X-MOL近期新增48种期刊

基于用户朋友的建议,我们近期在“学术期刊”版块增加了下列48种期刊:Academy of Management AnnalsActa NeuropathologicaAdvanced Drug Delivery ReviewsAmerican Journal of PsychiatryAmerican Journal of Respiratory and Critical Care MedicineAnnals of OncologyAnnual Review of BiophysicsAnnual Review of Clinical PsychologyAnnual Review of Marine ScienceAnnual Review of PhysiologyAnnual Review of PhytopathologyBiological PsychiatryBiological ReviewsBiotechnology AdvancesBloodBrainChemistrySelectDrug Resistance UpdatesEuropean Respiratory JournalHepatologyHuman Reproduction UpdateJAMA PediatricsJournal of HepatologyJournal of Nuclear MedicineJournal of Pineal ResearchJournal of the National Cancer InstituteLeukemiaLiving Reviews in Solar PhysicsNature PlantsNature ProtocolsNature Reviews NephrologyNature Reviews RheumatologyNature Structural & Molecular BiologyPharmacology & TherapeuticsPhysical Review XProgress in Lipid ResearchProgress in Particle and Nuclear PhysicsProgress in Quantum ElectronicsProgress in Retinal and Eye ResearchPsychological Science in the Public InterestThe Lancet PsychiatryTrends in BiotechnologyTrends in GeneticsTrends in MicrobiologyTrends in Molecular MedicineTrends in NeurosciencesTrends in Pharmacological SciencesTrends in Plant Science点击这里查看您想看的期刊是否被收录了:http://m.x-mol.com/paper/allJournalList如果您想看的期刊还没有被收录,欢迎联系我们:给X-MOL公众号留言,写邮件给service@x-mol.com,或者加客服微信 X-molTeam均可。

来源: X-MOL 2017-09-08

X-MOL盘点:8月前沿科研成果精选

X-MOL团队从上月报道过的Nature、Science、Nature Chemistry 和JACS 等杂志的研究论文中,精选部分有意思的科研成果,以馈读者。图片来自网络(一)铁催化剂作用下CO2光还原为CH4Nature, DOI: 10.1038/nature23016原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Visible-light-driven methane formation from CO2 with a molecular iron catalyst法国巴黎第七大学的Julien Bonin教授与Marc Robert教授报道了一种四苯基卟啉络合的铁催化剂,在可见光的照射下可以将CO2还原为CH4。CO2在该催化剂与光敏剂Ir(ppy)3的作用下首先发生光还原过程得到CO,随后进一步转化为目标产物。两步反应均可以在常温常压下进行,CH4的选择性达到82%,量子产率为0.18%。这两步还原过程反应本身并不新奇,但使用廉价的铁催化剂实现了以往需要借助贵金属催化剂方能解决的问题,在CO2的氢化还原研究中是一个重要的突破。(二)中国科学家Chem“背靠背”论文:合成气高效直接转化制备芳烃合成气作为能源转化的桥梁可以将煤炭、天然气、生物质转化为清洁油品,被认为是最有潜力的石油替代途径之一。虽然如此,费托合成产物中依然很难检测到芳烃的存在,此前几乎没有合成气直接制备芳烃的相关报道。在近期一期的Chem 上,北京大学马丁/中国科学院山西煤炭化学研究所樊卫斌团队和厦门大学王野团队以“背靠背”形式在线发表了合成气一步法制备芳烃的相关成果。两队科研人员几乎同时分别以低碳烯烃和甲醇作为中间体,从不同路径实现了合成气到芳烃的高效制备。马丁与樊卫斌团队:合成气-低碳烯烃-芳烃Chem, DOI: 10.1016/j.chempr.2017.06.017原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Direct Transformation of Syngas to Aromatics over Na-Zn-Fe5C2 and Hierarchical HZSM-5 Tandem Catalysts基于之前开发的高效制备α-烯烃的铁基催化剂Na-Zn-Fe5C2(FeZnNa)(点击阅读相关),马丁与樊卫斌团队将其与改性处理后的介孔HZSM-5分子筛混合,有效的实现了以烯烃为中间体的合成气直接制备芳烃。在340 ℃、2 MPa的条件下在烃类产物中最多可以得到51%的芳烃,其中以轻质芳烃为主。同时甲烷的选择性只有10%,CO2的选择性被控制在27%左右,芳烃的总体收率可以达到33%,时空收率高达16.8 garomatics gFe-1 h-1,因而在工业化上具有非常高的应用潜力。王野团队:合成气-甲醇-芳烃Chem, DOI: 10.1016/j.chempr.2017.05.007原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Bifunctional Catalysts for One-Step Conversion of Syngas into Aromatics with Excellent Selectivity and Stability厦门大学王野团队基于发展耦合反应的学术思想,巧妙设计出Zn掺杂ZrO2/H-ZSM-5双功能催化剂,实现了合成气一步高选择性、高稳定性制备芳烃。这一新过程被称为SMA(Syngas-Methanol-Aromatics)过程。耦合甲醇合成和MTA反应的一大障碍在于两个反应的适宜温度并不一致。甲醇合成在热力学上是低温有利的反应,一般的反应温度为523 K左右,而MTA反应需在约673-723 K下实施。利用673 K下热力学上有利的C-C偶联反应,可以拉动甲醇合成反应,从而突破CO加氢制甲醇高温不利的热力学障碍。反应耦合的另一大障碍是CO加氢催化剂上常常极易发生中间产物烯烃加氢,而烯烃产物一旦加氢饱和则很难被继续转化。王野团队取得突破的一大关键在于发现了Zn−ZrO2复合氧化物具有独特CO选择加氢功能(烯烃加氢能力弱)。ZrO2中掺杂少量的Zn可以在保证芳烃选择性的同时提高CO转化率,但Zn/Zr比高于200则会导致烯烃中间产物的加氢饱和。(三)温和条件下高效制备四氟乙烯并用于有机合成Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201705734原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):TMSCF3 as a Convenient Source of CF2=CF2 for Pentafluoroethylation, (Aryloxy)tetrafluoroethylation, and Tetrafluoroethylation四氟乙烯(F2C=CF2)是一类化学工业中大量使用的原料,也是活性极高的含氟合成子。工业上合成四氟乙烯的常规方法尽管简便易行,并且可以在压力容器中储存,但是四氟乙烯十分不稳定,在体系压力骤降或与空气接触时十分容易发生爆炸,由此限制了实验室条件下四氟乙烯相关化学的基础研究。中国科学院上海有机化学研究所的胡金波研究员及其团队发展了一种温和条件下利用二氟卡宾二聚的策略来获取四氟乙烯的方法,该反应以商品化的TMSCF3(Ruppert-Prakash试剂)为原料,在引发剂NaI的作用下,适当升温可高效生成四氟乙烯(70 ℃,30分钟即可完成反应)。他们还设计了简单易搭建的双反应室装置系统,可将原位制得的四氟乙烯导入待参与反应体系,由此实现了以四氟乙烯为原料设计不同类型底物的氟烷基化反应。(四)液态金属做催化剂?Nat. Chem., DOI: 10.1038/nchem.2822原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Gallium-rich Pd–Ga phases as supported liquid metal catalysts液态金属是一种引人注目的材料,在多个领域都有应用。德国埃尔朗根-纽伦堡大学(FAU)的Peter Wasserscheid教授等人在Nature Chemistry 报道了他们的奇思妙想——将液态金属用于催化化学反应。他们将液态金属引入到传统的负载型催化剂中,制备了液态Ga-Pd双金属催化剂来催化丁烷脱氢反应。这种新型的催化剂体现出不同于常规复杂性催化剂的物理化学性质,在丁烷脱氢反应中表现出很不错的催化性能,耐积碳且相当稳定。(五)“伤心”化合物的一篇ScienceScience, DOI: 10.1126/science.aah5582原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Systemic pan-AMPK activator MK-8722 improves glucose homeostasis but induces cardiac hypertrophy美国默克研究实验室(MRL)的Robert W. Myers(第一作者、通讯作者)、Hong-Ping Guan(共同一作)、Iyassu K. Sebhat(通讯作者)等人,报道了他们公司的AMPK激动剂——化合物MK-8722对糖代谢的调控作用,在动物模型中对糖尿病有很好的疗效,且不会引起低血糖。不过,这化合物也会诱导心肌肥大。AMPK激酶是由α亚基、β亚基和γ亚基组成的复合物,由于动物体内AMPK可能以12种不同的复合物形式存在,想要通过药物进行活化并不容易。本篇文章的重点之一,就是MK-8722作为AMPK激动剂可以激活全部12种AMPK复合物。尽管药理学毒理学测试都表现优秀,但作者直言在这持续8个月的实验当中他们发现无论是大鼠还是恒河猴,都检测到了心脏重量增加,结合恒河猴心电图改变提示具有心肌肥大现象。实验动物停药两个月后心脏重量能恢复到基线水平。作者认为实验动物的心脏重量增加或心肌肥大是由MK-8722引起,并且这种变化是可逆性的,停药后可恢复。(六)如何修正天然产物结构?Nature, DOI: 10.1038/nature23265原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Synergy of synthesis, computation and NMR reveals correct baulamycin structuresBaulamycin A和B是2014年从哥斯达黎加Playa Grande地区的海洋微生物中分离得到的天然产物。这种抗生素类化合物对超级耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和炭疽杆菌等革兰氏阳性菌中铁载体的合成具有显著的抑制作用。然而两种天然产物从自然界中分离获取的途径繁琐且困难,只能通过核磁共振波谱及质谱等表征手段完成对分子结构的分析。有科学家报道了线性步骤为17步的Baulamycin A的立体选择性全合成,但发现所得到的化合物的光谱数据与之前报道的结果并不完全一致,由此说明早期天然产物Baulamycin A通过测试表征所推断分子的立体构型可能存在错误。英国布里斯托大学的Varinder K. Aggarwal教授团队发展了线性步骤为10步的Baulamycin A和B的合成,同样发现最初推测的分子立体构型不正确。Aggarwal教授与同在布里斯托大学的Craig P. Butts教授合作,将目标分子Baulamycin A分为两部分,基于密度泛函理论计算与核磁共振波谱数据,片段A(C10-C1'部分)的相对立体构型得以成功解析。在此基础上,他们固定片段A的立体构型合成了四种可能的Baulamycin A非对映异构体,通过四种分子非等比例地混合并对混合物进行核磁共振波谱表征,与天然产物的原始数据比照后最终得到Baulamycin A的正确结构。将核磁共振波谱表征与理论计算相结合,修正柔性分子的立体构型并最终确定了其正确结构,该方法大大简化了复杂天然产物分子进行结构鉴定的手段,与此同时也提高了其准确性,具有重要的借鉴意义。(七)二维sp2碳全共轭共价有机框架结构Science, DOI: 10.1126/science.aan0202原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Two-dimensional sp2 carbon–conjugated covalent organic frameworks完全由sp2碳构筑而成的石墨/石墨烯倍受青睐,因其高导电率、高迁移率以及较好的力学性能,常常用于超级电容器、电催化等领域,并表现出优异的性能。然而,如何用化学合成的方法制备完全由sp2碳(或sp2碳构成的有机单元)组成的二维有序全共轭结构,始终是亟待攻克的难题。传统方法可以合成完全由有机结构单元构成的二维共价有机框架结构(covalent organic framework,COF),但是受限于其合成方法,在片段的连接成键过程中不得不引入B、O、N等元素,无法实现完全由sp2碳构筑而成的全共轭二维有机有序结构。近日,日本北陆先端科学技术大学院大学(JAIST)江东林(Donglin Jiang)教授团队做出了重要突破,他们在溶剂热条件下以有序的方式连接由sp2碳构成的有机单元,并使其通过碳碳双键连接成为特定的拓扑结构排列,获得高结晶性的二维sp2碳全共轭共价有机框架结构(sp2c-COF)。该方法通过化学合成实现了基于sp2碳(或sp2碳构成的有机单元)组成的二维全共轭有序排列的碳材料,该材料拥有有序的二维层状结构,并使其电子共轭能沿着二维sp2碳构成的拓扑网络结构扩展。这种二维全共轭共价有机聚合物有别于传统的二维共价有机框架结构聚合物,在空气中可以长期放置(一年),并且在各种有机溶剂、水、酸或碱性条件下都表现出良好的稳定性。(八)分子自旋光伏器件Science, DOI: 10.1126/science.aan5348原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):A molecular spin-photovoltaic device国家纳米科学中心的孙向南研究员和西班牙巴斯克纳米科学中心的Luis E. Hueso教授等人合作,在分子自旋电子学研究方面取得重要进展,提出并报道了全新的分子自旋光伏器件(MSP)。分子自旋光伏器件是基于自旋阀器件结构和富勒烯(C60)分子材料构建的一种新型器件。MSP器件具有典型的分子自旋阀结构,由两个铁磁金属电极(Co和Ni80Fe20)与C60分子中间层组成。MSP器件在兼具自旋阀和光伏电池特性的同时,还可在外部光、磁复合场作用下实现电子自旋和电荷输出信号的相互耦合,进而实现全新的器件功能,包括:磁场调控太阳能电池开路电压、室温下利用特定操控模式实现可控完全自旋极化电流输出、磁控交流电信号输出、磁控电池开关等。(九)如何摆脱一只贻贝的纠缠?骗它!Science, DOI: 10.1126/science.aai8977原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Preventing mussel adhesion using lubricant-infused materials贻贝对于所有固体都有谜之依恋,遇上了就死缠烂打、粘上不放。这种不怕水、强度高、适用范围广的神奇粘附能力引起了研究者的注意。但不是所有人都喜欢贻贝的超强粘附能力,尤其在航海相关行业,贻贝附着在船身所带来的生物污染是一个令人头痛的问题,清理起来十分麻烦而且花费颇巨。为解决上述问题,新加坡南洋理工大学Ali Miserez、美国哈佛大学Joanna Aizenberg以及德国埃尔朗根-纽伦堡大学Nicolas Vogel等研究人员研究了贻贝对于润滑剂灌注材料(lubricant-infused materials)表面的粘附行为,从而提出了一种有效的抗贻贝粘附策略。作者通过对粘附过程的进一步研究,揭示了润滑剂灌注表面抗粘附的机理。一方面,贻贝在粘附的过程中伸出丝足接触到材料表面分泌粘附蛋白进行粘附,而贻贝的粘性分泌物接触到润滑剂灌注表面时,遇到的是一个纳米尺度的固/液表面,无法完全替代其中稳定的润滑剂层,粘附斑就无法正常形成。这样就降低了粘附强度。另外一方面,贻贝的腹足存在瞬时受体电位(transient receptor potential,TRP)通道,这些蛋白对于贻贝的机械传感十分关键。贻贝腹足接触到润滑剂灌注表面时,所受到的压力并不能像接触到固体表面那样激活这些通道蛋白,也就不会激活贻贝随后的粘附行为。这样就减少了粘附的发生。(十)来自复旦大学的柔性钠电,生理盐水做电解质Chem, DOI: 10.1016/j.chempr.2017.05.004原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Multi-functional Flexible Aqueous Sodium-Ion Batteries with High Safety传统的刚性电池并不适用于可穿戴设备以及植入型电子医疗设备,而目前开发的柔性电池以及超级电容器,所用电解质多含强酸、强碱或易燃有毒的有机物,如果在反复弯曲或扭曲的过程中突发泄漏或者起火燃烧,会给穿戴者带来严重的伤害。复旦大学的王永刚教授和彭慧胜教授等研究者做出了重要突破,他们发明了一种安全的柔性水系钠离子电池,直接使用生理盐水以及细胞培养基作为电解质。研究者使用Na0.44MnO2做正极,NaTi2(PO4)3@C做负极,设计了两种柔性电池:2D带状电池和1D纤维状电池。前者是将电极密封在柔性不锈钢丝网上,而后者是在碳纳米管纤维中嵌入活性电极纳米颗粒。当使用生理盐水或细胞培养液作为电解液时,电池仍能正常工作,说明了其在可穿戴设备和植入式电子设备中的潜在应用价值。

来源: X-MOL 2017-09-02

美国化学会C&EN:2017年度“十二俊杰”——女神篇

最近,美国化学会(ACS)旗下C&EN 评选出2017年度“十二俊杰(The Talented 12)”人物榜。这是一支平均年龄只有34岁的年轻队伍,每个人在化学领域的成绩都引人瞩目。他们来自七个不同的国家,分属十二个研究方向,有高等院校的教授,也有研发公司的骨干,还有厚积薄发的创业者,决心以化学改变世界,来挑战当今全球面临的难题。本着女士优先的原则,我们先介绍入选的五位“化学女神”。Corinna Schindler图片来源:C&EN年龄:36出生地:德国斯瓦本哈尔毕业院校:瑞士联邦理工学院目前效力:美国密歇根大学人物小传坊间流传着这样一个笑话,实验室的学姐在婚礼的前一天仍忙着做实验,并关照大家仪器正在运行,婚礼结束后马上回来。这样的故事在Corinna Schindler看来或许并不足为奇。对于大多数人来讲,完成博士答辩后意味着求学生涯的圆满收场,接踵而来的应是欢歌笑语的庆祝与聚会,然而Corinna Schindler在博士答辩结束后的当天却告诉自己的导师Erick Carreira,希望下午可以继续完成几个重要的实验。起初Erick Carreira教授以为自己的学生只是在说笑,下午在实验室却如约看到Corinna Schindler忙碌的身影。Erick Carreira教授评价Corinna Schindler是自己见过的最为勤奋刻苦的学生,她不仅拥有敏锐的科学思维,而且会为自己每天的工作做好周密的计划。面对科学研究中遇到的种种挑战,Corinna Schindler总会勇于面对,从不退缩。Corinna Schindler毕业于瑞士联邦理工学院,目前在美国密歇根大学开展独立研究工作。研究方向是发展新的有机合成方法学,反应中利用廉价易得的试剂,通过简单的操作完成目标分子的高效转化,并可扩大规模实现工业化生产,与此同时不会对环境造成负面影响,切实服务于材料及医药行业。Corinna Schindler实验室其中一个研究重点是以其他成本低而丰富的试剂代替贵金属催化剂完成相应的催化过程。最近她们报道了Fe(III)催化剂参与的羰基化合物-烯烃的复分解反应(点击阅读相关),以往实现这一过程需要使用化学计量的Mo(IV)过渡金属络合物。Corinna Schindler及其团队以廉价易得的FeCl3代替以上昂贵的过渡金属络合物,并仅以5%的催化剂负载量构建了催化循环过程,在交叉复分解反应的研究领域中迈出了重要的一步。他们还希望能够借助这一方法完成复杂药物分子的合成,并在药物生产中发挥真正意义的功效。如今作为一名博士生导师,Corinna Schindler经常指导自己的学生要敢于打破常规,并给予自己足够的试错机会。有机化学是一个博大精深的学科,一个人很难在有限的时间内面面俱到,而发现与尝试的过程便是在不断取得进步。研究概览图片来源:C&ENCorinna Schindler致力于以廉价丰富的试剂代替贵金属催化剂完成相应的催化反应,她们设计的Fe(III)催化剂参与的羰基化合物-烯烃的复分解反应,规避了使用化学计量的昂贵过渡金属络合物。三篇代表论文:“Mechanistic Investigations of the Iron(III)-Catalyzed Carbonyl-Olefin Metathesis Reaction” (J. Am. Chem. Soc., 2017, DOI: 10.1021/jacs.7b05641)“Polycyclic Aromatic Hydrocarbons via Iron(III)-Catalyzed Carbonyl-Olefin Metathesis” (J. Am. Chem. Soc., 2017, DOI: 10.1021/jacs.7b01114)“Iron(III)-Catalysed Carbonyl-Olefin Metathesis” (Nature, 2016, DOI: 10.1038/nature17432)Jillian Dempsey图片来源:C&EN年龄:34出生地:美国新泽西州萨米特毕业院校:美国加州理工学院目前效力:美国北卡罗来纳大学教堂山分校人物小传新泽西州拥有全美最完善发达的制药产业,世界上最大的21家制药和医疗技术公司的总部均设立在新泽西。Jillian Dempsey从小耳濡目染,努力学习并希望将来可以从事药物研发工作。而当步入大学,站在人生的十字路口时,她却毅然决然选择了物理无机化学专业。这一抉择看似与药物研发相去甚远,或许在Jillian Dempsey看来,治疗人类对化石燃料的“依赖症”似乎更具有现实意义。Jillian Dempsey目前就职于北卡罗来纳大学教堂山分校,她的团队正致力于研发新一代的人工光合作用催化剂。与自然界中存在的光合作用一样,这种催化剂可以在太阳光的作用下将水和二氧化碳转化为储能丰富的物质。不同之处在于,植物在光合作用暗反应阶段产生糖类化合物,而Jillian Dempsey研究的催化剂则可以催化产生氢气、甲烷等燃料。现阶段的交通运输业,无论在海上、陆地还是空中,分子燃料(特别是烃类)仍然占据能源主导地位。尽管太阳能飞机、电动车等新型设备也在努力开发中,但使用庞大的太阳能板以及沉重的电池往往会拖行其运输效率、续航能力、性价比及使用便利性等诸多方面,而利用可再生能源生产分子燃料则是一个不错的选择。Jillian Dempsey设计的人工光合作用正是为了解决这一问题,反应中涉及质子偶合的电子转移过程,利用廉价、储量丰富的水和二氧化碳作为原料可产生氢气或甲烷。与此同时她还结合电化学与光谱分析手段,设计了不同催化剂并研究其对人工光合作用的影响。加州理工学院的Harry B. Gray教授在电子转移化学研究中颇有建树,作为Jillian Dempsey的博士生导师,他评价自己的学生设计了一种高效的人工光合作用催化剂,并已深谙储能物质转化反应的本质,而相关技术也将为化工能源领域带来巨大的贡献。尽管人工光合作用距离应用于工业生产还有很长的路要走,但这种方法对相关研究领域的发展具有十分重要的借鉴意义。目前Jillian Dempsey正努力寻找更为廉价的钴、镍催化剂代替使用贵金属铂实现以上过程。研究概览图片来源:C&ENJillian Dempsey设计的人工光合作用可以从廉价、储量丰富的原料出发,通过高效的催化转化得到储能物质氢气。图中展示了构思精巧的催化剂结构及其催化析氢反应的过程。三篇代表论文:“Linear Free Energy Relationships in the Hydrogen Evolution Reaction: Kinetic Analysis of a Cobaloxime Catalyst” (ACS Catalysis, 2016, DOI: 10.1021/acscatal.6b00667)“Potential-Dependent Electrocatalytic Pathways: Controlling Reactivity with pKa for Mechanistic Investigation of a Nickel-Based Hydrogen Evolution Catalyst” (J. Am. Chem. Soc., 2015, DOI: 10.1021/jacs.5b08297)“Photo-Induced Proton-Coupled Electron Transfer Reactions of Acridine Orange: Comprehensive Spectral and Kinetics Analysis” (J. Am. Chem. Soc., 2014, DOI: 10.1021/ja505755k)Renee Frontiera图片来源:C&EN年龄:35出生地:美国加利福尼亚州费雷斯诺毕业院校:美国加州大学伯克利分校目前效力:美国明尼苏达大学双城分校人物小传古今学者中弃理从文者并不罕见,而弃文从理者少之又少,Renee Frontiera则是这少数派中的一员。谈及Renee Frontiera如何走上化学研究的道路,或许要从她儿时的化学启蒙说起。Renee Frontiera出生于美国的威斯康星州,父母每年圣诞节都会带她参加威斯康星大学举办的化学主题展活动。她回想起自己有一次观看了Bassam Shakhashiri教授精心准备的挚爱假期主题展会,第一次让她从化学中感受到了无穷的乐趣。然而那时她并没有想过将化学纳入自己的职业规划,本科阶段在美国卡尔顿学院主修中文专业(是的,你没看错,最初的专业是中文!),与此同时只是参加了化学课程的学习,却没想到自己与光谱学结下了不解之缘。本科毕业获取文、理双学位后,她不假思索地选择了加州大学伯克利分校继续攻读化学专业,从事光谱分析的相关研究(或许中文太难也是一个原因......)。Renee Frontiera认为自己可以通过不同的光谱分析手段了解化学反应中分子的作用机制,从而对化学的本质得到更为深入的理解,这便成为她孜孜不倦专注于该领域研究的动力。博士后研究期间,Renee Frontiera首次报道了将超快拉曼光谱与超灵敏度表面增强拉曼光谱技术结合,用于测量飞秒级的分子运动。如今在明尼苏达大学双城分校成立了自己的实验室,Renee Frontiera正从事超分辨拉曼光谱显微镜的相关研究,用于分析细胞及其他物质的纳米水平特征。这种组合技术能以纳米级分辨率得到待测样品的重要化学信息,相比传统的光学显微技术,测试过程中无需对分子进行荧光标记,由此大大拓展了待测分子的适用范围。例如,她们可以利用该方法成功观测到细胞膜的结构如何随时间发生变化。除此之外,Renee Frontiera还设想将这种新型的光谱技术应用于太阳能电池的性能研究。随着光阴流转,Renee Frontiera也在年复一年的学习和工作中变换了角色,如今轮到她站在校园展会的讲台前为来访的小学生演示热力学第一定律实验。她乐于在闲暇之余参与到化学科普活动中,并将其视为自己工作中重要的一部分。研究概览图片来源:C&EN图中展示了Renee Frontiera设计的超分辨拉曼光谱显微镜的测试原理,该方法利用两组激光分别作为泵浦与探针激发拉曼光谱信号产生,并利用第三组环形激光束进行信号压制,屏蔽环中心以外的拉曼光谱信号,从而得到超分辨拉曼光谱。相比以往的衍射受限成像系统,这种新型的技术可以大大提高光谱的空间分辨率。三篇代表论文:“Ultrafast Surface-Enhanced Raman Probing of the Role of Hot Electrons in Plasmon-Driven Chemistry” (J. Phys. Chem. Lett., 2016, DOI: 10.1021/acs.jpclett.6b01453)“Toward Label-Free Super-Resolution Microscopy” (ACS Photonics , 2016, DOI: 10.1021/acsphotonics.5b00467)“Surface Enhanced Femtosecond Stimulated Raman Spectroscopy” (J. Phys. Chem. Lett., 2011, DOI: 10.1021/jz200498z)Marie Heffern图片来源:C&EN年龄:32出生地:菲律宾奎松毕业院校:美国西北大学目前效力:美国加州大学戴维斯分校人物小传或许是受到西方折衷主义哲学的影响,Marie Heffern绝不会按照一成不变的模式去面对生活,她希望自己的世界充满多种可能性。Marie Heffern的兴趣爱好广泛,工作之余喜欢攀岩、越野摩托等冒险运动。她精通三种古希腊方言,而且还是个烹饪能手。在厨房中,她不会按照已有的食谱循规蹈矩地为自己做一顿饭,而是喜欢根据冰箱里剩余的食物进行创意搭配。这种生活方式同时也造就了Marie Heffern在科研工作中的态度,她不会拘泥于固定的方向开展研究,喜欢挑战任何感兴趣的研究领域。作为一名生物无机化学的研究工作者,Marie Heffern在研究生阶段主要从分子水平研究微量元素在生物体中的作用。她借助光谱分析、量热法以及晶体表征等一系列分析手段深入探究了钴元素如何影响生物体内与癌细胞转移相关的转录因子蛋白。从事博士后研究时,她又借助荧光标记的方法跟踪小鼠体内微量元素铜的作用机制,并发现患有非酒精性脂肪肝的小鼠肝脏区域的铜元素严重匮乏。世界上约有20%的人口患有不同类型及程度的肝脏疾病,Marie Heffern的工作无疑对治疗肝脏疾病的问题具有重要的意义。目前Marie Heffern在美国加州大学戴维斯分校从事独立研究工作,现阶段的研究重点是微量元素在生物体内激素调节方面的重要作用,包括胰岛素、催产素等多肽激素如何结合微量元素作用于不同脏器。除此之外,他们还着重关注饮食摄入的微量元素在基因水平对人体的影响,以期用来指导治疗肥胖及其他激素相关的疾病。Marie Heffern的研究内容同样不会仅局限于当前炙手可热的领域,她还会时常翻阅年限久远的文献从中寻找仍旧需要攻克的难题。她认为随着科学技术的发展,人们在认知与解决问题的能力方面都会有进一步的提高,利用现代分析手段,一定可以对以往的研究发现做进一步的补充及更深刻的理解。研究概览图片来源:C&ENMarie Heffern的研究内容包括微量元素对生物体内激素调节的重要作用,图中展示了她在博士后研究阶段的工作。为了追踪微量元素铜在小鼠体内的作用机制,她通过基因工程使小鼠体内产生荧光素酶,并对其注射糖蛋白CCL-1。铜在小鼠体内辅助将CCL-1转化为荧光素,经荧光素酶氧化形成发光强烈的氧化荧光素。三篇代表论文:“In Vivo Bioluminescence Imaging Reveals Copper Deficiency in a Murine Model of Nonalcoholic Fatty Liver Disease” (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2016, DOI: 10.1073/pnas.1613628113)“Modulation of Amyloid-β Aggregation by Histidine-Coordinating Cobalt(III) Schiff Base Complexes” (ChemBioChem., 2014, DOI: 10.1002/cbic.201402201)“Spectroscopic Elucidation of the Inhibitory Mechanism of Cys2His2 Zinc Finger Transcription Factors by Cobalt(III) Schiff Base Complexes” (Chem. Eur. J., 2013, DOI: 10.1002/chem.201301659)Florence Wagner图片来源:C&EN年龄:37出生地:法国阿让特伊毕业院校:美国北卡罗来纳州立大学目前效力:美国布罗德研究所人物小传由于精神疾病很难彻底治愈,很多大型医药研发公司都放弃了对这一领域的大量投入。目前已有的抗精神病药物仍基于传统的生物作用机制,其诊疗手段的适用人群有限,并且常伴随着不可控的副作用。推进研发新型作用机制的抗精神病类药物势在必行。作为美国布罗德研究所斯坦利精神病学研究中心的药物化学研究室主任,Florence Wagner便毅然决然地加入这一队伍中,联合自己的团队正重新启动精神疾病研究的重大项目。他们设想采取革新的手段重新寻找抗精神病药物的靶标作用方式,由于相关靶点蛋白与其他蛋白的结构及性质十分相似,给药作用时常伴随着非靶标的拮抗阻断。Florence Wagner及其团队首先通过高通量筛选的方法搜寻对相关靶点蛋白具有高选择性的候选药物,随后进一步探究对靶标作用强劲的分子。最近,他们开发出一种可以选择性抑制糖原合成酶激酶3(GSK3)的药物,这种酶是锂盐治疗双相精神障碍作用机制的可能靶标,具有两种不同的形式。以往发展的抑制剂会同时作用于GSK3的两种形式,由此引发严重的细胞毒性。研究表明,选择性抑制其中的一种可以有效避免毒副作用的产生。目前Florence Wagner研究组已开放权限与其他研究人员分享这种药物,希望群策群力更深入了解GSK3与其他精神疾病的联系。与此同时,斯坦利精神病学研究中心的其他研究人员正致力于进一步研究引发精神疾病的生物作用机制,从而发现新的药物作用靶标。为此斯坦利精神病学研究中心的首席科学家、默克公司前总裁Edward Scolnick提到,抗精神病药物的研究在医药研发行业是块烫手山芋,其他研发集团都避之不及,然而Florence Wagner却秉持坚定的信念接下了这一任务。Florence Wagner也同样认为这可能是一场持久战,但面对那些急需治疗的精神病患者,自己肩负着义不容辞的责任。探索之路,道阻且长,Florence Wagner仍热切期待攻克精神病的那天早日到来。研究概览图片来源:C&ENGSK3是双相精神障碍及其他精神疾病的可能作用靶标,Florence Wagner及其团队设计了一种药物分子BRD-1652,可以选择性抑制GSK3,但不与CDK2、CDK9等脑外的其他相关酶发生作用,显著降低了细胞毒性。三篇代表论文:“Inhibitors of Glycogen Synthase Kinase 3 with Exquisite Kinome-Wide Selectivity and Their Functional Effects”(ACS Chem. Biol., 2016, DOI: 10.1021/acschembio.6b00306)“An Isochemogenic Set of Inhibitors To Define the Therapeutic Potential of Histone Deacetylases in β-Cell Protection” (ACS Chem. Biol., 2016, DOI: 10.1021/acschembio.5b00640)“Kinetically Selective Inhibitors of Histone Deacetylase 2 (HDAC2) as Cognition Enhancers” (Chem. Sci., 2015, DOI: 10.1039/C4SC02130D)(未完待续,请继续阅读“男神篇”)内容编译自:http://talented12.cenmag.org/(本文由夜若岚尘供稿)

来源: X-MOL 2017-08-26

美国化学会C&EN:2017年度“十二俊杰”——男神篇

上文介绍了美国化学会(ACS)旗下C&EN 评选出2017年度“十二俊杰(The Talented 12)”的五位女化学家(点击阅读详细)。接下来要上场的是七位男神。田博之(Bozhi Tian)图片来源:C&EN年龄:37出生地:中国西安毕业院校:美国哈佛大学目前效力:美国芝加哥大学人物小传田博之(Bozhi Tian)出生于一个艺术世家,他的父亲是一位书法家,目前已撰写了十几本关于中国书法艺术的教育书籍。从小在艺术氛围中熏陶,田博之对书法自是有一种无以名状的情结。他从三岁起跟随父亲练习书法,六岁时又开始学习绘画,对艺术的热情让他希望长大后成为一名设计师。不过这种想法在他十四岁时悄然发生了改变,田博之走火入魔般爱上了科学,特别是化学,直至现在他还能清楚地记得当时实验室中的实验演示给他带来的视觉震撼,指示剂奇妙地发生颜色变化时,他的内心也出现了微妙的改变。他希望有一天自己可以将自然科学与热衷的三维图形结合起来,去做一些他未曾想过的事。田博之从复旦大学毕业后来到美国哈佛大学Charles M. Lieber实验室开始他的研究工作。他设计了一种柔性三维纳米场效应晶体管生物探针,这种可以介入细胞内的扭结结构能基于数字电子技术直接探测到神经元放电及心脏跳动时的电生理反应。如今就职于美国芝加哥大学,他的研究方向是设计新型的半导体器件来深入了解并调控细胞信号及电传导通路。最近,他又发展了一种新的方法来制备带有棘突的椎骨形硅纳米线,相比于常规的柱状纳米线,这种特殊设计可以更好地粘附于神经细胞,提高测量的可重现性。田博之一贯秉承谦逊温和、细致入微的态度做人做事,面对科学研究中的种种挫折与困难,他又可以做到宠辱不惊。所谓“谦谦君子,温润如玉”,这种处世态度或许与他年轻时的艺术涵养有关,与此同时也为他在科学研究中带来丰富的灵感。芝加哥大学的Andrei Tokmakoff教授如是评价田博之,称他具有化腐朽为神奇的本领,可以匠心独运地为普通的材料与装置赋予非凡的性能,极力推动了生物电子学领域的发展,是真正意义上的跨学科专家。Plus:田博之的“学霸”之路 [注1-2]1998年以全国化学奥赛一等奖得主身份保送到复旦大学化学系;2000年5月(大二)成为复旦大学第三届“莙政学者”;2001年(大三)凭借优异的成绩,“3+3”免试直升复旦大学化学系硕士研究生,师从赵东元教授;2001年至2004年,硕士期间在国际权威杂志上发表了8篇论文,包括一篇第一作者的Nature Materials文章,并获得了7项第一发明人专利。硕士毕业后,田博之被破格同时授予博士学位,并获得哈佛大学全额奖学金,师从全美十大最有影响力的科学家、美国科学院院士Charle Lieber进行学习研究(2004年至2010年);2012年,哈佛大学毕业并经历两年的博士后研究工作后,任教于芝加哥大学化学系;同年,入选MIT Technology Review 评选的“年度35岁以下创新35人”(35 Innovators Under 35,MIT TR35);2016年,获得时任美国总统奥巴马授予的"Presidential Early Career Awards for Scientists and Engineers (PECASE) "荣誉,这是美国政府给予那些在独立研究起步阶段的学者和工程师的最高奖励。2012年以来,田博之还获得了一系列奖项:NIH new innovator award (2016), ONR young investigator award (2016), Sloan fellowship (2016), ONR director of research early career award (2015), AFOSR young investigator award (2015), Kavli fellow (2015), NSF CAREER award (2013), Searle Scholar award (2013)。注1,复旦大学网站http://xxgk.fudan.edu.cn/8e/5a/c5197a101978/page.htm注2,芝加哥大学田博之课题组网站http://tianlab.uchicago.edu/index.html研究概览图片来源:C&EN田博之设计了一种新型的半导体材料用于探测与调控神经细胞的电生理过程,由此制备的海绵状生物相容性硅纳米颗粒可以附着在神经元细胞膜上。当施加激光脉冲使颗粒升温时,膜间电容会发生变化,从而使神经元产生放电现象。三篇代表论文:“Atomic Gold-Enabled Three-Dimensional Lithography for Silicon Mesostructures” (Science, 2015, DOI: 10.1126/science.1257278)“Three-Dimensional, Flexible Nanoscale Field-Effect Transistors as Localized Bioprobes” (Science, 2010, DOI: 10.1126/science.1192033)“Coaxial Silicon Nanowires as Solar Cells and Nanoelectronic Power Sources” (Nature, 2007, DOI: 10.1038/nature06181)Fikile Brushett图片来源:C&EN年龄:33出生地:美国华盛顿毕业院校:美国伊利诺伊大学香槟分校目前效力:美国麻省理工学院人物小传说起Fikile Brushett早年的经历,不少科研工作者应该会钦羡不已。研究生四年级时他就已经得到麻省理工学院的垂青,本可以在博士毕业后捷足先登,获取在此处任职的资格。但Fikile Brushett坚持和其他人一样,继续从事博士后的研究工作,积累足够的经验后再建立自己的团队。为此麻省理工学院还为他保留了职位,等待这位“任性”的年轻人学成归来。Fikile Brushett研究生阶段的研究方向是燃料电池的能量转换,但他同样希望自己对储能方向有所了解,于是来到阿贡国家实验室主要研究用于电网储能的电化学液流电池。回忆此去过往,Fikile Brushett表示这一选择完全顺从了自己的内心,即便日后对探索液流电池不再感兴趣,他还可以转而继续开展燃料电池的相关研究。而这段经历对他来讲终究不虚此行,至少他已对另一领域有了较为全面的认识。氧化还原液流电池与我们熟悉的便携设备中使用的电池有所不同,后者的储电介质是电池的固态电极,而前者则是利用电解质溶液实现电荷存储,通过两种电解液分别贮存或泵入反应室内反应完成电池的充电或放电过程。通常情况下人们选择水来溶解液流电池中的电解质,然而部分有机电解质的溶解度有限,使用有机溶剂又将大大提高电池的成本。Fikile Brushett在博士后研究期间与同事合作发展了一种成本廉价的全有机液流电池模型,该工作着重强调了如何选择合适的材料来解决成本问题,为相关领域的研究指明了前进的方向。如今跻身麻省理工学院,Fikile Brushett正使用这一模型指导新型材料的设计。他们实验室的研究重点是探究化学结构如何影响氧化还原活性分子的功能,与此同时还致力于发展新的电化学反应器以提高电池的性能。Fikile Brushett还希望能有更多擅长分子合成与设计的有机化学研究工作者参与到这一探索过程中,以期寻求更优的材料有效提高液流电池的性能。研究概览图片来源:C&ENFikile Brushett开发了用于可持续能源(如风能、太阳能)存储的液流电池,图中展示了他们实验室在设计全有机电化学液流电池时所涉及的材料,用以提高电池器件的容量与效率。三篇代表论文:“Concentration-Dependent Dimerization of Anthraquinone Disulfonic Acid and Its Impact on Charge Storage” (Chem. Mater. ,2017, DOI: 10.1021/acs.chemmater.7b00616)“High Current Density, Long Duration Cycling of Soluble Organic Active Species for Non-Aqueous Redox Flow Batteries” (Energy Environ. Sci., 2016, DOI: 10.1039/c6ee02027e)“An All-Organic Non-Aqueous Lithium-Ion Redox Flow Battery” (Adv. Energy Mater., 2012, DOI: 10.1002/aenm.201200322)Luke Connal图片来源:C&EN年龄:36出生地:澳大利亚墨尔本毕业院校:澳大利亚墨尔本大学目前效力:澳大利亚墨尔本大学人物小传酶是一种具有催化功能的生物大分子。然而在Luke Connal的字典里,酶同样可以是一种高分子聚合物。这种特殊的“酶”可以实现普通生物酶无法解决的问题。酶可以通过生物分子以特定的折叠方式形成底物结合位点,与底物中的关键基团发生特异性作用实现催化过程。然而这类反应需要在合适的条件下进行,不适宜的温度、pH环境等均会破坏酶的结构,使其失去催化活性。本科阶段的实验室学习让Luke Connal认识到高分子聚合物在化工、材料及医药等众多领域具有十分重要的应用。如今在墨尔本大学成立了自己的实验室,Luke Connal设计了聚合物催化剂用来模拟酶的专一催化功能,相比于传统意义上由生物活性分子组成的酶,高分子聚合物酶具有良好的稳定性,可以兼容更为剧烈的反应条件,因而适用于多种类型的催化反应。Luke Connal的研究方向是设计不同的聚合物结构来模拟酶的活性作用位点。他们首先尝试了模拟蛋白酶(protease),这种酶的氨基酸残基活性位点包括羟基、羧基与咪唑基,可以切断蛋白质主链中的酰胺结构。他们在聚合物中引入这三种官能团模拟相关酶的功能。而在今年早些时候他们还用聚合物酶实现了酯的水解。澳大利亚国立大学的Michelle Coote教授对Luke Connal的工作给予了高度的肯定,将其称为一种能够颠覆性改变催化剂活性的方法。美国加州大学圣芭芭拉分校的Craig Hawker教授作为Luke Connal博士后研究期间的导师,评价Luke Connal可以将合成化学与工程应用的思维有效结合,为他在聚合物酶方向的研究奠定了深厚的基础。目前Luke Connal正与联合利华公司就蛋白酶项目进行合作,以期通过更为稳定长效的聚合物酶代替洗涤清洁用品中的去污酶,并实现其简洁高效的大规模合成。与此同时,他还发展了不同的高分子聚合物应用于锂离子电池设计及采矿冶金工艺中。研究概览图片来源:C&ENLuke Connal设计了一种具有特殊结构的高分子聚合物,用来模拟蛋白酶的催化活性位点。该活性作用位点由羟基、羧基与咪唑基三种官能团组成,有望替代洗涤清洁用品中的去污酶得到大力的开发应用。三篇代表论文:“Triggered and Tunable Hydrogen Sulfide Release from Photogenerated Thiobenzaldehydes” (Chem.–Eur. J., 2017, DOI: 10.1002/chem.201701206)“2D and 3D-Printing of Self-Healing Gels: Design and Extrusion of Self-Rolling Objects” (Mol. Syst. Des. Eng., 2017, DOI: 10.1039/c7me00023e)“Simple Design of an Enzyme-Inspired Supported Catalyst Based on a Catalytic Triad” (Chem, 2017, DOI: 10.1016/j.chempr.2017.04.004)Daniel DiRocco图片来源:C&EN年龄:32出生地:美国宾夕法尼亚州皮克彻罗克斯毕业院校:美国科罗拉多州立大学目前效力:美国默克公司人物小传Daniel DiRocco算得上是一位十分有情怀的化学从业者,他的业余爱好仍旧与化学相关。作为一位两岁孩子的父亲,每天他除了工作、照看家庭,剩余的时间便一心扑在自己发明的智能控制酿酒设备上。他在家中的车库找到一处空地,搭建起一个小型的酿酒厂,并努力研究如何将这一技术的生产规模进一步扩大。Daniel DiRocco还打趣地说,酿制啤酒的过程中涉及许多化学反应,这些他都了然于胸。作为美国默克公司催化工艺的一位领导者,Daniel DiRocco的工作便是设计用于大规模药物合成的最优反应,为临床测试及进一步的制药生产奠定基础。他提到很多发展成熟的合成方法应用于药物批量生产时仍旧存在许多问题,如反应试剂成本高、扩大规模后产率骤降、反应过程中产生大量难以处理的废弃物等,为此他们必须适当调控反应的条件以满足工业化要求,有时为了最大化实现高效经济的合成过程,他们甚至需要重新设计合成方法。Daniel DiRocco的研究团队致力于设计新型的不对称催化反应用于手性药物的合成。他们最近发展了一种有机分子催化剂,在无过渡金属参与的情况下高效地实现了手性核苷磷酰胺的对映选择性合成(点击阅读相关)。用于治疗丙型肝炎的美国默克公司临床候选药物分子MK-3862与吉利得的明星药物Sovaldi中均存在这一片段,其合成难点在于大多数不对称催化反应仅适用于构建碳手性中心,而对于合成磷手性中心的化合物却无能为力。Daniel DiRocco及其团队设计的方法无疑突破了这一局限。Tomislav Rovis教授是Daniel DiRocco在美国科罗拉多州立大学求学期间的博士生导师,他评价自己的学生具有点石成金的本领。作为一名化学研究工作者,Daniel DiRocco具有敏锐的化学直觉,在学习与工作中可以快速有效地搜集到所需的信息。现在在美国哥伦比亚大学任教的Rovis教授称赞Daniel DiRocco获得今日的成就绝非运气使然。虽天赋异禀,但他仍不忘争分夺秒,潜心研究。研究概览图片来源:C&ENDaniel DiRocco及其团队发展了有机分子催化手性核苷磷酰胺的高效合成,反应在无过渡金属参与的情况下构建了其他方法难以实现的磷手性中心。该片段是美国默克公司临床候选药物分子MK-3682的重要药效基团。三篇代表论文:“A Multifunctional Catalyst That Stereoselectively Assembles Prodrugs” (Science, 2017, DOI: 10.1126/science.aam7936)“Late-Stage Functionalization of Biologically Active Heterocycles through Photoredox Catalysis” (Angew. Chem. Int. Ed., 2014, DOI: 10.1002/anie.201402023)“Catalytic Asymmetric Intermolecular Stetter Reaction of Heterocyclic Aldehydes with Nitroalkenes: Backbone Fluorination Improves Selectivity” (J. Am. Chem. Soc., 2009, DOI: 10.1021/ja904375q)Michael Feasel图片来源:C&EN年龄:31出生地:美国德克萨斯州休斯顿毕业院校:美国马里兰大学巴尔的摩分校目前效力:美国陆军埃奇伍德化学生物中心人物小传或许很难想象,一位电影演员如何为化学工作者带来职业启蒙。1996年,Nicolas Cage在电影The Rock(中文译名:《勇闯夺命岛》《石破天惊》)中扮演的化学武器专家Stanley Goodspeed在执行毒气导弹拆解任务时的精彩表演为Michael Feasel带来了深远的影响。“尽管电影的表现手法略显夸张,但我了解政府机构确实存在这样一种职位”,Michael Feasel这样解释道。于是从大学时期开始,他便立下决心以后可以在国防军工单位从事相似的职业。本科阶段完成了毒理学与化学课程学习后,Michael Feasel入职美国陆军埃奇伍德化学生物中心,开始研究军事部队在战区交战时使用烟雾弹的成分对人体健康带来的影响。2012年,英国的化学武器研究团队破解了2002年俄罗斯军警及阿尔法小组在莫斯科剧院解除人质危机时所使用的秘密化学气体的成分,烟雾气体中包含两种阿片类合成药物卡芬太尼(Carfentanil)和瑞芬太尼(Remifentanil),这两种药效成分可以迅速麻醉表演厅内的所有人,有效歼灭绑匪结束对峙。但以往并没有人研究过这种阿片类合成药物在人体内的代谢过程,造成超过120名人质因麻醉过度身亡。另一方面,最近在美国出现了多起因摄入含有阿片类成分的海洛因或可卡因麻醉药物造成的死亡事件。这一研究结果不仅解开了Michael Feasel的谜团,与此同时让他意识到,研究这种阿片类药物对人体的毒性十分重要。于是在埃奇伍德化学生物中心工作的同时,Michael Feasel攻读了马里兰大学巴尔的摩分校的博士学位专门研究卡芬太尼在人体内的代谢途径,他发现这种阿片类药物的药效是吗啡的10000倍,控制不当的情况下容易造成过度给药,最终证明了卡芬太尼在人体内的代谢产物对人体带来的毒害作用。如今完成博士学位后,Michael Feasel还表示将继续研究其他阿片类合成药物对人体健康的影响。埃奇伍德化学生物中心的毒理学研究主管Christopher Whalley积极评价了Michael Feasel的工作,称这项研究将为限制使用阿片类合成药物提供重要的理论支持。研究概览图片来源:C&EN阿片类合成药物卡芬太尼的药效是吗啡的10000倍,十分容易过度给药。Michael Feasel发现了这种阿片类药物在人体内的肝脏代谢产物,并研究得出其作用机制。这对于医疗中控制给药剂量具有十分重要的指导意义。三篇代表论文:“Metabolism of Carfentanil, an Ultra-Potent Opioid, in Human Liver Microsomes and Human Hepatocytes by High-Resolution Mass Spectrometry” (AAPS J., 2016, DOI: 10.1208/s12248-016-9963-5)“Inhalation Toxicology of Riot Control Agents,” in Inhalation Toxicology, 3rd ed., ed. Harry Salem and Sidney A. Katz (Boca Raton, Fla.: CRC Press, 2015, 211–244, DOI: 10.1201/b16781-12)“Incapacitating agents,” in Salem and Katz, Inhalation Toxicology, 245–256, DOI: 10.1201/b16781-13Ashish Kulkarni图片来源:C&EN年龄:36出生地:印度本特尔布尔毕业院校:美国辛辛那提大学目前效力:美国哈佛医学院人物小传相比大多数人,Ashish Kulkarni起初选择从事化学研究的目的要单纯许多。他喜欢有机化学,碳原子之间可以通过不同的键合方式组成复杂多样的分子骨架,与此同时碳原子还可以与其他原子发生相互作用。年轻时他设想可以通过自己的想象设计出许多构型漂亮的分子,随后一场家庭变故让他最终确定了人生走向。他希望自己能够加入攻克癌症难题的研究队伍中,通过自己的努力,为那些像自己已故亲人一样罹患癌症的病人寻找治疗恶性肿瘤的解决方案。本科毕业后工作了三年,Ashish Kulkarni认为自己想要实现以上想法首先需要继续深造,于是来到美国辛辛那提大学攻读博士学位,研究生阶段的课题方向是合成复杂的糖类分子用于癌症相关的诊疗研究。在接触多聚糖的过程中,他逐渐掌握了根据生物体内的代谢过程指导设计糖类分子的方法。随后Ashish Kulkarni来到哈佛大学从事博士后研究,转而开始关注用于癌症免疫疗法的纳米粒子。尽管目前检测点抑制剂这种癌症免疫疗法对一部分癌症患者体内的肿瘤具有显著的疗效,但适用人群十分有限。目前研究人员一直在寻找一种理想的生物标记来监测治疗方法的效果。Ashish Kulkarni发展的方法则解决了这一问题,他设计了一种双功能纳米颗粒,一方面可以激活免疫系统,与此同时还可对药物是否起效进行实时监测。其作用机制如下,具有聚合物骨架结构的纳米颗粒同时与药物检测点抑制剂以及报告分子相连,报告分子可被细胞凋亡相关的酶释放。如果药物起效,导致细胞死亡的过程会释放出报告分子,医生就可以快速了解患者是否对该治疗手段作出响应。今年秋天,Ashish Kulkarni将在麻省大学阿默斯特分校拥有自己的研究室,他计划进一步发展免疫诊疗纳米粒子并尽快推向临床水平的研究。如果临床测试成功,他还希望自己可以创立一家公司实现这种技术的应用转化,从而服务于更多的癌症患者,早日攻克癌症这一棘手的难题。研究概览图片来源:C&ENAshish Kulkarni设计的双功能纳米颗粒同时包含检测点抑制剂与报告分子,当癌细胞凋亡时,相应的酶可释放出报告分子,从而实现治疗过程的实时监测。三篇代表论文:“Combining Immune Checkpoint Inhibitors and Kinase-Inhibiting Supramolecular Therapeutics for Enhanced Anticancer Efficacy” (ACS Nano, 2016, DOI: 10.1021/acsnano.6b01600)“Algorithm for Designing Nanoscale Supramolecular Therapeutics with Increased Anticancer Efficacy” (ACS Nano, 2016, DOI: 10.1021/acsnano.6b00241)“Reporter Nanoparticle That Monitors Its Anticancer Efficacy in Real Time” (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2016, DOI: 10.1073/pnas.1603455113)Staff Sheehan图片来源:C&EN年龄:28出生地:美国罗德岛州普罗维登斯毕业院校:美国耶鲁大学目前效力:Catalytic Innovations公司人物小传很多热血青年都怀揣着创业的梦想,而任重道远,坚持的过程总需要付出加倍的努力和艰辛。Staff Sheehan也是一名创业者,早年自学编程,在攻读研究生以前,他曾创办了两家编程技术公司。所以不难想象,如今28岁的他利用研究生阶段积累的电化学研究经验又创建了自己的研发公司Catalytic Innovations,大胆涉足催化研究领域。早在高中时期,Staff Sheehan十分喜欢学习地球气候变化的相关知识,那时他了解到二氧化碳的日益排放所带来的温室效应将加剧全球的变暖速度,懵懂地希望自己可以发明一种有效转化二氧化碳的装置来解决这一问题。于是Staff Sheehan在步入波士顿学院开始本科的学习时,大学一年级便来到王敦伟教授的实验室,参与能源转化与存储的新型材料研究工作。研究生阶段,Staff Sheehan又师从美国耶鲁大学的Charles Schmuttenmaer教授,在其指导下以金包覆的纳米粒子改善染料敏化太阳能电池的性能,并利用这种电池设计人工光合作用。他还与Gary Brudvig和Paul Anastas教授合作发展了水分解催化剂高效催化水的析氧反应。作为Catalytic Innovations公司的合伙人,Anastas十分欣赏Staff Sheehan,评价他拥有将基础科学研究转化为现实应用的超能力。如今创立了自己的公司,Staff Sheehan致力于研发用于金属冶炼与石油工业生产的电化学催化剂,并依托Strem化学试剂公司销售生产的铱催化剂。此外,他还希望实现太阳能燃料电池的商品化。他们设计的高效催化剂是太阳能燃料电池的核心组成部分,这种电池可仅以水和二氧化碳作为原料,在太阳能的作用下转化为燃料及其他高附加值的化学品。尽管目前他们发展的太阳能燃料转化装置在实验室条件下表现出卓越的性能,但受到种种因素的限制仍需开展进一步研究以扩大生产规模。研究概览图片来源:C&ENStaff Sheehan设计了一种太阳能燃料转化装置,可借助太阳能转化产生的电子,分别利用两种电极催化剂将水和二氧化碳转化为乙醇燃料。他们还希望将这一模型商品化并进一步用于制备其他燃料和化学品。三篇代表论文:“Commercializing Solar Fuels within Today’s Markets” (Chem., 2017, DOI: 10.1016/j.chempr.2017.06.003)“A Molecular Catalyst for Water Oxidation That Binds to Metal Oxide Surfaces” (Nat. Commun., 2015, DOI:10.1038/ncomms7469)“Selective Electrochemical Oxidation of Lactic Acid Using Iridium-Based Catalysts” (Ind. Eng. Chem. Res., 2017, DOI: 10.1021/acs.iecr.6b05073)内容编译自:http://talented12.cenmag.org/(本文由夜若岚尘供稿)

来源: X-MOL 2017-08-26

2017年度第十届“谈家桢生命科学奖”候选名单公示

为了促进我国生命科学、医学、药学及相关领域的科技进步和产业发展,促使生物技术产业的领军人物不断涌现,经国家科技部批准设立“谈家桢生命科学奖”。2017年度“谈家桢生命科学奖”按照《谈家桢生命科学奖章程》和《谈家桢生命科学奖评选办法》开展工作,共收到82份申请材料,经谈家桢生命科学奖管理办公室的资格审查,共有82位申请人推荐材料符合“谈家桢生命科学奖”申报条件。其中成就奖申请者共16人;临床医学奖申请者共11人;产业化奖申请者共7人;创新奖申请者共48人。通过专家函评,评审专家委员会会议评审,评选出2位“谈家桢生命科学成就奖”候选人、2位“谈家桢临床医学奖”候选人、1位“谈家桢生命科学产业化奖”候选人和9位“谈家桢生命科学创新奖”候选人。具体名单如下。谈家桢生命科学成就奖候选名单:邓子新,男,中国科学院院士;上海交通大学生命科学技术学院院长、教授。武维华,男,中国科学院院士;中国农业大学生物学院教授。谈家桢临床医学奖候选名单:王宁利,男,首都医科大学附属北京同仁医院院长,主任医师,教授。张学军,男,安徽医科大学第一附属医院主任医师,教授。谈家桢生命科学产业化奖候选名单:李校堃,男,温州大学校长、教授。谈家桢生命科学创新奖候选名单:李红良,男,武汉大学基础医学院院长,教授。李国红,男,中国科学院生物物理研究所研究员。张令强,男,军事医学科学院放射与辐射医学研究所研究员。陈玲玲,女,中科院上海生科院生化与细胞所研究员。罗敏敏,男,清华大学生命科学学院教授。高宁,男,北京大学生命科学学院教授。高彩霞,女,中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员。颉伟,男,清华大学生命科学学院研究员。傅向东,男,中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员。http://www.caps-china.org/news.php?id=426

来源: X-MOL 2017-08-09

英国皇家化学会“Top 1% 高被引中国作者”榜单 (3)

本文转载自微信公众号“RSC英国皇家化学会”,已获得授权。为彰显中国作者对国际化学研究领域的突出贡献,英国皇家化学会对旗下四十多本期刊发表论文的引用情况进行统计,将 2014、2015 年发表的文章在 2016 年的被引次数在所属领域全球排名前1% 的名单进行筛选,整理出通讯作者第一单位是中国机构的作者名单。本期推送为系列推送的第三辑,列出在“分析化学”、“生物化学”、“能源与可持续”、“无机化学”、“有机化学与药物化学”、“物理化学”等领域被引排名进入全球前 1% 的中国作者名单(包括来自港台地区的作者)。作者名单排名不分先后;以英文名为准,中文名供参考分析化学Dr Dan DuCentral China Normal University杜丹,华中师范大学Dr Hui FengZhejiang Normal University丰慧,浙江师范大学Dr Xinhua ZhongEast China University of Science and Technology钟新华,华东理工大学Mrs Guiqiu ChenHunan University陈桂秋,湖南大学生物化学Dr Guowei LeJiangnan University乐国伟,江南大学Dr Shao LiTsinghua University李梢,清华大学Dr Yu-Dong CaiShanghai University蔡煜东,上海大学Professor Bin LiuHarbin Institute of Technology(ShenZhen)刘滨,哈尔滨工业大学(深圳)能源与可持续Dr Baohong LiuFudan University刘宝红,复旦大学Dr Dapeng CaoBeijing University of Chemical Technology曹达鹏,北京化工大学Dr Feng YanSoochow University严锋,苏州大学Dr Hui-Ming ChengInstitute of Metal Research, CAS成会明,中科院金属所Dr Jiaguo YuWuhan University of Technology余家国,武汉理工大学Dr Jian-Rong Jeff LiBeijing University of Technology李建荣,北京理工大学Dr Liduo WangTsinghua University王立铎,清华大学Dr. Dan WangInstitute of Process Engineering, CAS王 丹,中科院过程所Dr Qiang WangBeijing Forestry University王强,北京林业大学Professor Chia-Wen (Kevin) WuNational Taiwan University吳嘉文,台湾大学Dr Shihe YangHong Kong University of Science and Technology杨世和,香港科技大学Dr Xinhe BaoDalian Institute of Chemical Physics, CAS包信和,中科院大连化物所Dr Yongfang LiInstitute of Chemistry, CAS李永舫,中科院化学所Dr Yuliang CaoWuhan University曹余良,武汉大学Professor Lin FengTsinghua University冯琳,清华大学Professor Xinchen WangFuzhou University王心晨,福州大学无机化学Dr Xinguo ZhangGuangxi University张信果,广西大学有机化学与药物化学Dr Feng-Ling QingShanghai Institute of Organic Chemistry, CAS卿凤翎,中科院上海有机所Dr Guoqiang FengCentral China Normal University冯国强,华中师范大学Dr Jie WuFudan University吴劼,复旦大学Dr Long YiBeijing University of Chemical Technology易龙,北京化工大学Dr Renhua FanFudan University范仁华,复旦大学Dr Weiping SuFujian Institute of Research on the Structure of Matter, CAS苏伟平,中科院福建物构所Dr Wing Yiu YuHong Kong Polytechnic University余永耀,香港理工大学Dr Xiaoming FengSichuan University冯小明,四川大学Dr Yuhong ZhangZhejiang University张玉红,浙江大学Dr Zhen YangPeking University杨震,北京大学Dr Zhiping LiRenmin University of China李志平,中国人民大学Mr Cai ZhangChongqing Vocational Insitute of Safety & Technology张财,重庆安全技术职业学院Professor Qilong ShenShanghai Institute of Organic Chemistry, CAS沈其龙,中科院上海有机所Professor You HuangNankai University黄有,南开大学物理化学Dr Dengsong ZhangShanghai University张登松,上海大学Dr Dennis Y.C. LeungThe University of Hong Kong梁耀彰,香港大学Dr Deyue YanShanghai Jiao Tong University颜德岳,上海交通大学Dr Jian LiNorthwest Normal University李 健,西北师范大学Dr Jianmin SunHarbin Institute of Technology孙建敏,哈尔滨工业大学Dr Liang-Nian HeNankai University何良年,南开大学Dr Minghua LiuChinese Academy of Sciences刘鸣华,中科院化学所Dr Ping LiuFuzhou University刘平,福州大学Dr Tingjun HouSoochow University侯廷军,苏州大学Dr Wen-Bin CaiFudan University蔡文斌,复旦大学Mr Jun PuAnhui Normal University濮军,安徽师范大学Professor Caiting LiHunan University李彩亭,湖南大学Professor Gang SuUniversity of Chinese Academy of Sciences苏刚,中国科学院大学Professor  Jilin University李建忱,吉林大学Professor Rui ZhangZhengzhou University张锐,郑州大学Professor Yi-Jun XuFuzhou University徐艺军,福州大学相关领域期刊以上高引用作者的统计结果,是基于在以下期刊发表的论文。分析化学生物化学能源与可持续无机化学有机化学与药物化学物理化学

来源: X-MOL 2017-08-07

X-MOL盘点:7月前沿科研成果精选

X-MOL团队从上月报道过的Nature、Science、Nature Chemistry 和JACS 等杂志的研究论文中,精选部分有意思的科研成果,以馈读者。图片来自网络(一)八面玲珑纳米疫苗,肿瘤无处逃!Nat. Nanotech., DOI: 10.1038/nnano.2017.52原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):A STING-activating nanovaccine for cancer immunotherapy免疫治疗无疑是当下最热门最前沿的癌症治疗方法,而纳米颗粒介导的纳米疫苗是其中一个越来越重要的研究领域。目前研究表明小于50 nm的纳米颗粒更容易富集在淋巴结,但是迄今为止很少有50 nm以下的纳米颗粒可以在无佐剂的情况下促进抗原呈递并刺激固有免疫反应。近日,来自美国德克萨斯大学西南医学中心的高金明教授和美国国家科学院院士陈志坚教授等人发现,一种由酸度响应聚合物组成的纳米颗粒(PC7A)与抗原组成的简单复合物尺寸效应促进其淋巴结富集,而pH响应性促进抗原的胞质输送及交叉呈递,还可以通过激活Ⅰ型干扰素刺激因子(STING)刺激产生Ⅰ型干扰素,从而显著增强该纳米疫苗的抗癌效应。(二)低成本电催化剂,高效高选择性催化CO2还原为CONat. Energy, DOI: 10.1038/nenergy.2017.87原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Solar conversion of CO2 to CO using Earth-abundant electrocatalysts prepared by atomic layer modification of CuO人工光合作用是最近几年最热门的研究领域之一,利用太阳能将二氧化碳(CO2)转化为其他更有价值的化合物,兼顾温室气体过量排放导致的环境挑战和化工生产的经济收益,可以预见在将来也会是科学家们争相研究的方向。在过去的几年,铜基电催化剂得到了大家的广泛关注,但是总的来说,目前基于纯铜的电催化剂的性能还是较低,并且产物分布非常复杂,选择性不高。最近,瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)Michael Grätzel教授和罗景山(Jingshan Luo)博士报道了一种简单的方法对CuO纳米线进行表面修饰——通过原子层沉积(ALD)在CuO纳米线上修饰SnO2纳米粒子,显著提高CuO纳米线阵列的电催化还原CO2的性能。而且,修饰后的CuO纳米线催化CO2还原绝大部分产物是CO,选择性超高。另外,由于这种电催化剂来源于地球含量丰富的金属元素,成本明显降低。(三)蛋的形状千变万化,关鸟啥事?Science, DOI: 10.1126/science.aaj1945原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Avian egg shape: Form, function, and evolution为什么鸟蛋会演化出这么多不同的外形?这个问题的答案或许能揭开鸟类的演化之谜。美国哈佛大学、普林斯顿大学的科学家领导的一支国际研究团队为了寻找这一问题的答案,采用数学、物理学和生物学方法,测量了约1,400种鸟类共49,175枚鸟蛋的形状,并建立了模型来解释蛋膜是如何决定蛋体形状的。利用系统发育模型,研究者发现蛋的形状和成鸟的飞行能力有关,换句话说鸟类对飞行的适应可能是鸟蛋形状改变的驱动力。蛋膜在鸟蛋形状形成过程中扮演着重要角色,作者观测了不同鸟蛋两极间之间膜的厚度变化,并依据这些数据建立了数学模型。他们认为,鸟蛋的不同形态正是基于蛋膜厚度和组成的多变性,施加在膜上压力不均匀,鸟蛋的形态才如此多变。作者还分析了不同蛋的形状与不同鸟类筑巢形式、筑巢位置、产卵数、饮食和飞行能力的联系,他们发现鸟类的飞行能力是影响鸟蛋形态的主要因素。鸟类之所以能飞行,除了因为有轻巧的骨骼和有力的翅膀,身体的流线型也很重要。为了保持体型,善飞的鸟让蛋变得更不对称且更接近于椭球形。这样的话,雌鸟就能在不增加蛋宽度的前提下使鸟蛋的体积最大化,它们的输卵管也可以非常狭窄。(四)如何在CGMP规范下安全高效地制备千克级抗癌药?Science, DOI: 10.1126/science.aan0745原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Kilogram-scale prexasertib monolactate monohydrate synthesis under continuous-flow CGMP conditions大多数药物的工业化生产是分批制备的,通过增加规模以尽可能低的成本生产尽可能多的符合要求的药物。但这种大规模制备方法也有尴尬之处,候选药物一旦进入临床试验阶段,所需的量往往会由克级暴涨到千克级,不过就算是千克级,对于适合大规模制备的设备来说也还是太少了些。另外,对于一些个性化疗法来说,所需药物的量也不适合进行工业化的大规模制备。药物研发和个性化疗法的发展促使药物制造业从传统的批处理生产向更灵活的连续过程转变。近日,制药巨头礼来公司(Eli Lilly)的研发人员Kevin P. Cole等人报道了在CGMP(current good manufacturing practices)规范下进行的小体积连续流动千克级化合物制备,他们生产了24千克的化疗候选药物——prexasertib单乳酸盐单水合物,以满足临床试验的需求。通过在实验室的通风橱中使用连续的小型反应装置、萃取装置、旋蒸仪、结晶仪和过滤装置,以8个连续的单元操作,每天大约生成3千克的目标产物。相比于分批生产,连续过程的安全性更好,反应及纯化的收率和选择性也得到了提高。另外,连续生产过程的每个阶段都与质量控制系统相连,符合CGMP规范。(五)穿过你的黑发的我的光Adv. Mater., DOI: 10.1002/adma.201700256原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Selective Coloration of Melanin Nanospheres through Resonant Mie Scattering头发的结构包括无规分布在角蛋白外层的黑色素颗粒,而黑色素(melanin)主要包括三种类型:褐真色素(brown eumelanin)、黑真色素(black eumelanin)、褐黑素(pheomelanin),它们具有不同的吸收光谱,可以分别赋予头发金色、黑色和红色。就算是黑发,在强烈的太阳光下会表现出不同的颜色。韩国科学技术院(KAIST)的Shin-Hyun Kim等人合成了不同尺寸的类似黑色素的聚多巴胺纳米颗粒,研究它们在弱光和强光下不同介质中的颜色,并揭示了背后的机制及提出了可能的应用方向。研究人员认为在强光下不同尺寸纳米颗粒的共振米氏散射(resonant Mie scattering)决定了分散液的颜色,而对可见光的强吸收则抑制了多次散射,这使得共振米氏散射占据了决定性的地位。研究者将类黑色素聚多巴胺纳米颗粒制成了“墨水”,这种墨水在普通光照下呈现黑色但在强光下会呈现出不同的颜色,通过不同图案的掩模及紫外光固化过程,研究者们用这种墨水在基底上呈现出了不同的图案。这在防伪领域具有非常光明的应用前景。(六)震惊!Cell杂志惊现化学类文章Cell, DOI: 10.1016/j.cell.2017.06.025原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Development of a Novel Lead that Targets M. tuberculosis Polyketide Synthase 13美国德克萨斯A&M大学James C. Sacchettini 教授团队前期发现了抗结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)的活性化合物TAM1,并且证明了聚酮合酶13(Polyketide Synthase 13,PKs13)是该化合物的直接作用靶点。作者发现TAM1耐药的突变株中,PKs13的硫酯酶(TE)结构域中都能找到突变氨基酸。作者先选用生化反应来评价TAM1对PKs13-TE具有抑制作用,并且明确作用强度(IC50 = 0.26 μM);然后根据X-Ray共晶结构,详细解析了TAM1与PKs13-TE的精确作用形式。进行了一系列优化得到化合物TAM16,这个化合物的理化性质、药代性质、安全性、有效性都非常优秀,对耐药性菌株也有很好的抑制作用。(七)分子Borromean环:从艺术到应用Chem, DOI: 10.1016/j.chempr.2017.06.006原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Molecular Borromean Rings Based on Dihalogenated Ligands 互锁型分子结构是指分子间不以共价键形式互相连接,而是通过各种分子间弱作用力相互穿插、扣锁的分子结构。这类特殊分子的结构十分具有艺术感,在拓扑学上具有重要的意义。而在此基础上发展的分子机器,更是受到了2016年诺贝尔化学奖的垂青。在互锁型分子家族中,一个具有挑战性的课题就是分子Borromean环的合成。所谓Borromean环,是指三个环互相穿插在一起,但是任意两个环之间没有任何的扣锁现象。最近,复旦大学的金国新课题组报道了一系列基于二卤代配体的分子Borromean环,并发现卤代原子对分子Borromean环结构的形成有不可取代的作用,而且不同的卤代原子可以调控环与环之间的作用力。利用这一特性,他们实现了不同二卤代苯对一系列分子Borromean环的选择性拆分,在此基础上,概念性地提出了一种利用分子Borromean环对多种二卤代苯逐一分离的方法。(八)崔屹教授找到了比金属锂电极更好的选择Nat. Nanotech., DOI: 10.1038/nnano.2017.129原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Air-stable and freestanding lithium alloy/graphene foil as an alternative to lithium metal anodes美国斯坦福大学的崔屹教授等人发明了一种锂合金/石墨烯纳米结构材料作为锂离子电池负极,与金属锂负极相比更稳定,更有希望提高电池的容量和使用寿命,前景更加光明。崔屹教授团队的方案是选用锂合金LixM(M = Si、Sn、Al)与石墨烯的纳米结构材料做负极,先制备了锂合金LixM的纳米颗粒,随后将其与石墨烯片层、嵌段聚合物SBS在甲苯中混合成浆料,通过滚涂、干燥等工序后,很容易就得到了大面积且无衬底的独立箔状材料,具有非常良好的柔性。这种箔状材料呈现独特的纳米结构——石墨烯层之间紧密包裹着锂合金纳米颗粒。由于石墨烯层的疏水性、低气体渗透性和抗氧化性,这种纳米结构保护了其中的锂合金纳米颗粒,使得这种材料具有良好的空气稳定性。这种纳米结构材料的体积比容量达到∼2,000 mAh•cm−3,已经接近了金属锂的理论值2,061 mAh•cm−3。并且,由于这种复合材料中LixM合金纳米颗粒被限制在石墨烯层之间,能够有效解决困扰金属锂电极多年的体积膨胀变化以及枝晶生长等问题,石墨烯层还可以有效防止副反应发生。正因如此,这种纳米结构材料作为负极在测试中表现出了良好的循环性能和倍率性能。研究者分别使用不含锂的高容量正极材料V2O5和S,测试了全电池的性能。结果发现,不但比容量较高,而且石墨烯包覆锂合金纳米颗粒的结构还可以抑制多硫化合物的溶解,提高电池的循环稳定性。(九)你能做到的,我也能做到Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201705738原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Stabilizing Otherwise Unstable Anions with Halogen Bonding在分子R-X中,卤原子X通常由于较高的电负性而带负电。R-X键“攫取”了此σ键方向上大部分的电子云密度,导致X在σ键的另一端形成了一个带正电的区域,即σ-hole。其特殊之处就在于在一个净带电为负的卤原子上有一个带正电的区域。带正电的σ-hole和其他带负电的物种如孤对电子、负离子之间的静电吸引被称为卤键。不难看出,卤键和氢键的本质相同,都是正电荷和负电荷的静电吸引。由于上述氢键和卤键的相似性,美国加州理工学院化学化工分部的张新星博士和美国约翰霍普金斯大学化学系的Kit Bowen教授团队提出在原子分子层面上设计新型卤键的基本想法:凡是氢键能做到的,卤键也能做到。在现有的研究中,稳定不能单独存在的不稳定负离子是氢键已经做到而卤键还尚未做到的。该团队在反复筛选后采用了电子亲和能为-0.01 eV的吡嗪(Pz)分子,并使用溴苯(BrPh)作为σ-hole的供体。Pz-的一个氮原子和一个溴苯分子生成第一个卤键,EA即被拉正到0.15 eV;第二个氮原子和第二个溴苯分子生成第二个卤键,EA被提高到0.32 eV。(十)生活没规划,不如一只鸦Science, DOI: 10.1126/science.aam8138原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Ravens parallel great apes in flexible planning for tool-use and barteringScience 上发表的一篇文章表明乌鸦一样有规划能力。为了揭开乌鸦规划能力之谜,瑞典隆德大学认知生物学家Mathias Osvath和Can Kabadayi给乌鸦设计了一些题目(这些题目也曾被用来测试猿类的规划能力)。他们先是训练5只乌鸦利用椭圆形石头工具打开装有食物的箱子。后来,这些鸟儿还学会了以货易货,用这种工具交换更有价值的东西。在一系列试验中,研究人员不断改变游戏规则——改变奖励出现的时间以及鸟儿为获得它们而不得不做的事情。在长达17个钟头的测试时间里,这5只乌鸦表现得相当给力,无论那只代表奖励的箱子有没有出现在眼前,它们总能挑出正确的工具。而在一项试验中,除了石头工具和其他一些东西,这些鸟儿甚至需要面对直接的诱惑——一小块食物,要知道最后的“大奖”也不过是一块更大的食物。令人啧啧称奇的是,差不多有四分之三的乌鸦抵御住了诱惑,选择了石头工具,这意味着:为了获得一块更大的食物,它们大多数会选择等待15分钟,而不是拿走小一点的食物享用了事。随后,研究人员发现,这些乌鸦能意识到这种“延迟满足”带来的结果——迄今为止,只在人类中得到过证实。当乌鸦只须等上几秒钟就能得到奖励箱子时,它们全都会等着,一个不落。本项研究为理解智能行为的进化提供了一块重要拼图,有理由相信,对于鸟类和哺乳动物认知能力的进一步研究(从脑解剖和脑功能等角度),将有助于揭示其中更多的奥秘。

来源: X-MOL 2017-08-05

英国皇家化学会“Top 1% 高被引中国作者”榜单 (2)

本文转载自微信公众号“RSC英国皇家化学会”,已获得授权。为彰显中国作者对国际化学研究领域的突出贡献,英国皇家化学会对旗下四十多本期刊发表论文的引用情况进行统计,将 2014、2015 年发表的文章在 2016 年的被引次数在所属领域全球排名前1% 的名单进行筛选,整理出通讯作者第一单位是中国机构的作者名单。本期推送为系列推送的第二辑,列出在“材料”领域被引排名进入全球前 1% 的中国作者名单(包括来自港台地区的作者)。‍作者名单排名不分先后;以英文名为准,中文名供参考Dr Baoquan SunSoochow University孙宝全,苏州大学Dr Cai-Ling XuLanzhou University徐彩玲,兰州大学Dr Chang-Sheng ZhaoSichuan University赵长生,四川大学Dr Cheng Zhi HuangSouthwest University黄承志,西南大学Dr Dechun ZouPeking University邹德春,北京大学Dr Fan DongChongqing Technology and Business University董帆,重庆工商大学Dr Guijiang ZhouXi'an Jiaotong University周桂江,西安交通大学Dr Heyou HanHuazhong Agricultural University韩鹤友,华中农业大学Dr Hongjing WuNorthwestern Polytechnical University吴宏景,西北工业大学Dr Hu LinHefei Institutes of Physical Sciences, CAS胡林,中科院合肥物质所Dr Huaming LiJiangsu University李华明,江苏大学Dr Huanghao YangFuzhou University杨黄浩,福州大学Dr Huan-Ming XiongFudan University熊焕明,复旦大学Dr Hui XuJiangsu University许晖,江苏大学Dr Ji-Jun ZouTianjin University邹吉军,天津大学Dr Jinying YuanTsinghua University袁金颖,清华大学Dr Jwo-Huei JouNational Tsing Hua University周卓煇,清华大学(台湾)Dr Lizhi ZhangCentral China Normal University张礼知,华中师范大学Dr Lei WangNorthwestern Polytechnical University王雷,西北工业大学Dr Mao-Sheng CaoBeijing Institute of Technology曹茂盛,北京理工大学Dr Peng MiaoSuzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology, CAS缪鹏,中科院苏州医工所Dr Pengfei WangTechnical Institute of Physics and Chemistry, CAS汪鹏飞,中科院理化所Dr Quan-Hong YangTsinghua University杨全红,清华大学Dr Shenglin XiongShandong University熊胜林,山东大学Dr Shenmin ZhuShanghai Jiao Tong University朱申敏,上海交通大学Dr Tianxi LiuFudan University刘天西,复旦大学Dr A L Roy VellaisamyCity University of Hong Kong華禮生,香港城市大学Dr Wei Huang, Dr Yanwen MaNanjing University of Posts & Telecommunications黄维、马延文,南京邮电大学Dr Wenguang LiuTianjin University刘文广,天津大学Dr Xiaowei ZhanPeking University占肖卫,北京大学Dr Xiaoyong ZhangNanchang University张小勇,南昌大学Dr Xike GaoShanghai Institute of Organic Chemistry, CAS高希珂,中科院上海有机所Dr Yan YuUniversity of Science and Technology of China余彦,中国科学技术大学Dr Yuanzhi ChenXiamen University陈远志,厦门大学Dr Zhi YangShanghai Jiao Tong University杨志,上海交通大学Professor Aiguo HuEast China University of Science and Technology胡爱国,华东理工大学Professor Baibiao HuangShandong University黄柏标,山东大学Professor Maochun HongFujian Institute of Research on the Structure of Matter, CAS洪茂椿,中科院福建物构所Professor Shujiang DingXi'an Jiaotong University丁书江,西安交通大学Professor Tian-Ling RenTsinghua University任天令,清华大学Professor Wei JiangNanjing University of Science and Technology姜炜,南京理工大学Professor Xiandeng HouSichuan University侯贤灯,四川大学Professor Xiang-Ke WangSoochow University王祥科,苏州大学Professor Xiangmin MengTechnical Institute of Physics and Chemistry, CAS孟祥敏,中科院理化所Professor Xiao-Chen DongNanjing Tech University董晓臣,南京工业大学Professor Xuping SunSichuan University* 孙旭平,四川大学(现工作单位)*Professor Xutang TaoShandong University陶绪堂,山东大学Professor Yihua ZhuEast China University of Science and Technology朱以华,华东理工大学Professor Yong WangShanghai University王勇,上海大学Professor Yuan-Hsiang YuFu Jen Catholic University游源祥,輔仁大學Professor Yunhui HuangHuazhong University of Science and Technology黄云辉,华中科技大学Professor Zhiyong TangThe National Center for Nanoscience and Technology唐智勇,国家纳米科学中心Professor Zhuang LiuSoochow University刘庄,苏州大学Professor Guang Hua CuiHebei United University崔广华,河北联合大学“材料”领域期刊以上高引用作者的统计结果,是基于在以下期刊发表的论文。

来源: X-MOL 2017-08-04
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