国自然创新有哪六种?
如下图所示,除了创新主题中的多元、多层次的结构创新之外,还包括,方法创新、材料创新、机理创新、性能创新、体系创新。
但是一般而言,结构创新占据了国自然的大半壁江山都不止。
创新的新范式
创新不仅是找到六种创新中的一种,还需要加成上创新方向+创新范围,如上图所示。
创新点是科研工作区别于现有研究的核心特征,更是针对科学问题提出的有特色的创新策略的根本。
创新的的范式,即创新主题+创新的方向+创新范围。
也就说说,不仅要理清创新的主题,也就是在方法创新、结构创新、材料创新、机理创新、性能创新和体系创新找到一种,还需要加上创新的方向和创新的范围。
【案列】比如我们调控一个氧化铜的纳米尖端,如果是结构创新的话,我们已经知道前期也很多调控氧化铜的纳米尖端的文献,那我们所调控出的纳米尖端就需要在创新方向和创新范围上进一步拓展,比如我们调控的纳米尖端的高径比更高了,达到10:1,相对于前期在电化学研究领域而言,属于突破。等等。
补充的关于六种创新主题的理解
方法创新:如材料或催化剂采用了新的方法,称为合成方法的创新;方法创新还包括结构表征的创新和数据处理的创新。
例如,在数据分析、实验设计或模型构建中采用了新技术或新方法,这些都可能引领该领域的发展方向;
采用电化学原位拉曼的方法去原位表征中间产物的时空变化规律;即方法创新可以细分为合成/实验方法创新、数据处理方法创新和表征方法创新。
结构创新:结构创新包括但不限于:原子级别结构(配位数结构)、元素结构、电子结构、拓扑结构、纳微尺寸结构、晶体结构等;
上次我们这篇文章中也讲过,感兴趣的读者可以点击阅读:国自然的关键:如何从工程问题中提炼出科学问题呢?
材料创新:在材料科学等领域,新材料的开发往往是重大突破。如新金属有机框架(MOF)的合成等;
机理创新:理解一个现象的新机理或新理论可以深刻改变一个领域的研究方向。
比如针对外磁场对电化学氧还原合成H2O有促进作用的机理的新研究,Vensaus, P通过直接可视化和量化离子证明了磁场下的离子旋转运动,证明了洛伦兹力在这一增强效果中的重要作用(Nat Communications, 15, 2867 (2024));
性能创新:性能创新指的是在已知材料或系统的基础上,通过改进或优化来显著提升其性能。但是,性能背后主导的本质还是结构
体系创新:体系创新指通过创新性地构建和设计新的体系,来实现性能的提升和功能的多样化。
体系创新可以体现在以下几个方面:新型复合体系、多尺度设计、功能集成、智能响应体系。但是和性能创新比较类似,体系创新有大部分也是依托在结构基础之上的。
国自然中创新的六个主题和创新范式
创新主题包括方法创新、结构创新、材料创新、机理创新、性能创新和体系创新;
创新的的范式,即创新主题+创新的方向+创新范围
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