2015 年化学最前沿在研究什么问题？

HaHa

2015 年化学最前沿在研究什么问题？
原文地址：https://www.zhihu.com/question/31965937

长长的路

更新：半夜睡不着拿手机随便码的，居然不知道为什么被顶到前面了，感觉压力好大。。。本人必须坦承自己其实懂得也不多，下面的论点槽点肯定不少，请保持怀疑批判的精神看，谢谢~
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催化这个和大家关系相当大的方向居然毫无存在感。。。我觉得需要写点什么
今年化学口我觉得最爆炸性的新闻就是美国人搞的甲烷直接低温制乙烯了。甲烷由于活化比较费劲，长期以来大部分都是当燃料烧掉的，乙烯和塑料还是要从石油里来。这个反应打通了的话，甲烷也可以做乙烯的原料气，这对目前世界化工的格局会有天翻地覆的改变。
除此之外，甲烷制芳烃和甲醇也有人在做。未来20年里天然气低温转化肯定是相当热的话题，虽然不太好做。
第二个催化界很关心的就是费托合成，这样可以用天然气或者煤做原料重新合成油品。目前似乎技术上又有了突破，当然这个领域的研究力度强烈依赖于油价。
第三个问题就是可再生能源制氢，不管是光解水，太阳能电池电解水或者生物质重整都可以。只有用可再生能源便宜地把氢搞出来，才有机会把空气里的二氧化碳捕集下来重新还原成甲醇或者一氧化碳之类的化工原料，这样才有可能实现碳的循环利用。
当然了，燃料电池将来肯定还会有更大的发展，相应的的电催化材料研究也会继续火爆下去。
另外，把传统工艺中的贵金属催化剂使用便宜的金属进行取代也是一个重要的方向。
在催化的原位表征和机理研究领域，在线(operando)光谱技术和稳态快速同位素交换(SSITKA)应该会在10年内成为标配。除了传统的紫外可见，拉曼，红外，NMR之外，原位X射线技术(XANES EXAFS等等)会越来越常用，带压力条件下的高分辨电镜也有希望取得突破和应用。
催化这一块还是很海阔天空的，不知道为什么似乎好像没什么存在感。希望有更多的聪明人能加入这个行业，让人类的未来变得更高效更清洁。

检验医师

谢谢邀请。
这个问题我关注了很久了，一直坐在小板凳上在远处看着大家回答问题。长者说得好，闷声发大财。化学领域这么大，知乎上估计没有哪个大牛能把2015年最前沿的成果说的清楚。能有这个实力的，帖子都发去JACS灌水了。
所以我估摸着，这个问题是酱婶的：回答中提到哪个方向，其实就是自己接触的方向。
所以机智的我主动把所有答案瞄了一眼，大概谁是干嘛的就清楚了。
所以机智的我一直默默看着大家回答。
@余旷 以前的答案都是理论化学领域。我以前经常像个傻逼一样喷他。不过结果总是好的，现在不发理论化学了，也不老中文英文混着说了，也不通篇都是英文缩写了，赞一个。
@谢嘉欣 的答案是目前赞最多的。可是怎么看怎么像是老板安排写的reading report啊。
吐槽完了回到这个问题上。
化学细分的领域太多了，所以我没能力，也不想全面的回答这个问题。我就把我自己的领域捣鼓捣鼓吧。我这个领域比较小众，也希望更多的人关注，更多学弟学妹们加入进来。打个广告，我这个领域是科学界女性比例最高的，学弟们看着办吧。
我研究放射药学（化学）。
思路大概是这样的。
A：放射性同位素生产--同位素分离纯化--无机化学性质研究--
B：有机配体合成--
C：配位化学--生物大分子耦合--药物的生物评价
总共有三条线。A是把稳定同位素通过加速器或者反应堆，变成放射性的同位素，再把同位素分离出来，同时需要研究这个同位素的溶液化学性质，氧化态啊，溶解性啊等等。
B是有机合成做一个笼子状的配体，把同位素装进笼子里让他别乱跑。
C是配位之后，把配体连着同位素，接到生物大分子。检测生成的整体分子的稳定性，再打到动物体内看看靶向作用好不好。
三条线清楚了，我来说说每条线都有什么大的突破。
同位素生产是基础。只有先把同位素生产做的很便宜很稳定，其他人才会去研究该同位素的性质和配体，这种同位素才有可能被广泛使用。
目前最广泛使用的，有机上有F-18，无机有Ga-68。
最前沿的问题有：
1，快速生成。这两种同位素的半衰期都很短，如果生产分离纯化时间很长，就没有生产的意义了。等分离好待用，就已经没剩多少剂量了。
2，机器化操作。同位素都会衰减，所以在生产出来的时候都要有很高的剂量，才能保证到了使用的时候仍然足以达到效果。
3，高的specific activity。举个例子，F的同位素生产，F-18就是有效的，有放射性的同位素。而F-19就是稳定同位素。如果生产出来的F，其中F-18的比例越高，specific activity就越高。
有机合成配体。
有机合成是化学基本技术，在放射领域，最前沿的是这些问题：
1，水溶性的控制。水溶性好的分子，合成的时候不好处理。但是最后的配位是在水里发生，所以要求配体一定是水溶性非常好的。
2，大小，尺度的控制。太大的话，配位会不稳定。太小，会影响生物大分子的活性。
3，配位元素。常用的N，S，P都有。
总体来说，这一部分是比较简单的。
生物评价。
这一部分成本很大。最前沿的问题有这些。
1，生物半衰期。最好的情况是，所选择的同位素和生物大分子有相近的半衰期，这样能够使药物的作用发挥出来，也不会造成资源浪费和环境污染。
2，生物有机反应。配体结合了同位素后，怎么将配体和生物大分子有效的结合起来。Click chemistry在这里有很好的应用。
3，生物大分子活性的保持。连上了同位素后，同位素不停的在释放射线，这些射线粒子会对生物分子的环境造成很大影响，怎么样稳定他的活性也是问题。
4，生物大分子的筛选。至于什么样的生物分子有什么样的靶向作用，在体内参与什么样的生物活动，就是生物学家的事了。
我自己做的项目，又臭又毒。
我做砷，实验室经常一瓶瓶的化学纯砒霜再用。很好，我还嫌不够毒，还要去招惹放射性的砷。非常好。
所以反应堆和砷负责毒。
另一方面，我自己做的配体是硫配位的，因为砷喜欢硫。所以实验室里一堆硫醇。有时候一个分子上好几个硫。大家知道屎是什么味道么，和硫醇相比，屎真的很好闻。
所以S负责臭。
就这样，有空再更新。

清风寡欲

谢邀，要不这回咱不谈理论化学了，谈点能源材料方面的实际应用？
我知道的现在在实验上比较关心的几个方向：
首先是异相催化，比如所谓煤变油的费托合成（用CO+H2合成有机小分子），比如合成氨反应，都需要更便宜更有效的异相催化剂。所以现在一元不够玩二元，二元不够玩三元，完了界面上担载点纳米颗粒，颗粒内外层还成分不一样，十分欢乐。
然后是光电化学反应，比如水的光电解（就是用光能和电能把水分解成H2和O2），比如CO2的光化学还原（还原CO2制取小的有机分子），这些说白了其实也是异相催化体系，不过涉及光子和外电势的参与，稍微复杂一点。在能源领域涉及储能和能源转化，不表。
然后是各种新型的太阳能材料，稍微有一点实用精神的就搞一搞CIGS或者CdTe之类的微膜材料（比如最近hybrid perovskite就红的发紫），再稍微fancy一点的就在结构上动动脑筋，搞点纳米柱啦，纳米颗粒啦，多孔结构啦之类看看效果会不会好点。再fancy一点的就再半导体上接一点共轭的有机分子，玩一下dye-sensitized solar cell。太阳能电池的逆过程就是发光二极管（LED），也是一个方向，比如前不久拿了诺奖的蓝光LED，现在应该还有一堆人在做有机材料的LED，在机械性能上更好，方便折叠的。
然后是各种电池，我知道的比较火的包括锂电池和燃料电池。也是不断地寻找新型的电极和电解液材料，企图提高效率。
像这几个都是有实际工业需求导向的，还有一种是实验室里做出来一种东西，科学家觉得很有趣，然后拼命找实际应用骗经费的。比如有机金属框架（MOFs）和碳纳米管之类的。碳纳米管之类我不熟，大家目前为MOF找的应用包括且不限于：CO2吸收材料，H2储存材料，稀有气体分离，异相催化剂。当然不能遗忘现在还在火的石墨烯，据说能做电子元件，能做传感器，能做半透膜，能做...我也记不了这么多了，总之很牛b就是了。哦，好象在石墨烯的带动下最近二维材料有点火了，比如MoS2，比如BN之类的。
最后，最近好像老有老美找我掰扯钍基融盐堆的事，应该也是挺火的吧，不过这个好像已经不算化学了。

继续前进

更新一下……感觉这个答案有点被打脸的趋势……当年还是太耐义务了啊……不过抛开Baran近年来越来越无耻的做法之外，有些东西还是得肯定。批判地评价才是最合理的做法。以下是原答案
==
谢邀。
直接奔主题了。我做有机合成，我也就对有机合成这个领域抛个砖~需要指出的是，有机合成的目标就是用化学手段合成小分子，可以是人为设计的，也可以是天然产物。离开了合成，我找不到有机化学的意义。因为，为了发展有机化学，有机合成方法和策略的发展是根本。下面入正题。
首先我想说的是，有机合成领域要想知道前沿在做什么，只要盯着Scripps CA的Phil S. Baran教授看也就一清二楚。可以说，Baran教授一直就活跃在有机化学的最前沿，研究着有机合成最具有挑战性的一些课题。
课题组链接：
BaranHome

那么就来看看Baran教授都有哪些研究兴趣：
从他的Research Prospectus（研究计划，
Baran Lab Research）来看，Baran教授关注着有机合成一直以来所追求的目标——理想合成（ideal synthesis）。1975年的这样一篇JACS文章（Hendrickson, J. B. J. Am. Chem. Soc.1975, 97, 5784.）就提到了，理想合成是为了

“…creates a complex molecule… in a sequence of only construction reactions involving no intermediary refunctionalizations, and leading directly to the target, not only its skeleton but also its correctly placed functionality”

意思就是说，在合成复杂分子过程中，每一步都要有实质性意义，直接奔着最终目标分子，不做中途的重复繁琐的操作。如果说得确切些，也就是合成的经济性问题（economies）——原子经济性（atom economy）、步骤经济性（step economy）和氧化还原经济性（redox economy）。我的理解是，有机合成是分子量不断增加的过程（废话），每一个引入的片段都应该尽可能地成为最终目标分子结构的一部分。合成步骤当然越短越好（前提要保证效率，太过低效的短步骤有时也是不可取的，所以准确说应该是尽可能短）。而氧化还原经济性在于分子的官能团化过程则是重要的，也是很难的，即便有机合成发展到今天，你仍然能见到许许多多合成中夹杂着难以避免的反复氧化/还原过程，其本质跟使用保护基是类似的，因为出现了化学选择性的问题需要改变相应官能团的氧化态和性质，当然这只是其中一方面的原因，也有为了提高某些反应选择性而不得不采用的策略问题，等等，这些都是需要在理想合成中避免的，这也就对合成的策略和方法提出了非常高的要求。
除了以上提到的效率问题，当然还有合成通量的问题，也就是说如何提高有机合成的量级（scale）。实际上很多反应在小量如毫克级别是毫无问题的，但是提高到克级别之后，反应就会出现各种问题比如产率下降、副反应增多等等，如果我们不能提高有机合成的量级，这对有机合成的发展显然是不利的，是高成本的。Baran教授也注重于克级（gram-scale）制备在合成中的体现，这点在现代合成化学家中是很不容易的。
那么Baran教授怎么尝试解决这些问题呢？我想从三个方面来简单谈谈我的理解。
1. 合成思想——two-phase synthesis
这个概念最先是在他2009年发表在Nature上关于eudesmane terpenes合成的文章中提出的。
（
http://www.nature.com/nature/journal/v459/n7248/pdf/nature08043.pdf）
有这么个图：


他认为，萜类天然产物的合成经历两个阶段：cyclase phase和oxidase phase，分别对应环化构建骨架和氧化官能团化构建分子氧化态的两个重要过程。这个观点实际上就把合成策略问题变得简洁了，然而，做起来并不容易。举个栗子。2014年的时候，Baran教授在JACS上发表了一篇名为Two-Phase Synthesis of (−)-Taxuyunnanine D的文章：
（
http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ja501782r）
这显然是对这个概念的实践对不对？但是实现的过程可没那么简单。第一步是环化构建骨架，这在2012年他的Nature Chemistry文章里已经实现了Scalable enantioselective total synthesis of taxanes：
（
http://www.nature.com/nchem/journal/v4/n1/full/nchem.1196.html）
关键反应是Diels-Alder反应，一步两个环，很简洁高效，难怪是我老板最喜欢的两个反应之一（另一个是3,3-sigma重排）。
然而问题来了，第二步氧化官能团化过程怎么实现？通常很多萜类天然产物是高度氧化官能团化的，这就出现了根本问题——选择性氧化的问题，这对反应设计的化学选择性提出了非常高的要求（扯点题外话，Baran教授提出的无保护基合成也就是PGF思想，核心问题就是化学选择性问题）。那么Baran教授怎么做的呢？一个字，筛！具体怎么筛，大家有机会的可以看看文献，我就不贴图了。筛了什么呢，各种常见的不常见的奇奇怪怪的氧化剂都用了（Baran教授的一大特点，筛条件狂魔），可以想象要在实验室里实现oxidase phase可真不是件容易的事儿，而Baran教授仍然在不断尝试，默默给这样的真化学家点个赞。
除了这些例子，还有其他很多天然产物的合成中Baran教授都提到了他这个思想，也尝试去探索这些过程，这一点还是很难得的。
2. C-H functionalization 碳氢键官能团化反应
既然1中提到了oxidase phase过程的难题，那么解决选择性氧化特别是C-H键氧化的问题就是关键，这就扯到了现在比较火热的前沿有机合成方法学研究领域——C-H activation 碳氢键活化。这是一个大坑，一两句话说清楚是很难的。说起这个领域，可能最先想到的同样是Scripps CA的Yu Jinquan教授，但是Yu教授不做全合成啊，所以应用嘛，看不出来（无意冒犯，请大家轻拍~）。相比之下我更喜欢Baran教授在这领域中的工作，因为他的工作直接应用到合成中，虽然他在应用时并不完全是针对oxidase phase。我举几个最接近这一概念的例子吧。
首先是2014年Baran教授发表在JACS上的文章：
A Unified Approach to ent-Atisane Diterpenes and Related Alkaloids: Synthesis of (−)-Methyl Atisenoate, (−)-Isoatisine, and the Hetidine Skeleton

这篇文章其实说起来某些方面还是有点“old-fashioned”，其实看过就知道，这篇文章的关键反应只不过是一个比较老的人名反应Hofmann−
Löffler−Freytag (HLF) reaction
（wiki链接：
Hofmannโ€“Lรถffler reaction 居然出现了乱码Orz）
能发到JACS，我看多半也多亏了他的two-phase synthesis这个概念。不过可贵的是，即便是老反应，Baran教授也能用得非常妙，用完之后还要仔细思考总结，并进一步尝试其他方案试图实现选择性的多样化，这点还是很不容易的，至少他敢做。我本科老板总是赞叹这才是真正的化学研究。
还是要提一下，在此之前呢，Baran教授已经在2013年完成了cyclase phase的工作，也就是下面这篇Angewandte：
Synthesis of ent-Kaurane and Beyerane Diterpenoids by Controlled Fragmentations of Overbred Intermediates还是给大家贴一张小图吧，取自上面这篇文章：


再来看看另外一个例子，值得一提的是仍然是之前提到的HLF反应，Baran教授这次却玩儿了点新花样，实现了C-O键而不是通常的C-N键的形成。只不过这是一篇2009年的Nature，也就是最开始我贴的那张two-phase synthesis图的来源。


那么这篇文章的逻辑是什么呢？简单来说就是下面这张图：


前面提到了oxidase phase在实验室里实现是不容易的，这篇工作中Baran教授小组就通过努力实现了选择性氧化，不得不佩服。
最后一个例子同样涉及到C-N键的合成，这是Baran教授2012年发表于JACS的文章：
Intermolecular Ritter-Type C−H Amination of Unactivated sp3
Carbons
（链接：
Intermolecular Ritter-Type C）



当然除了这些之外，Baran在教授也经常在合成中尝试多种C-H官能团化反应，下面这张图取自他的Review中：
C–H functionalization logic in total synthesis    -    Chemical Society Reviews    (RSC Publishing)



虽然所用的方法种类不多，但是毕竟直接通过C-H官能团化反应来构建相应化学键的方式是最直接也最高效的，能将当前这么热门的方法和概念运用到合成中当然是很好的，毕竟合成还是要追求效率，要更高，要更快。
简单粗略地介绍了Baran教授这方面的部分工作，实际上他还有更多精彩的工作，如果感兴趣，可以自行查找和阅读Baran教授的文献~
3. coupling reactions 偶联反应
比较典型的是他在过渡金属催化的氧化偶联反应以及各种烯烃相关的偶联反应。
首先要说的是过渡金属（主要是铜或者铁等）催化的氧化偶联反应，偶联片段一般为羰基化合物（alpha位偶联）与吲哚（3位偶联）等。
早在2004年Baran教授刚独立不久，他就发现：

While oxidative dimerization of enolates is
known, the analogous process with indoles (or metallo-enamines)
is not.

也就是说吲哚和烯醇的氧化偶联反应其实并没有被报道过。而在Hapalindole和Fischerindole这类吲哚生物碱的合成中就有可能涉及这样的偶联反应。基于这样的设想，Baran教授也成功地实现了这类反应的开发和不断发展，也实现了这些吲哚生物碱的无保护基合成：
（
Direct Coupling of Indoles with Carbonyl Compounds:  Short, Enantioselective, Gram-Scale Synthetic Entry into the Hapalindole and Fischerindole Alkaloid Families）
由此可见这类反应是具有非常高的化学选择性的，自然在合成中具有了较高的应用价值。而且值得一提的是，较高位阻的反应位点并不影响反应性，这对于合成季碳这类非常难以合成的结构是非常好的方法，看看近年来上海有机所的马大为研究员前前后后用氧化偶联做了多少吲哚生物碱？这类反应真的是好反应。
除此之外，Baran教授还系统研究了烯醇之间的交叉氧化偶联反应（heterocoupling）
（
Intermolecular Enolate Heterocoupling: Scope, Mechanism, and Application）
相比于没什么用的自偶联（homocoupling），交叉偶联的应用却非常广泛。偶联能得到天然产物中非常常见的1，4-二羰基化合物结构，同样也能适用于季碳中心的合成，非常棒的反应。而且Baran教授也应用这些反应合成了许多天然产物，足见其应用价值。
除了氧化偶联以外，Baran教授也研究过烯烃之间的还原偶联反应：
JACS：
A Practical and Catalytic Reductive Olefin CouplingNature：
http://www.nature.com/nature/journal/v516/n7531/full/nature14006.html

这类反应实际上是很有应用价值的，因为双键是有机合成中非常常见的官能团，如果在合适的条件下实现两个双键的偶联，可以省去许多氧化还原和官能团修饰调整来直接实现C-C键的形成。


不仅可以分子间反应，也可以分子内反应，这也为Baran教授的cyclase phase的研究提供了有利的工具。当然由于其自由基机理的一些问题，在某些特殊体系这个反应会出现一些问题，但是并不妨碍这一反应的普适性应用。
除此之外，还有一系列氢胺化反应的研究——也就是双键与含氮片段的偶联得到胺类化合物的反应：
Science：
Practical olefin hydroamination with nitroarenes
生物碱类天然产物如此繁多，生成C-N键的反应方法也有很多，但是直接从双键出发发生氢胺化反应的方法却并不多见。当然啦，这个方法缺陷在于目前还只能做芳香胺。
此外Baran教授还将类似的反应应用到氢甲基化反应，得到非活化双键形式上加成甲烷的产物：
JACS：
Hydromethylation of Unactivated Olefins
总之在偶联反应的领域，Baran教授也做出了许多非常具有创造性的研究，合成技术的发展是理想合成的基石，如果Baran教授继续发展这些方法，并用于高效的合成中，那么合成也就会越来越有美感，越来越实用。
=====================我是填坑完成的分割线================
综上所述，从Baran教授的研究方向来看，我想有机合成领域最前沿主要还是研究这三方面的问题：
理想合成的探索
高效实用的碳氢键官能团化反应的开发和应用
一些高效偶联反应的研究

以上是我的一点小小的拙见，其中必有许多不足，毕竟我的水平也有限，还需要好好学习一个~
如有问题，还望专业人士指出，我也要好好学习。最后，谢谢阅读。

附：
关于理想合成与合成经济性的部分参考文献

• Newhouse, T.; Baran, P.S.; Hoffmann, R.W. The Economies of Synthesis, Chem. Soc. Rev. 2009, 39, 3010–3021
  
• Burns, N.Z.; Baran, P.S.; Hoffmann, R.W. Redox Economy in Organic Synthesis, Angew. Chem. Int. Ed., 2009, 48, 2854 - 2867
  

继续前进

对其他几个化学的子学科不是太熟悉，就分析化学可以说两句。肯定有不足的地方，各位来补充，我也慢慢补上去。
就我们所知的分类，分析化学是在色谱、光谱、质谱、电分析化学和核谱共振等手段用来分析物质成分结构及相互作用。
色谱：国内做色谱的大牛们就几个组，你可以分别去看一下。大连化物所张玉奎院士组，包括邹汉法、张丽华、梁鑫淼、关亚风和许国旺等几个大牛，他们致力于复杂体系的分离与表征，做了许多蛋白质组学与代谢组学方面的工作。北京大学刘虎威教授组，他们现在主要的工作是在DART与传统几个色谱仪器和质谱仪器的联用, 现在也在开展脂类组学的研究。南开大学严秀平教授组拿了今年的科技二等奖，他们主要的工作是利用先进功能材料（MOF及COF）进行一系列小分子的分离分析，类似的工作是云南师范大学袁黎明教授，他们主攻方向是先进功能材料对于手性物质的分离分析, 而对于手性物质分离分析世界上比较出名的则是AC的副主编Daniel W. Armstrong和名古屋大学的Yuko Okamoto    。中山大学的李攻科教授，他们也同样是利用先进功能材料进行了一系列先处理工作。总而言之，如袁黎明教授所言"现在世界上基本上没有什么东西是分不开的了", 所以如果只是单纯地研究固定相, 肯定不会是前沿课题, 当然如果想赚钱的话, 固定相是个好的研究方向, 像Yuko Okamoto做出来的OD柱, 现在大赛璐公司一根卖上万, 一直在给Okamoto提成. 所以现在色谱的前沿工作还是集中在复杂体系的分离分析，并应用在组学分析、生命分析及环境突出问题分析（如最近讨论很火热的河流抗生素浓度过高）。另外对于色谱仪器的研究就主要集中在小型化, 多维度以及特定的色谱检测器.
光谱：国内做光谱的组就多了去了。主要是光谱分类太多，原子光谱、分子光谱、散射光谱、拉曼光谱等。原子光谱的工作还是集中在进样方式的处理上面，四川大学的侯贤灯课题组做了许多相关的工作, 现在也在将原子光谱的分析工作应用到生命分析的领域中来, 希望能给原子光谱注入一些新活力。高能所的柴之芳院士与清华大学的张新荣教授则表示，以后原子光谱的工作将会因为对金属组学的研究会有一个大的发展，但好做的金属组学工作已经都做得差不多了，剩下的金属组学的工作将会越来越困难，这个从Metallomics的发文量就可以看出来，但这仍然是原子光谱以后研究的主要方向之一。四川大学的段忆翔教授也在激光击穿光谱（LIBS）也做了大量的研究工作，利用激光将材料表面烧蚀形成等离子态，在等离子态回到基态过程中发射出特定的光谱来鉴定和测量元素的种类和含量高低，同时他们不但将LIBS小型国产化而且还将LIBS和Raman集成到了一台仪器上，在前阵子的仪器展上有展出。厦门大学的王秋泉教授和东北大学的王建华教授也还基于DBD发射光谱做了很漂亮的工作, 王秋泉教授和军事科学研究院的钱晓红教授都有荧光成像与ICP-MS定量分析的工作，同时还有厦门大学的杭纬教授在原子发射光谱方面也有很漂亮的工作。分子光谱包括光致发光、电化学发光和化学发光等等，国内许多课题组做了许多非常漂亮的工作，例如南京大学的鞠熀先、朱俊杰和徐静娟等，他们将分子光谱应用在生命分析中做了很出色的工作。西南大学的黄承志教授则是做了许多光散射分析的工作，生态环境中心在拉曼散射分析上面做了许多研究。北京化工大学的吕超教授和四川大学的吕弋教授在化学发光方面做了不少研究.
质谱：质谱就分成无机质谱和有机质谱两个方面。国内普遍会把无机质谱归类到原子光谱里面，国内做无机质谱比较出色的几个课题组分别是生态中心江桂斌院士、清华大学张新荣教授、厦门大学王秋泉教授、武汉大学胡斌教授等。基本上他们使用ICPMS研究方向都在环境分析、细胞分析、核酸分析、医学分析以及组学分析方面。而像国际上比较火热的新一代流式细胞仪的发明者Scott Tanner则是把同位素标记到细胞表面, 利用ICP-TOF来分析细胞形态, 具体可以搜一下他在Science上发表的文献. ICPMS的优势就在于线性范围宽, 使用同位素稀释可以无需标线精确定量, 与其他仪器联用也比较完善, 所以江桂斌院士发表在Angew上面的两篇ICPMS文章都是关于仪器联用的, 一篇是凝胶电泳, 一篇是毛细管电泳, 而张新荣教授在Angew上面发表的ICPMS的论文则是同位素标记及同位素稀释精确定量的核酸分析. Ambient Mass Spectrometry(AMS)是近年来新兴的一种质谱分析技术。这类离子源具有无需复杂的样品前处理、操作方便、快速、实时原位、非破坏性、灵敏度及特异性好等特点，在生物体活体原位研究、反恐及环境保护领域的爆炸物检测方面具有潜在的应用价值。国内在AMS上面研究的小组有做了很好的研究工作，具体有清华大学张新荣教授做的介质阻挡放电（DBDI）或低温等离子体（LTP）、东华理工大学的陈焕文教授做的电喷雾萃取电离源（EESI）、中国医学科学院再帕尔课题组的空气动力辅助离子源（AFAI）、北京大学刘虎威教授组在DART和其他仪器联用上面做了大量工作以及四川大学的段忆翔教授做的微波诱导等离子体解吸附/电离离子源（MIPDI）和微型辉光放电等离子体离子源（MFGDP）。
电化学分析: 这个实在不熟, 等其他朋友来补齐了. 电化学分析是湖南大学和长春应化所的强项, 期望他们能有人来补充一下.
核磁共振: 这个也不熟, 课题组有位老师是西南地区的核磁专家, PNAS都发了好多篇文章, 什么时候给他说一下来补补好了.