化天下之美 学世界之识

赵宇豪

我们身处的世界时时刻刻发生着变化，对于人类来说，掌握变化的规律是认知世界、改变世界的重要手段。化学，正如它的名字所呈现的一样，是一门研究变化的科学。化学在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、转化及其应用，作为沟通微观世界与宏观世界的重要桥梁，与人类的生产生活紧密相连。随着社会的快速发展，化学学科研究的内容越来越广泛，从最初的炼金术到现在包罗万象的化学工业，以及材料、生物工程、制药、能源等许多领域。作为一门注重实验的自然学科，化学学习是一个长期的过程，到科研条件更先进、资源配置更完备的国家深造，成了当下许多人的选择。

专业分支

化学作为一门有着悠久历史的自然科学，具有独立完备的知识体系，同时又和物理、生物等学科有许多交集。化学专业的日常学习丰富多彩，学生进入化学专业后可以充分发挥自己的优势，选择自己的研究方向。传统意义上，化学有无机化学、有机化学、物理化学、分析化学四大分支，这也是大学化学专业的核心课程。在进入科研领域时，学生一般根据自己的特长、兴趣，以及自己对行业的分析，选择进入某一实验室，在某一具体方向进行研究与进一步的学习。

合成化学（Synthetic Chemistry）

在研究和应用中，除了使用天然物质，人们同样需要合成与组装新的物质，了解其特性并投入应用。合成化学就是研究物质转化与合成方法的科学，研究对象包括无机、有机、高分子等多种物质。合成化学是化学学科的基础与核心，精准化制备具有特定性质和功能的新物质，能有效促进其他领域重大问题的解决。

“新”是合成化学的一大特点，这一学科鼓励新试剂、新反应、新概念、新策略和新理论。在追求新物质的同时，合成化学同样研究反应过程、合成策略方法以及物质转化过程的机理与本质规律，实现“知其然亦知其所以然”。当整个合成过程可靠、可被重复且可于多个实验室中应用，合成物质就能逐步走出实验室，来到生产生活中。

合成化学在人类发展的历史上，留下了许多璀璨的成就，我们的日常生活也离不开人工合成的物品。从塑料、碳纤维、合成橡胶等常见材料，到守护人类健康的各类药物。氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷、碳纤维等材料的合成，让人类拥有了具有耐高温、高强度、重量轻等优良品质的材料，对航空航天等技术的发展起到了重要推动作用。全世界销量最高的200种药物中，超过140种是合成类药物，如阿司匹林、苯佐卡因、磺胺药等。

材料化学（Material Chemistry）

材料是人类用来制造机器、构件、器件和其他产品的物质。在人类发展史中，材料是重要标志和断代依据，从石器时代到铁器时代，再到青铜时代，材料的革新带来重大进步。在化学的众多分支中，材料化学因其应用导向和多学科交叉的特点成为一大热门。材料化学是新型材料體系的分子基础，也是化学与生命科学、医学、信息科学等学科之间的桥梁。

材料科学在关注制备的同时，也关注结构与性能的关系，利用多种表征技术深入探究材料体系的分子基础、原理和规律，准确构筑和调控材料的结构和性能。材料是现代文明的三大支柱之一，材料科学的发展是科技进步、社会发展的物质基础，通过改变人们在社会活动中的思维方式和实践方式来大力推动社会进步。

生物化学（Biochemistry）

生物化学是研究生物体中化学进程的一门学科，主要用于研究细胞内各组成部分，如蛋白质、多糖、核酸等生物大分子的结构和功能。作为一门研究生命活动过程中各类化学变化的基础生命科学，生物化学将化学研究的原子、分子与生物学研究的细胞等联系在一起。生物化学对生命体系进行精准修饰或调控，创造新反应技术和新分子工具，为生命科学的研究提供全新的思路和理念，在研究生命过程可视、可控、可创造的进程中日益彰显其重要作用。

生物化学研究的内容包括分子结构与功能、物质代谢与调节、遗传信息传递等。生物化学的研究成果与思维方法在生态保护、人口控制、食品供应等社会问题上都有重要意义。学习并研究生物化学的学生，可以在医学、农业、工业、国防等领域找到发展方向。

化学工程与工业化学（Chemical Engineering and Industrial Chemistry）

涂料、汽油、食品添加剂、香料、护肤品……化工产品在我们的日常生活中发挥着不可替代的作用。通过化学方法将天然物质转变成新物质的加工技术即是化学工艺，随着技术发展和需求扩大，化工品的生产从手工作坊逐渐移到工厂，大规模生产为人类增添了巨大财富，加快了社会发展的进程。作为一门学科，化学工程重视物质转化的工艺、流程和设备，建立使之工业化的设计、放大和调控的理论和方法，并重点关注化学与化工的交叉融合，将新理论、新概念、新方法应用于工业过程。

国内外都有许多工程类院校，如麻省理工学院（MIT）、帝国理工学院（ICL）、新加坡南洋理工大学（NTU）等，化学工程既可以作为一门学科单独建立学院甚至院校，也是每一名化学专业学生需要学习的课程。由于化工专业分类甚多，业界对于人员的需求也很大。

理论化学（Theoretical Chemistry）

化学是一门研究变化的科学，变化的规律是一切应用的基础。理论化学运用纯理论计算而非实验方法研究化学反应的本质问题，在研究物质结构、预测化合物的反应活性、研究反应的微观本质过程等问题中发挥重要作用。理论化学研究的领域包括量子化学、计算化学、化学热力学、分子反应动力学、光化学与光谱学、化学反应机制等。

理论化学是一门涉猎广泛的学科，合成、材料、生物、医药等领域问题都可以从理论化学的角度展开研究。随着计算能力飞速发展，人类急需精准、高效的理论方法，从原理上理解分子来完成突破。在理论化学接轨新药开发、大数据、量子计算等热门领域的今天，理论化学方向的留学经历也可以为企业就职打下更好的基础。

化学的分支众多、相互交叉，且没有统一的划分标准，即使在同一课题组内，不同研究人员在不同时期也可能进行方向完全不同的研究。除以上列出的具有代表性的分支以外，还有许多方向可供选择，学生可通过查看目标学校的院系设置及导师的研究情况进行具体分析。

留学国家及院校推荐

化学作为一门典型的自然科学，重视长时间的学习与实验积累。一般而言，想要投身化学学科的学生，大多选择攻读硕士、博士学位。许多学生会选择以博士后身份继续研究，最终进入院校任教或继续担任科研人员。部分学生会进入企事业单位的研究部门。由于国外在实验设备、团队建设、教育水平等方面具有优势，对化学专业的学生来说，出国留学是不错的选择。由于化学专业重视实验与研究方向，除了顶尖院校的条件与声誉外，学生同样应关注不同学校的优势学科与顶尖导师，来更加合理地选择申请的学校。

日本

众所周知，日本作为制造业强国以及材料等领域的优势国家，在化学领域具有全球顶尖水平。迄今为止，共有28名日本人获得诺贝尔奖，其中19位在21世纪获奖，体现出日本在化学及物理、生物医药等相关领域的水平及发展趋势。此外，日本在教育科研方面的投入仍居发达国家之首，高等教育经费占教育经费的比例也稳步上升，这使得教育环境、基础设施、研究设备、研究人员待遇有了质的提升。对我国留学生而言，赴日本留学有诸多优势，包括地理距离近、文化相似等。随着日本大学不断改革向国际化进军，许多全英文授课项目出现，留学生可使用英文进行申请和学习，享受更多便利。

东京大学

作为日本乃至整个亚洲最顶尖的学府之一，东京大学以悠久的历史、众多高水平的专业、优秀的毕业生远近闻名。出色的地理位置、大量的科研项目与经费、先进的教学理念让东京大学成为留学生梦想中的学校。

2022年东京大学在QS化学专业排名中排在世界第16位。在高质量论文数量、贡献指数、被引用次数、专利申请量等关键数据上均排在世界前列。东京大学化学专业以研究范围广泛著称，学科融合而统一。东京大学的学生拥有很好的发展前景，除了培养出8名诺贝尔奖得主外，东京大学还为化工制造商和制药公司培养了大量人才。

京都大学

京都大学位于京都市左京区，是日本历史悠久的综合研究型大学，历史上长期在排名中力压东京大学位列日本第一。其化学系早在帝国大学时期就已成立。不同于日本其他大学，京都大学崇尚自由与自主的科研学习氛围，主张学生个性化发展。“有志者致学，无志者尽兴”是京都大学的鲜明特点。国际化视野与频繁的学术交流是这座学府的另一特色，与外界保持密切联系，打造开放、和谐、自由的環境，都写在京都大学的办学理念中。

医学、工学、理学都是京都大学的优势学科，为日本甚至亚洲顶尖水平。其工学部工业化学科诞生过多名诺贝尔化学奖得主，诺奖总人数与东京大学持平。与东京大学一样，京都大学也是全日本报考难度最大的大学之一。

东京工业大学

东京工业大学是一所专攻工程技术与自然科学的研究型大学。该校是日本超级国际化大学计划的A类顶尖校，在人才培养、学术研究和技术创新等方面享有世界声誉。这里也走出过诺贝尔化学奖得主白川英树等高精尖人才。东京工业大学十分注重产学研结合，持有专利数排在日本首位。

在大多数世界排名中，东京工业大学都排在日本第3名。作为工科类专属大学，东京工业大学在化学方面投入非常大，研究室和课题数量众多，在材料、环境化学等学科中都具有优势。

其他推荐院校：东北大学、庆应义塾大学、北海道大学、大阪大学、早稻田大学 等。

美国

美国是许多留学生的第一选择，其化学专业水平在世界处于无可争议的领先地位。由于名校林立，学生在申请美国学校时有很多选择。美国院校在教学中，重视通识教育和自由发展，学生进入大学时并不划分专业，通过体验不同的课程，根据自己的爱好与专长进行选择。在选课时，学生可以把握自己的方向，自行掌握进度，也可以求助专门的教职人员来进行辅导和咨询。化学专业的基础课程根据美国化学学会（ACS）要求编排，教材、课程表、试卷等每年都要经过严格审核，这在很大程度上保证了教学质量。

对于计划在研究生阶段赴美留学的学生，在关注学校排名以外，应着重关注自己心仪的方向以及优秀教师的分布。由于化学的科研过程需要课题组这一重要的环境，导师水平、硬件设施等在某种程度上比学校的名气更重要。化学专业的学生，在自行申请的同时，往往通过参加暑期学校、国内导师指导推荐等方式获取目标学校或课题组的信息，必要时可通过邮件形式进行沟通，做到心中有数。

在美国，教授必须教学科研两手抓，学生接触科研相比国内更早。由于美国的教学环境强调互动与交流，学生在课堂内外可以自由提问，在知识和个人发展上都可以得到教师的指导。许多学生能够获得在实验室带薪工作的机会，得到奖学金等资助的机会也更多。许多留学生还会主动申请担任助教等。美国大学化学专业的学生毕业后有多种去向，除继续在学校或国家实验室从事科研工作外，还可以到各大企业的生产第一线。选择回国发展的学生也能从留学经验中获得便利，美国院校对动手能力和思维能力的培养，可使学生长期受 益。

推荐院校：加州理工学院、哈佛大学、普林斯顿大学、麻省理工学院、斯坦福大学、加州大学伯克利分校、西北大学、康奈尔大学等。

其他国家

世界大学化学专业排名显示，英国、新加坡、加拿大、瑞士等国家都拥有顶尖的院校，都是留学、交换或参加暑期学校的不错选择。以上目的地风格各异、各具特色，在气候、风土人情等方面都存在许多不同，考生可根据自身需求自由选择。

推荐院校：剑桥大学、牛津大学、新加坡国立大学、南洋理工大学、苏黎世联邦理工学院、洛桑联邦理工学院、多伦多大学、慕尼黑工业大学等。