科学世界：未来能调控生命的过程吗？
白春礼：现在还不清楚，但普通细胞的逆调控，就是多能化，现在已经做到了，这就是诱导干细胞或叫诱导多能干细胞。但是相反的过程，即细胞的分化过程或关于细胞命运的化学调控机制目前还不清楚。对这些过程进行化学研究，可能会对人类命运产生重大或决定性的影响，是化学工作者和生命科学家都需要共同努力的科学难题。
大家可能都知道人造生命的说法，这其实是如何利用细胞进行人工控制合成的问题，在化学中叫合成生物学，这里也有很大的挑战。人能制造生命吗？或者能够制造出类似生命的化学机器吗？十分让人期待。
生命过程中涉及到大量的化学反应，掌握了这些反应的过程和机制就可以设计人造生命。
科学世界：碳化合物为我们提供了各种材料，但富勒烯和石墨烯等还有多长时间才能进入我们的日常生活？
白春礼：碳是自然界分布非常普遍的元素，也是生命的骨架。从某种程度上说，有机化学其实就是碳的化学。碳材料独特的电子结构决定了它几乎可涵盖地球上所有物质的性质，甚至相对立的两种性质，像从最硬到极软，全吸光到全透光，绝缘体到半导体到导体，绝热到良导热、高临界温度的超导体等等。碳元素的最大特点之一呢，是存在着众多同素异形体，像人们熟悉的金刚石和石墨。
至于过去25年兴起的碳纳米材料，包括富勒烯、纳米管和石墨烯等，自1996年至今已经有2次5个人因为发现这些功能材料获得诺贝尔化学奖和物理学奖，显示了这些材料的重要性。这其中，富勒烯发现最早，它是1985年美国科学家Smalley、Curl和英国科学家Kroto在实验室里想要模拟宇宙星云环境时偶然发现的，这3位科学家因此获得1996年诺贝尔化学奖。因为富勒烯完美的结构和超级稳定性，很快成为化学上的明星分子。1990年，富勒烯实现了克量级的实验室制备，2003年实现了吨级富勒烯的工业化制备，现在世界上已经形成了年产百吨的规模生产，并进入了工业应用阶段。实际上，现在富勒烯已经开始走入我们的生活。在许多大商场的化妆品柜台你能找到许多添加有富勒烯的化妆品，这是因为富勒烯能够高效地杀灭自由基，具有抗衰老的作用；在体育用品商店有许多高档的网球拍、高尔夫球头、保龄球等都添加了富勒烯或用富勒烯处理表面，因为富勒烯能够给这些材料增加强度和韧性。
至于石墨烯，它在2004年才被发现，它有非常好的力学强度和很独特的电子性质，发现者获得2010年诺贝尔物理学奖。近几年，科学家正在研究如何大规模制备这种材料。一旦工业化制备得以实现，应该很快就能够在日常生活中出现。去年，中科院化学所的科学家合成了一种叫石墨炔的材料，也是一种新型的碳材料，也是非常有潜力的。
完全由碳构成的各种物质
科学世界：目前，石油、天然气等是我们的主要能源和资源，在石油化工方面是否还有改进的余地？
白春礼：从地下开采的原油成分非常复杂，通常要通过一系列炼制过程才能获得各种不同的石油产品，如烯烃、汽油、煤油和柴油等。这些产品都是碳氢化合物，但碳链的长度和链结构不同。为了将长链的原油分子裁剪成我们需要的不同长短的碳链分子，我们就需要一把剪刀，就是我们通常说的催化剂。早先，人们使用没有特定结构的硅-铝材料（无定形），裁剪的效率和精确度很差，后来用了具有规则结构的“分子筛”作为催化剂，裁剪的精确度大大提高了。现在，人们提出了一种“分子炼油”的概念，一方面是从分子水平上了解和区分原油，另一方面就是从分子水平上更精确地裁剪原油的碳链，做到市场需要什么，就生产什么。这样，石油的利用效率就大大提高。这一过程中关键还是催化剂和化工过程的创新。
天然气，我们也叫甲烷，是自然界最稳定的有机小分子之一。它的分子中含4个氢原子、一个碳原子，含碳相对较少，燃烧以后排放的CO2自然就少。长期以来作为优良的燃料烧掉了。现在人们发现，这样简单烧掉很可惜，没有很好地利用。人们就希望将它的分子中的氢取出来，作为一种优质高效的氢能来使用。另一方面，人们也希望将只有一个碳的甲烷分子连起来，使它变成类似于汽油和柴油这样的高品质液体燃料。这一过程的关键也是催化剂和化工过程。石油炼制，我们是用催化剂裁剪碳链，这里是用催化剂连接碳链，概念不一样，但都是为了能源的高效利用。
我国的情况跟世界上很多国家不同，我们大量使用煤。为了更加高效、清洁地利用煤，我们也要大量使用化学手段，比如高效脱去含硫和氮的污染物，将煤气化，转化为高效燃料和化学品后间接使用，以及煤燃烧生成大量的CO2的处理和再利用等。
科学世界：您是研究纳米的专家，请您介绍一下目前纳米化学、纳米材料在多大程度上介入了我们的生活？
白春礼：纳米科技源于费曼的幻想，经历半个世纪的发展，它已逐步从幻想走向了现实。现在人们通过各种渠道一点点认识了“纳米”，同时“纳米”正在逐步地进入我们的生活，可以说，纳米时代已经揭开了序幕。
化学和纳米科学是交叉融合最好的两个学科，正在变得密不可分，所以才有纳米化学之说。传统化学研究对象通常包含天文数字的原子/分子，例如1克水包含了约3.346×1022个水分子。从化学角度看，纳米结构是原子数目在几十个到上百万个之间的聚集体，研究对象变成了纳米尺度的物质，或在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子。因此，纳米科技为化学研究开辟了一个新的层次。
同时，化学也为纳米科技创造了丰富的研究对象。化学的研究对象丰富多彩，是制造物质新品种最多的一级学科，如已知的上千万种分子和化合物，有很大一部分是人工合成的新品种；而构造复杂的纳米结构系统也需要对分子自组织的进一步深入理解。
化学家随心所欲地构造出各种形状并具有不同性质的纳米结构，不仅为纳米材料、纳米器件、纳米药物的研究提供最重要的基础，也不断丰富纳米科技的研究内容。随着科学家对纳米科技的认识逐渐由浅入深，产生了大量的变革性理念和技术。如我国科学家提出的“纳米限域效应”，通过纳米孔道限域、晶面选择性暴露，以及强相互作用等方法，实现了催化特性的“自由”调控；基于纳米催化的世界首创“煤制乙二醇”成套技术，将对我国的能源和化工产业产生重要影响。基于“微/纳结构浸润性可控转换”原理的纳米绿色打印制版技术，有望以“非感光、低成本、无污染、高度自动化”的优势成为未来印刷制版市场的主流技术，让我国印刷行业最终“告别污染，走向光明（无需避光）”，再创我国印刷技术的辉煌。
纳米材料是指某种材料至少在一个维度上小于100纳米的材料，零维纳米材料例如富勒烯、量子点，一维纳米材料例如纳米线、纳米棒，二维纳米材料例如石墨烯等。在我们生活中，纳米材料最常见，也早已和我们的生活密不可分，例如我们每个人手上的手机，现在正变得越来越小巧，功能越来越多，待机时间越来越长，就是因为部分应用了纳米电极材料和利用纳米技术改善电池隔膜；手机上的耐磨高亮镀层也是由于纳米材料和纳米技术应用的结果。我们每天开的汽车正因为纳米材料的应用而油耗越来越低，穿的衣服正因纳米材料的开发和应用变得越来越耐脏和耐磨，走过的道路正因纳米复合材料的应用而越来越耐用⋯⋯我相信，纳米科技未来会做出更多贡献。但纳米技术在生活中的应用刚刚开始，还不能说纳米时代已经到来了。
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