申請國家自然科學(xué)基金的一些體會課件

申請國家自然科學(xué)基金

的一些體會化學(xué)化工學(xué)院李俊篯2010-11-151申請國家自然科學(xué)基金

的一些體會化學(xué)化工

內(nèi)容提要一，國家自然科學(xué)基金的宗旨和評審二，國家自然科學(xué)基金立項的基本條件三，如何確立研究方向并取得前期成果四，如何提高項目的科學(xué)意義五，如何凝練項目的創(chuàng)新點及預(yù)期成果六，著力提高申請書的質(zhì)量七，影響基金申請成功的主要問題八，申請書實例分析2內(nèi)容提要2一，國家自然科學(xué)基金的宗旨和評審1,

國家基金的宗旨是，促進(jìn)基礎(chǔ)研究，培養(yǎng)科學(xué)技術(shù)人才，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力；自1986年成立以來，國家基金始終堅持“自由探索，公平競爭，激勵創(chuàng)新”的資助原則。2,評審專家對基金資助項目申請從科學(xué)價值、創(chuàng)新性、和社會影響以及研究方案的可行性等方面進(jìn)行獨(dú)立判斷和評價，提出評審意見：3一，國家自然科學(xué)基金的宗旨和評審1,國家基金的宗旨是評議要點：一、著重評議申請項目的創(chuàng)新性，明確指出項目的研究價值和創(chuàng)新之處?；A(chǔ)研究類項目，對科學(xué)意義、前沿性和探索性進(jìn)行評述；應(yīng)用基礎(chǔ)研究類項目，在評議學(xué)術(shù)價值的同時，還要對項目的應(yīng)用前景進(jìn)行評述。二、針對申請項目的研究內(nèi)容、研究目標(biāo)及擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題提出具體評議意見。三、對申請項目的整體研究方案和可行性分析，包括研究方法、技術(shù)路線等方面進(jìn)行綜合評議；如有可能，請對完善研究方案提出建議。四、對研究隊伍狀況、前期工作基礎(chǔ)和研究條件以及經(jīng)費(fèi)預(yù)算進(jìn)行評價。如申請人承擔(dān)過自然科學(xué)基金項目，應(yīng)當(dāng)考慮其項目完成情況；同時還應(yīng)考慮申請項目的研究內(nèi)容與申請人和項目組主要成員承擔(dān)的其它科研項目的相關(guān)性。五、評議過程中應(yīng)特別注意發(fā)現(xiàn)和保護(hù)創(chuàng)新性強(qiáng)的項目，積極扶持學(xué)科交叉的研究項目。4評議要點：4二，國家自然科學(xué)基金立項的基本條件

1,面上項目是國家自然科學(xué)基金研究項目體系中的主要部分，其定位是全面均衡布局，瞄準(zhǔn)科學(xué)前沿，促進(jìn)學(xué)科發(fā)展，激勵原始創(chuàng)新。2,面上項目支持從事基礎(chǔ)研究的科學(xué)技術(shù)人員在國家自然科學(xué)基金資助范圍內(nèi)自由選題，開展創(chuàng)新性的科學(xué)研究，力圖通過研究得到新的發(fā)現(xiàn)或取得重要進(jìn)展；鼓勵開展具有前瞻性、用于創(chuàng)新的探索性研究工作；注重保護(hù)非共識項目，支持探索性較強(qiáng)、風(fēng)險較大的創(chuàng)新研究。5二，國家自然科學(xué)基金立項的基本條件

1,面上項目是國三，如何確立研究方向并取得前期成果

這是具備國家基金立項諸多基本條件的基礎(chǔ)和前提。建議：1，客觀評價并優(yōu)化你的研究方向（先進(jìn)、特色、穩(wěn)定）。

2,切實提高你的研究水平。

了解研究動態(tài)、進(jìn)展及不足之處；要有重要問題上的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展或改進(jìn)（正）；采用先進(jìn)理論、方法或表征手段并得到重要結(jié)果；

一個參考標(biāo)準(zhǔn)是要有I.F.為3、至少2以上的系列論文或其他成果

6三，如何確立研究方向并取得前期成果6四，如何提高項目的科學(xué)意義建議：1，明確項目在哪些學(xué)科、領(lǐng)域的科學(xué)意義和應(yīng)用前景；2，分析國內(nèi)外前沿的研究現(xiàn)狀、科學(xué)貢獻(xiàn)與不足之處；3，本人在該領(lǐng)域的研究積累及學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)；4，本人在該領(lǐng)域的研究貢獻(xiàn)中待深入、拓展、完善之處；5，概括本項目擬開展的研究內(nèi)容、學(xué)術(shù)意義及應(yīng)用領(lǐng)域；6，與本項目有關(guān)的前期研究結(jié)果、研究條件并論述其科學(xué)先進(jìn)性及可行性。

“科學(xué)意義（立項依據(jù)）”需有區(qū)別地體現(xiàn)申請書內(nèi)容的所有精華！7四，如何提高項目的科學(xué)意義7五，如何凝練項目的創(chuàng)新點及預(yù)期成果1，本人發(fā)展的新理論、方法、手段；2，本人發(fā)展的新理論、方法、手段的深化和拓展，及其得到的新結(jié)果；3，應(yīng)用他人的理論、方法、手段得到的新結(jié)果；4，對他人的理論、方法、手段及其結(jié)果的新發(fā)展。8五，如何凝練項目的創(chuàng)新點及預(yù)期成果8六，著力提高申請書的質(zhì)量

申請書是評判是否立項資助的唯一依據(jù)。建議：1，科學(xué)意義部分：寫法要有學(xué)術(shù)高度，又要與項目的研究有聯(lián)系；2，研究內(nèi)容部分：研究內(nèi)容的量要適中，具體，研究目標(biāo)要有限，3年內(nèi)能完成的；關(guān)鍵問題需表達(dá)清晰，且不要過多，3個以內(nèi)為宜；特別注意創(chuàng)新點的描述，創(chuàng)新分不同層次，有理論、方法的創(chuàng)新，研究手段、領(lǐng)域的拓展，已有結(jié)果的改進(jìn)等，創(chuàng)新點同樣不宜過多；3，研究基礎(chǔ)及可行性部分：這是硬條件，沒有好的前期工作是不可能寫好的，但要盡量把閃光點表達(dá)出來。9六，著力提高申請書的質(zhì)量9七，影響基金申請成功的主要問題1,

起點不高，提不出項目的科學(xué)內(nèi)涵以及與先進(jìn)水平的比較；2，創(chuàng)新性不強(qiáng)，理論創(chuàng)新論證膚淺，實驗創(chuàng)新則與科學(xué)依據(jù)脫節(jié)，對他人成果評價欠客觀或缺少重要文獻(xiàn)的對比，創(chuàng)新點提法不當(dāng)或過多；3，文獻(xiàn)綜合分析不足，欠缺深層剖析，所引文獻(xiàn)不新或不當(dāng)（偏、漏、錯等）；4，研究內(nèi)容不具體，過多或過少，研究方法不夠先進(jìn)；5，前期研究薄弱，成果與課題無聯(lián)系，本人及近期成果少；6，研究隊伍不強(qiáng)，年齡、專業(yè)、職稱結(jié)構(gòu)不合理；7，其它問題（對己評價不當(dāng)、文風(fēng)不佳等）。10七，影響基金申請成功的主要問題10八，申請書實例分析

納米團(tuán)簇(管,籠)曲率結(jié)構(gòu)調(diào)控表面反應(yīng)性的理論研究（一）立項依據(jù)與研究內(nèi)容1、項目的立項依據(jù)自從富勒烯和碳納米管分別在上世紀(jì)80，90年代被發(fā)現(xiàn)以來，這種不同于石墨與金剛石的第3類碳材料已經(jīng)展示出新奇的電子、生物、化學(xué)與力學(xué)等性能，特別是富勒烯和碳納米管比石墨和金剛石更高的化學(xué)反應(yīng)性以及不同于它們的化學(xué)各向異性,引起了納米科學(xué)實驗和理論工作者的廣泛興趣,探索這些碳籠（管）獨(dú)特的曲面結(jié)構(gòu)與反應(yīng)性關(guān)系的研究已成為碳籠（管）納米化學(xué)及其表面功能化應(yīng)用研究的熱點之一[1-6]。11八，申請書實例分析11Haddon曾提出以π懸空軌道與σ鍵夾角偏離石墨結(jié)構(gòu)程度，即錐角θp,的大小來判據(jù)富勒烯表面反應(yīng)性高低[7],然而,錐角的方向，即π懸空軌道,指向相鄰3個原子底面的垂直方向，一般并不在富勒烯相應(yīng)曲面的法線上，θp的大小和方向只能近似表達(dá)碳原子上平均曲率的大小或該頂點反應(yīng)性的高低，不能考慮碳與其鄰近原子間相應(yīng)曲面（線）的曲率或C-C鍵承受的應(yīng)力及反應(yīng)性，因而也無法研究化學(xué)各向異性。12Haddon曾提出以π懸空軌道與σ鍵夾角偏離各種單壁碳納米管(SWCNT)的[2+1]加成以及苯炔、二氯卡賓和苯磺酰疊氮一系列分子與C70不同方向C-C鍵的加成反應(yīng)性及產(chǎn)物結(jié)構(gòu)均呈現(xiàn)明顯的各向異性[2,8-12]；然而，按照通常的錐角以及基于它的π軌道錯位角方法，給定碳管中θp幾乎處處相等,不可能存在化學(xué)各向異性，也無法解釋C70中θp較小的C7-C8鍵的反應(yīng)性反而明顯高于θp較大的其它鍵的實驗結(jié)果[8]。針對SWCNT表面反應(yīng)性問題，近年來，許多學(xué)者還提出了以管徑（R）或C-C鍵長（r）等指標(biāo)作為判據(jù)，但都無法正確判斷不同方向C-C鍵的反應(yīng)性及產(chǎn)物結(jié)構(gòu)問題[2,3,13,14]。13各種單壁碳納米管(SWCNT)的[2+1]加成以及苯最近，我們的研究發(fā)現(xiàn)，對應(yīng)于一定θp的碳原子雜化軌道在形成碳籠（管）時需要隨其表面曲率的不同重新雜化，使其π懸空軌道指向曲面法線，即碳籠（管）表面曲率或電位梯度的方向，該曲率正確體現(xiàn)了其碳原子及C-C鍵的應(yīng)力及反應(yīng)性，正是由于碳籠（管）表面存在的曲率方向性導(dǎo)致其不同于石墨和金剛石的化學(xué)反應(yīng)性及產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的各向異性。在此基礎(chǔ)上，我們在國際上率先發(fā)展了碳籠（管）表面反應(yīng)性的方向曲率（鍵曲率）理論[3,13]，揭示了碳納米管與富勒烯殼層曲率結(jié)構(gòu)與反應(yīng)性的內(nèi)在聯(lián)系，提出了判據(jù)曲率方向性與反應(yīng)性關(guān)系的方向曲率KD這一雙結(jié)構(gòu)參量的指標(biāo)及其計算方法，論證了KD及其平均KM與表面鍵和原子的應(yīng)力及反應(yīng)結(jié)合能的線性關(guān)系，合理地解釋了包括頂點及鍵上反應(yīng)性和產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的各向異性，破解了現(xiàn)有的錐角方法及其它單結(jié)構(gòu)參量指標(biāo)（θp,R,r）不能描述鍵曲率及化學(xué)各向異性的難題。14最近，我們的研究發(fā)現(xiàn)，對應(yīng)于一定θp的碳該理論方法簡單、有效、適用性廣，預(yù)測的反應(yīng)性及其產(chǎn)物結(jié)構(gòu)與已報道的大量理論計算和實驗結(jié)果相符，引起了國際同行的重視和肯定[15-19]。該理論發(fā)展的鍵曲率已被作為一種新的反應(yīng)指標(biāo)收錄到2008年美國化學(xué)會出版的《ChemistryofCarbonNanotubes》一書（作者：VladimirA.BasiukandElenaV.Basiuk）第一卷第三章中（/cnt.htm）；日本納米技術(shù)研究所的Miyata等[16]也將該理論方法成功地應(yīng)用于SWCNTs在空氣中燃燒過程的速率判據(jù)，該方法有可能廣泛用于納米管的選擇性純化。15該理論方法簡單、有效、適用性廣，預(yù)測的反應(yīng)

方向曲率理論發(fā)展了一種應(yīng)用曲面應(yīng)力原理研究納米管、籠及團(tuán)簇表面反應(yīng)性的獨(dú)特方法。目前該方法主要研究的是理想碳納米管與富勒烯等碳籠的反應(yīng)性，對于實驗中經(jīng)常出現(xiàn)的各種缺陷、變形碳籠（管），以及非碳籠狀化合物的研究較少；對于應(yīng)用該理論指導(dǎo)相關(guān)納米籠（管）表面修飾及功能化的研究仍欠缺；對于該理論如何應(yīng)用于多面體納米團(tuán)簇穩(wěn)定性及反應(yīng)性規(guī)律的研究也尚未深入開展，該理論的應(yīng)用將可能從曲面應(yīng)力與反應(yīng)性關(guān)系這一新視角有效地研究，諸如，納米團(tuán)簇催化劑的區(qū)位選擇性和團(tuán)簇結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等熱點難題。盡管這些納米管、籠和團(tuán)簇表面可能具有不同的組成和形態(tài)，但在曲率結(jié)構(gòu)與表面應(yīng)力及反應(yīng)性的關(guān)系上則與理想碳籠（管）類似，對表面缺陷、變形、反應(yīng)或成分改變后局部曲率變化與反應(yīng)性的關(guān)系進(jìn)行深入研究，將可能提出一種基于方向曲率理論研究一般納米管、籠以及多面體團(tuán)簇穩(wěn)定性及反應(yīng)性規(guī)律的新方法,這對于提高納米科學(xué)研究水平,促進(jìn)納米功能材料的設(shè)計合成具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用前景。16方向曲率理論發(fā)展了一種應(yīng)用曲面應(yīng)力原理研究納

本項目將基于方向曲率這一原創(chuàng)理論方法，擴(kuò)展并深化對于碳及非碳納米籠完整、摻雜及缺陷結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、表面化學(xué)各向異性，及其與電子結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系的研究，著重解決該理論如何從研究非極性、單壁的碳納米管及富勒烯拓展到研究極性、多亞層及不完整表面的BN及Si籠表面的化學(xué)反應(yīng)性及其理論判據(jù)問題;進(jìn)而研究殼層曲率對于具有獨(dú)特電光性能的碳納米籠（管）及寬帶隙的BN納米管等的生物和化學(xué)修飾及電子性質(zhì)的調(diào)控作用，為這些材料可能作為某些氨基酸及有害氣體分子傳感器提供理論依據(jù);本項目還將根據(jù)方向曲率理論得出的納米籠殼層的曲率守恒及方向性原理探索納米團(tuán)簇結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與區(qū)位反應(yīng)性的一般規(guī)律。17本項目將基于方向曲率這一原創(chuàng)理論方法，擴(kuò)展并

初步研究表明，方向曲率理論可方便地判據(jù)缺陷碳籠的反應(yīng)性;也可能推廣應(yīng)用于Si、BN等非碳納米籠化合物表面反應(yīng)性規(guī)律的研究及產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的預(yù)測，已有的關(guān)于BN納米管表面反應(yīng)性的報道均符合該方法揭示的本質(zhì)和規(guī)律;而且,穩(wěn)定富勒烯結(jié)構(gòu)的IPR（五元環(huán)分離規(guī)則）、HNR（六元環(huán)相鄰規(guī)則）以及多面體團(tuán)簇低配位活性規(guī)則等可能以不同方式與曲率或空間應(yīng)力是否均勻分布相關(guān)[20-25];這些前期探索工作為順利開展本課題研究并達(dá)到預(yù)期目標(biāo)提供了較為有利的條件和基礎(chǔ)。

18初步研究表明，方向曲率理論可方便地判據(jù)缺陷碳謝謝！19謝謝！19申請國家自然科學(xué)基金

的一些體會化學(xué)化工學(xué)院李俊篯2010-11-1520申請國家自然科學(xué)基金

的一些體會化學(xué)化工

內(nèi)容提要一，國家自然科學(xué)基金的宗旨和評審二，國家自然科學(xué)基金立項的基本條件三，如何確立研究方向并取得前期成果四，如何提高項目的科學(xué)意義五，如何凝練項目的創(chuàng)新點及預(yù)期成果六，著力提高申請書的質(zhì)量七，影響基金申請成功的主要問題八，申請書實例分析21內(nèi)容提要2一，國家自然科學(xué)基金的宗旨和評審1,

國家基金的宗旨是，促進(jìn)基礎(chǔ)研究，培養(yǎng)科學(xué)技術(shù)人才，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力；自1986年成立以來，國家基金始終堅持“自由探索，公平競爭，激勵創(chuàng)新”的資助原則。2,評審專家對基金資助項目申請從科學(xué)價值、創(chuàng)新性、和社會影響以及研究方案的可行性等方面進(jìn)行獨(dú)立判斷和評價，提出評審意見：22一，國家自然科學(xué)基金的宗旨和評審1,國家基金的宗旨是評議要點：一、著重評議申請項目的創(chuàng)新性，明確指出項目的研究價值和創(chuàng)新之處?；A(chǔ)研究類項目，對科學(xué)意義、前沿性和探索性進(jìn)行評述；應(yīng)用基礎(chǔ)研究類項目，在評議學(xué)術(shù)價值的同時，還要對項目的應(yīng)用前景進(jìn)行評述。二、針對申請項目的研究內(nèi)容、研究目標(biāo)及擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題提出具體評議意見。三、對申請項目的整體研究方案和可行性分析，包括研究方法、技術(shù)路線等方面進(jìn)行綜合評議；如有可能，請對完善研究方案提出建議。四、對研究隊伍狀況、前期工作基礎(chǔ)和研究條件以及經(jīng)費(fèi)預(yù)算進(jìn)行評價。如申請人承擔(dān)過自然科學(xué)基金項目，應(yīng)當(dāng)考慮其項目完成情況；同時還應(yīng)考慮申請項目的研究內(nèi)容與申請人和項目組主要成員承擔(dān)的其它科研項目的相關(guān)性。五、評議過程中應(yīng)特別注意發(fā)現(xiàn)和保護(hù)創(chuàng)新性強(qiáng)的項目，積極扶持學(xué)科交叉的研究項目。23評議要點：4二，國家自然科學(xué)基金立項的基本條件

1,面上項目是國家自然科學(xué)基金研究項目體系中的主要部分，其定位是全面均衡布局，瞄準(zhǔn)科學(xué)前沿，促進(jìn)學(xué)科發(fā)展，激勵原始創(chuàng)新。2,面上項目支持從事基礎(chǔ)研究的科學(xué)技術(shù)人員在國家自然科學(xué)基金資助范圍內(nèi)自由選題，開展創(chuàng)新性的科學(xué)研究，力圖通過研究得到新的發(fā)現(xiàn)或取得重要進(jìn)展；鼓勵開展具有前瞻性、用于創(chuàng)新的探索性研究工作；注重保護(hù)非共識項目，支持探索性較強(qiáng)、風(fēng)險較大的創(chuàng)新研究。24二，國家自然科學(xué)基金立項的基本條件

1,面上項目是國三，如何確立研究方向并取得前期成果

這是具備國家基金立項諸多基本條件的基礎(chǔ)和前提。建議：1，客觀評價并優(yōu)化你的研究方向（先進(jìn)、特色、穩(wěn)定）。

2,切實提高你的研究水平。

了解研究動態(tài)、進(jìn)展及不足之處；要有重要問題上的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展或改進(jìn)（正）；采用先進(jìn)理論、方法或表征手段并得到重要結(jié)果；

一個參考標(biāo)準(zhǔn)是要有I.F.為3、至少2以上的系列論文或其他成果

25三，如何確立研究方向并取得前期成果6四，如何提高項目的科學(xué)意義建議：1，明確項目在哪些學(xué)科、領(lǐng)域的科學(xué)意義和應(yīng)用前景；2，分析國內(nèi)外前沿的研究現(xiàn)狀、科學(xué)貢獻(xiàn)與不足之處；3，本人在該領(lǐng)域的研究積累及學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)；4，本人在該領(lǐng)域的研究貢獻(xiàn)中待深入、拓展、完善之處；5，概括本項目擬開展的研究內(nèi)容、學(xué)術(shù)意義及應(yīng)用領(lǐng)域；6，與本項目有關(guān)的前期研究結(jié)果、研究條件并論述其科學(xué)先進(jìn)性及可行性。

“科學(xué)意義（立項依據(jù)）”需有區(qū)別地體現(xiàn)申請書內(nèi)容的所有精華！26四，如何提高項目的科學(xué)意義7五，如何凝練項目的創(chuàng)新點及預(yù)期成果1，本人發(fā)展的新理論、方法、手段；2，本人發(fā)展的新理論、方法、手段的深化和拓展，及其得到的新結(jié)果；3，應(yīng)用他人的理論、方法、手段得到的新結(jié)果；4，對他人的理論、方法、手段及其結(jié)果的新發(fā)展。27五，如何凝練項目的創(chuàng)新點及預(yù)期成果8六，著力提高申請書的質(zhì)量

申請書是評判是否立項資助的唯一依據(jù)。建議：1，科學(xué)意義部分：寫法要有學(xué)術(shù)高度，又要與項目的研究有聯(lián)系；2，研究內(nèi)容部分：研究內(nèi)容的量要適中，具體，研究目標(biāo)要有限，3年內(nèi)能完成的；關(guān)鍵問題需表達(dá)清晰，且不要過多，3個以內(nèi)為宜；特別注意創(chuàng)新點的描述，創(chuàng)新分不同層次，有理論、方法的創(chuàng)新，研究手段、領(lǐng)域的拓展，已有結(jié)果的改進(jìn)等，創(chuàng)新點同樣不宜過多；3，研究基礎(chǔ)及可行性部分：這是硬條件，沒有好的前期工作是不可能寫好的，但要盡量把閃光點表達(dá)出來。28六，著力提高申請書的質(zhì)量9七，影響基金申請成功的主要問題1,

起點不高，提不出項目的科學(xué)內(nèi)涵以及與先進(jìn)水平的比較；2，創(chuàng)新性不強(qiáng)，理論創(chuàng)新論證膚淺，實驗創(chuàng)新則與科學(xué)依據(jù)脫節(jié)，對他人成果評價欠客觀或缺少重要文獻(xiàn)的對比，創(chuàng)新點提法不當(dāng)或過多；3，文獻(xiàn)綜合分析不足，欠缺深層剖析，所引文獻(xiàn)不新或不當(dāng)（偏、漏、錯等）；4，研究內(nèi)容不具體，過多或過少，研究方法不夠先進(jìn)；5，前期研究薄弱，成果與課題無聯(lián)系，本人及近期成果少；6，研究隊伍不強(qiáng)，年齡、專業(yè)、職稱結(jié)構(gòu)不合理；7，其它問題（對己評價不當(dāng)、文風(fēng)不佳等）。29七，影響基金申請成功的主要問題10八，申請書實例分析

納米團(tuán)簇(管,籠)曲率結(jié)構(gòu)調(diào)控表面反應(yīng)性的理論研究（一）立項依據(jù)與研究內(nèi)容1、項目的立項依據(jù)自從富勒烯和碳納米管分別在上世紀(jì)80，90年代被發(fā)現(xiàn)以來，這種不同于石墨與金剛石的第3類碳材料已經(jīng)展示出新奇的電子、生物、化學(xué)與力學(xué)等性能，特別是富勒烯和碳納米管比石墨和金剛石更高的化學(xué)反應(yīng)性以及不同于它們的化學(xué)各向異性,引起了納米科學(xué)實驗和理論工作者的廣泛興趣,探索這些碳籠（管）獨(dú)特的曲面結(jié)構(gòu)與反應(yīng)性關(guān)系的研究已成為碳籠（管）納米化學(xué)及其表面功能化應(yīng)用研究的熱點之一[1-6]。30八，申請書實例分析11Haddon曾提出以π懸空軌道與σ鍵夾角偏離石墨結(jié)構(gòu)程度，即錐角θp,的大小來判據(jù)富勒烯表面反應(yīng)性高低[7],然而,錐角的方向，即π懸空軌道,指向相鄰3個原子底面的垂直方向，一般并不在富勒烯相應(yīng)曲面的法線上，θp的大小和方向只能近似表達(dá)碳原子上平均曲率的大小或該頂點反應(yīng)性的高低，不能考慮碳與其鄰近原子間相應(yīng)曲面（線）的曲率或C-C鍵承受的應(yīng)力及反應(yīng)性，因而也無法研究化學(xué)各向異性。31Haddon曾提出以π懸空軌道與σ鍵夾角偏離各種單壁碳納米管(SWCNT)的[2+1]加成以及苯炔、二氯卡賓和苯磺酰疊氮一系列分子與C70不同方向C-C鍵的加成反應(yīng)性及產(chǎn)物結(jié)構(gòu)均呈現(xiàn)明顯的各向異性[2,8-12]；然而，按照通常的錐角以及基于它的π軌道錯位角方法，給定碳管中θp幾乎處處相等,不可能存在化學(xué)各向異性，也無法解釋C70中θp較小的C7-C8鍵的反應(yīng)性反而明顯高于θp較大的其它鍵的實驗結(jié)果[8]。針對SWCNT表面反應(yīng)性問題，近年來，許多學(xué)者還提出了以管徑（R）或C-C鍵長（r）等指標(biāo)作為判據(jù)，但都無法正確判斷不同方向C-C鍵的反應(yīng)性及產(chǎn)物結(jié)構(gòu)問題[2,3,13,14]。32各種單壁碳納米管(SWCNT)的[2+1]加成以及苯最近，我們的研究發(fā)現(xiàn)，對應(yīng)于一定θp的碳原子雜化軌道在形成碳籠（管）時需要隨其表面曲率的不同重新雜化，使其π懸空軌道指向曲面法線，即碳籠（管）表面曲率或電位梯度的方向，該曲率正確體現(xiàn)了其碳原子及C-C鍵的應(yīng)力及反應(yīng)性，正是由于碳籠（管）表面存在的曲率方向性導(dǎo)致其不同于石墨和金剛石的化學(xué)反應(yīng)性及產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的各向異性。在此基礎(chǔ)上，我們在國際上率先發(fā)展了碳籠（管）表面反應(yīng)性的方向曲率（鍵曲率）理論[3,13]，揭示了碳納米管與富勒烯殼層曲率結(jié)構(gòu)與反應(yīng)性的內(nèi)在聯(lián)系，提出了判據(jù)曲率方向性與反應(yīng)性關(guān)系的方向曲率KD這一雙結(jié)構(gòu)參量的指標(biāo)及其計算方法，論證了KD及其平均KM與表面鍵和原子的應(yīng)力及反應(yīng)結(jié)合能的線性關(guān)系，合理地解釋了包括頂點及鍵上反應(yīng)性和產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的各向異性，破解了現(xiàn)有的錐角方法及其它單結(jié)構(gòu)參量指標(biāo)（θp,R,r）不能描述鍵曲率及化學(xué)各向異性的難題。33最近，我們的研究發(fā)現(xiàn)，對應(yīng)于一定θp的碳該理論方法簡單、有效、適用性廣，預(yù)測的反應(yīng)性及其產(chǎn)物結(jié)構(gòu)與已報道的大量理論計算和實驗結(jié)果相符，引起了國際同行的重視和肯定[15-19]。該理論發(fā)展的鍵曲率已被作為一種新的反應(yīng)指標(biāo)收錄到2008年美國化學(xué)會出版的《ChemistryofCarbonNanotubes》一書（作者：VladimirA.BasiukandElenaV.Basiuk）第一卷第三章中（/cnt.htm）；日本納米技術(shù)研究所的Miyata等[16]也將該理論方法成功地應(yīng)用于SWCNTs在空氣中燃燒過程的速率判據(jù)，該方法有可能廣泛用于納米管的選擇性純化。34該理論方法簡單、有效、適用性廣，預(yù)測的反應(yīng)