2025年大學《分子科學與工程》專業(yè)題庫——分子科學與工程在技術創(chuàng)新中的貢獻考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.下列哪一項不屬于分子科學與工程核心研究范疇？A.納米材料的自組裝行為B.聚合物鏈構象與力學性能的關系C.基因序列的堿基互補配對規(guī)則D.太陽能電池的光伏轉(zhuǎn)換效率2.在藥物遞送系統(tǒng)中，利用聚合物納米粒子作為載體，其主要優(yōu)勢之一是？A.提高藥物在體內(nèi)的半衰期B.增加藥物的化學反應活性C.降低藥物生產(chǎn)成本D.改變藥物的基本化學結構3.下列哪種材料通常被認為是一種環(huán)境友好的高分子材料？A.聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)B.聚苯乙烯(PS)C.聚乳酸(PLA)D.腈綸(PAN)4.分子印跡技術主要應用于哪個領域？A.制造超導材料B.開發(fā)新型催化中心C.構建具有特定識別位點的傳感器D.提高太陽能電池的光吸收系數(shù)5.界面聚合法制備聚合物薄膜時，通常需要滿足哪個關鍵條件？A.單體在兩種不混溶溶劑中的溶解度差異B.高溫高壓的反應環(huán)境C.使用強酸或強堿催化劑D.快速的干燥速率6.下列哪項技術是表征納米材料尺寸和形貌的常用方法？A.核磁共振波譜(NMR)B.透射電子顯微鏡(TEM)C.紅外光譜(IR)D.差示掃描量熱法(DSC)7.在開發(fā)形狀記憶合金材料時，其“記憶效應”主要來源于？A.晶體結構的相變B.高分子鏈段的運動C.離子鍵的斷裂與重組D.共價鍵的形成與斷裂8.基于分子設計的策略，可以通過調(diào)控什么來精確控制材料的物理化學性質(zhì)？A.原子種類和排列順序B.溫度C.外加電場D.應力9.生物醫(yī)用材料需要滿足的生物相容性要求，主要是指？A.材料不導電B.材料在體內(nèi)不引起明顯的炎癥反應或免疫排斥C.材料密度與人體骨骼相近D.材料具有高熔點10.在分子模擬計算中，力場的主要作用是？A.直接預測材料的宏觀力學強度B.描述原子或分子間的相互作用勢能C.確定反應的活化能D.模擬分子的光譜吸收峰位二、填空題1.分子印跡技術通過預先模板分子，在聚合物中形成特定的識別位點，使其對模板分子具有______和______。2.高分子材料的熱轉(zhuǎn)變溫度，如玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)，主要反映了分子鏈段運動能力的強弱，Tg越高，通常表示材料的熱穩(wěn)定性______。3.納米材料由于其尺寸在______之間，往往表現(xiàn)出與宏觀材料顯著不同的物理化學性質(zhì)，如量子尺寸效應和表面效應。4.在能源領域，分子科學與工程為開發(fā)高效、清潔的能源解決方案做出了貢獻，例如在太陽能電池中利用______材料提高光吸收和電荷分離效率。5.將生物分子（如酶、抗體）作為識別元件，結合適當?shù)男盘栟D(zhuǎn)換系統(tǒng)，可以構建具有高度特異性的______。6.自組裝是指分子或超分子單元在驅(qū)動力作用下，自發(fā)地形成具有特定結構有序體系的過程，常見的驅(qū)動力包括______、______和______。7.智能材料是指能夠感知外界環(huán)境刺激（如______、______、______等）并做出可預測響應的材料。三、簡答題1.簡述分子識別技術在傳感器領域的應用原理。2.納米材料相比宏觀材料，在性能上可能表現(xiàn)出哪些獨特的優(yōu)勢？3.解釋什么是“分子設計”理念及其在材料開發(fā)中的重要性。四、論述題1.論述分子科學與工程在開發(fā)新型生物醫(yī)用材料（如藥物載體、組織工程支架）方面的重要貢獻和面臨的挑戰(zhàn)。2.結合實例，論述分子模擬計算在現(xiàn)代材料研發(fā)中的重要作用及其局限性。試卷答案一、選擇題1.D2.A3.C4.C5.A6.B7.A8.A9.B10.B二、填空題1.特異性選擇性2.越高3.1-100納米(或納米尺度)4.有機半導體(或光敏)5.生物傳感器6.化學能熱能光能(或其他合理答案)7.化學溫度光三、簡答題1.答案要點：分子識別技術基于分子間特異性相互作用（如鍵合、范德華力、氫鍵等），利用具有特定識別位點的分子（識別分子）與目標分析物（被識別物）發(fā)生選擇性結合。通過將這種識別過程與可測量的信號（如光學、電學、壓電等）相連，即可構建傳感器。當目標分析物存在時，識別分子與其結合導致信號發(fā)生顯著變化，從而實現(xiàn)對目標分析物的檢測和定量。解析思路：考察對分子識別基本原理及其在傳感器中實現(xiàn)功能的理解。關鍵在于識別出識別過程、選擇性結合以及信號轉(zhuǎn)換這三個核心環(huán)節(jié)。2.答案要點：納米材料的獨特尺寸效應（如量子尺寸效應、隧道效應）可能導致其光學、電學、磁學性質(zhì)與宏觀材料不同。巨大的比表面積和表面積/體積比（B/V）的增加，使得表面原子所占比例顯著增大，表面能和表面效應變得非常重要，影響其催化活性、吸附性能、力學強度等。小尺寸效應也可能導致其力學、熱學、聲學等性質(zhì)發(fā)生變化。解析思路：考察對納米材料因尺寸小而表現(xiàn)出與眾不同的關鍵物理化學性質(zhì)的理解。需要列舉出主要的尺寸效應和表面效應及其影響。3.答案要點：分子設計是指基于對物質(zhì)結構-性能關系的深刻理解，通過理論計算、模擬或?qū)嶒灧椒?，有目的地設計和合成具有特定功能或性能的新分子或新材料的過程。其重要性在于能夠克服傳統(tǒng)試錯法的高成本、低效率，縮短研發(fā)周期，提高新材料的創(chuàng)新性和性能預測能力，從而加速科技進步和產(chǎn)業(yè)升級。解析思路：考察對“分子設計”概念及其核心理念和重要性的掌握。需要說明其定義以及與傳統(tǒng)方法的區(qū)別和優(yōu)勢。四、論述題1.答案要點：貢獻：分子設計與合成技術（如聚合物化學、納米化學、基因工程）使得開發(fā)具有特定靶向性、控釋性、生物相容性、生物降解性的藥物載體成為可能；合成具有特定孔隙結構、力學性能、生物活性（如促血管生成、抗免疫排斥）的組織工程支架，為再生醫(yī)學提供了關鍵支持；分子診斷技術（如分子印跡、基因測序）實現(xiàn)了對疾病標志物的精準、快速檢測。挑戰(zhàn)：如何提高載體的靶向效率和控釋精度；如何確保材料在體內(nèi)的長期安全性和穩(wěn)定性；如何實現(xiàn)復雜組織結構的功能重建；如何降低高性能生物醫(yī)用材料的生產(chǎn)成本。解析思路：考察對分子科學與工程在生物醫(yī)用材料領域應用的全面認識，既要能列舉出具體的技術和材料實例，也要能認識到該領域仍面臨的技術難題和挑戰(zhàn)。2.答案要點：重要性：分子模擬計算可以在原子或分子尺度上模擬材料的結構、性質(zhì)和反應過程，彌補實驗研究的不足；可以預測材料性能，指導實驗合成與篩選，降低研發(fā)成本；能夠揭示微觀結構與宏觀性能之間的構效關系，深化對材料科學規(guī)律的認識；可用于研究極端條件或難以通過實驗觀測的過程；是高通量虛擬篩選和新藥設計的重要工具。