化學研究前沿：光電與磁性材料之發展、生物醫學應用，以及當代機器學習的輔助角色 CST《化學》第八十三卷第四期出刊
化學季刊新聞
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2025 Nobel Prize 化學獎項頒給三位 MOFs 學者，其所展示的潛在內涵在化學研究不再侷限於單一尺度、單一方法或單一物性，而是同時涵蓋資料驅動設計、分子與固態結構調控、合成技術整合輔以數據資料庫解析，以及跨領域應用導向的整合實踐。正因研究前沿已自然分化出多條彼此關聯卻各具關鍵性的路徑，本專輯遂以集結化學及材料領域能表述這些核心發展向度的學者觀點。本專輯之所以邀請七位不同子領域學者共同撰文，是回應當代化學與材料科學研究已然呈現密不可分的樣貌。環顧國內外主要化學研究單位，研究課題儘管多樣，但多數學者以化學為基底邁向材料應用與生醫領域為主要方向。
本期七篇文章分別對應化學材料研究鏈中的關鍵環節：從機器學習導入材料探索、配體與位點工程實現可預測設計、近紅外螢光材料邁向生醫應用、鈣鈦礦能隙與手性光學調控、高壓合成解鎖亞穩態與強關聯物性，到分子級全光譜敏化太陽能吸收材料。這些研究方向雖切入點不同，卻共同指向一個事實——現代化學材料研究的核心是源於基礎科學式的邏輯朝向結構、能階與自由度可控的深度結合。七位學者邀約投稿內容，正是為了呈現當代多角化研究生態內涵，而非零散議題的並列。本期當能為讀者提供一條由方法、結構到功能的清晰理解脈絡，反映當前化學人參與功能導向從分子設計到化學材料發展，並平行導入人工智能領域的真實輪廓與內在邏輯協助研究進展。概述本期七位作者文本內容如下:
機器學習對化學材料開發的應用，台師大化學系蔡明剛教授等人系統性綜整機器學習於化學材料科學之應用進展，從監督式、非監督式、半監督、自監督及強化學習等核心方法出發，說明其在材料性質預測、材料分類、催化劑設計與高熵材料探索中的實際角色。文中最後指出基礎模型、自動化實驗與資料導向研究為未來發展方向，具高度綜覽與導引價值。
https://doi.org/10.6623/chem.202512_83(4).004
配體設計在鑭系單分子磁體中的關鍵角色：從結構微調到磁性調控，中興化學林柏亨教授等人在文中聚焦於鑭系單分子磁體之發展脈絡，系統性說明配體設計在調控磁各向異性與磁鬆弛行為中的核心角色。作者以 Dy3+ 錯合物為主軸，從晶場對稱性、自旋–軌道耦合與量子穿隧抑制等理論基礎出發，本文清楚展現鑭系單分子磁體由結構探索邁向可預測磁性設計的重要進展。
https://doi.org/10.6623/chem.202512_83(4).003
用於生醫顯影的近紅外螢光探針與輔助材料的結合與應用，輔仁化學劉維民教授等人於本文綜述近紅外螢光探針於生醫顯影之研究進展，聚焦第二近紅外光區（NIR-II）在低背景干擾、高組織穿透與生物相容性上的優勢。作者清楚勾勒近紅外螢光材料由分子設計走向整合型生醫顯影與治療平台的重要發展方向。
https://doi.org/10.6623/chem.202512_83(4).002
配位基取代位點工程於銥(III)磷光錯合物發光波長調控之應用：低變數分子設計原則，淡江化學系陳志欣教授等人以「配位基取代位點工程」為核心，提出低變數分子設計原則，系統性探討銥(III)磷光錯合物發光波長之可預測調控。文中清楚揭示位點導向對能階結構、電荷轉移比例與發光效率之關聯，為有機光電材料建立具可重現性與實用價值的合理化設計策略。
https://doi.org/10.6623/chem.202512_83(4).005
鈣鈦礦的設計之道：從能隙工程到掌性光學，高醫大醫藥暨應化系林金泰教授等人統整鈣鈦礦材料於光電與發光領域之設計原理，從能隙工程出發，說明 A、B、X 位組成對能階結構、激子行為與放光效率的關鍵影響。全文清楚建立結構—性質關聯，展現鈣鈦礦由可調能隙材料邁向功能化旋光光電元件的整合設計思維。
https://doi.org/10.6623/chem.202512_83(4).001
高壓合成技術與新穎亞穩態晶體材料：鈣鈦礦汞錳氧化物之特異晶體結構與磁性結構，台大凝態中心陳威廷博士等人以高壓高溫合成技術為核心，說明其在穩定亞穩態鈣鈦礦氧化物中的關鍵角色。研究結合高解析繞射與物性量測，揭示汞取代對磁電耦合、多鐵性與螺旋磁序的深層影響，充分體現高壓固態化學在探索強關聯電子材料上的獨特價值。
https://doi.org/10.6623/chem.202512_83(4).007
全光譜吸收材料：分子設計與光伏應用挑戰，靜宜大學應化系周憲辛教授綜整光敏染料太陽能電池相關文獻指出，全光譜吸收雖有助於提升太陽能利用率與光電流，但在人工分子系統中，吸收展寬常伴隨能隙縮小、能階匹配不佳與電荷轉移動力學受限，使效率難以同步提升。文獻顯示，分子電子結構、電荷轉移特性與界面能階高度耦合，單一參數的極端最佳化往往導致效率權衡。因此，全光譜吸收材料設計應由光譜導向，轉向分子、半導體與電解質或主動層材料的協同調控，以實現效率最適化。
https://doi.org/10.6623/chem.202512_83(4).008
最後，本期的《化學新知》由臺灣大學化學系蔡蘊明教授譯自諾貝爾化學獎委員會公佈給大眾的新聞稿，簡介三位得獎人北川進（Susumu Kitagawa）、理查德·羅布森（Richard Robson）和奧馬爾·M·亞基（Omar M. Yaghi）因開發出一種新型分子結構而榮獲 2025 年諾貝爾化學獎。
https://doi.org/10.6623/chem.202512_83(4).006
歡迎讀者踴躍閱讀本期《化學》!
專題主編︰陳元璋 教授（輔仁大學化學系）
網址︰http://dx.doi.org/10.6623/chem