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前景广阔的磁化学

  磁化学是自60年代末发展起来的一门新兴学科。20世纪以来,科学家对物质结构的研究深入到原子内部,发现原子内部也是一个小小的磁场。电子围绕着原子核旋转,原子核自身也在旋转,都会产生磁场,这些微观的磁场为人类了解物质的化学结构提供了有效的途径。早在本世纪20年代就曾有人研究过磁场对化学反应的作用,然而直到60年代末人们发现了化学反应中原子核和电子的自旋极化现象后之后,磁场作用与化学反应的内在联系才被揭示出来。此后,关于磁场对化学反应影响的研究广泛展开,并创立了一门新的学说──磁动力化学。

  在80年代以前,磁动力化学作为一门新的学科尚处于萌芽阶段,研究者主要立足于小分子有机物反应,对磁动力化学的基本原理进行研究。这些研究使磁化学的领域大大地拓宽了,原有的磁化学只是一门研究物质结构的学科,而磁动力化学则可以直接应用于化学产品的合成。像电化学、光化学一样,包含磁动力化学在内的磁化学是一门可以与工业生产紧密结合的学科,目前已在化工、环保、建材、生物技术、医药产品等领域显示出广泛的应用前景。

  1980年,一位日本学者成功地将磁化学方法应用于高分子材料合成,进行了磁场作用下的苯乙烯乳液聚合,实现了磁化学研究的突破性进展,标明磁化学的研究具有重大的实用价值。此后短短的十余年间,各种关于磁场条件下的高分子化学反应的报道相继出现,高分子磁化学研究取得了丰硕的成果。有关报道已证实,磁场的作用就像温度、压力以及射线一样,可以对高分子聚合反应产生重要影响。在外加磁场作用下实施的一些自由基聚合反应,所得的高聚物产率和分子量比没有磁场作用时要高,高聚物的立体规整度、热性能等也会由于磁场的作用而得到控制。如液晶聚合物单体在磁场作用下聚合,可形成高度取向的液晶高聚物。已研究过的在磁场条件下聚合的高聚物体系包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈等。

  磁化学方法还可用于基本有机合成,用来控制反应的路径,从而有选择地获取所需的产物,目前已在医药产品开发等领域获得应用。磁化学还可以用于环境保护、治理污水等。此外,国内以中医理论为基础,运用磁生物效应而发展起来的磁疗法,近年来已在临床中获得大量应用,为配合磁疗研究,国内医学界对磁生物化学进行了大量研究。这方面的研究成果,也构成了磁化学的重要组成部分。

  磁化学在这些领域上所取得的突破性进展标志着这门学科从理论研究到实际应用的巨大转折。可以预见,磁化学将像电化学、光化学一样,在化工领域发挥作用。

《中学生化学报》1998年10月28日第427期

 

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