。发展先进的团簇束源技术，建立团簇物性表征新方法，揭示团簇成核机制、生长演化规律及其动力学性质。重点支持建设高时空分辨的团簇科学装置，发展创新的团簇形成与表征方法，实验与理论研究相结合，理解团簇结构与性能的关系，认识和研究金属原子、水分子等团簇的结构、性质及演化规律。
（三）团簇和模拟金属酶的催化基础。
研究具有确定原子数和精确结构的负载型团簇和仿生团簇的催化性能，理解催化过程中团簇结构、电子转移和能量传递对分子转化的影响。开展以特定原子数的团簇为催化剂、催化机制可明确表征的研究，针对烃类、N2、CO2、H2O等重要分子的催化转化和生物酶活性中心的全合成与催化机制研究等方面内容。重点支持团簇模拟金属酶的合成，开展固氮、光合、产氢等功能研究；发展金属与碳团簇的复合体系，开拓团簇在氮循环、碳循环、硫循环等方向的催化应用。
（四）功能团簇在生物医学上的应用。
通过团簇的表面结构修饰与性能优化，构建具有生物靶向功能的团簇及其组装体，研发生物医用荧光团簇显像剂，发展靶向识别和肿瘤细胞可视化技术，实现对肿瘤的精确成像和治疗。重点支持稀土、硼等团簇体系功能衍生与生物医学应用，获得可用于癌症诊断、靶向、中子捕获放疗等诊疗一体化的团簇候选药物。
三、项目遴选的基本原则
本重大研究计划以原始创新为首要目标。申请书应论述与项目指南最接近的科学问题和创新目标，同时要体现交叉研究的特征以及对解决核心科学问题和实现本重大研究计划总体目标的贡献。鼓励多学科实质性交叉合作研究，优先考虑生命、医学、数理及材料等学科与化学学科的交叉合作，优先支持跨领域交叉的研究项目。
集成项目要在前期已经取得的重要进展基础上，进一步聚焦核心科学问题，明确申请项目对实现本重大研究计划总体目标和解决核心科学问题的贡献。重点支持项目要有较好的前期研究成绩和积累，提出明确的重要、前沿科学问题进一步深入系统研究，体现学科交叉特征。
四、申请要求及注意事项
（一）申请条件。
本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件：
1.具有承担基础研究课题的经历；
2.具有高级专业技术职务（职称）。
在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。
（二）限项申请规定。
执行《2023年度国家自然科学基金项目指南》“申请规定”中限项申请规定的相关要求。

拟资助重点支持项目1-3项，直接费用资助强度为200-400万元/项，资助期限为4年，申请书中研究期限应填写“2024年1月1日-2027年12月31日”；拟资助集成项目4-8项，直接费用资助强度为200-1000万元/项，资助期限为3年，申请书中研究期限应填写“2024年1月1日-2026年12月31日”。国家自然科学基金委员会将根据申请情况和申请项目研究工作的实际需要确定资助项目数和直接费用资助金额。

本重大研究计划项目实行无纸化申请。
（1）申请人应当按照科学基金网络信息系统中重大研究计划项目的填报说明与撰写提纲要求在线填写和提交电子申请书及附件材料。
（2）本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题，将对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合，成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。
（3）申请书中的资助类别选择“重大研究计划”，亚类说明选择“集成项目”或“重点支持项目”，附注说明选择“团簇构造、功能及多级演化”，根据拟申请的具体研究内容选择相应的申请代码。
集成项目的合作研究单位不得超过4个。重点支持项目的合作研究单位不得超过2个。
（4）申请人在申请书“立项依据与研究内容”部分，应当首先说明申请符合本项目指南中的资助研究方向，以及对解决本重大研究计划核心科学问题和实现本重大研究计划科学目标的贡献。
如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。