合成与性质研究

近年来，基于流动化学迅猛发展起来的智能化和自动化合成化学设备及微化工技术正让传统实验室工作模式和生产方式发生着翻天覆地的变化，引导合成化学向小型化、智能化和连续化方向发展，如何更好地应用流动化学技术成为现阶段科研工作者寻求创新的技术突破口。在药物研发和生产的合成化学中，通常要经过合成路线设计和筛选、工艺优化（选择工艺简单和收率较高的合成条件）、中试和放大批量生产几个典型的阶段。如何设计和筛选合理的合成路线是开展合成化学研究的开始工作，也是最重要和最耗时的步骤，需要反复试验调整方案。使用传统的合成化学方式，在每一个阶段都费时费力，对科研工作者的体力、脑力和管理都是很大的挑战。如何进行工艺优化，选择好的反应条件，提高目标化合物的收率，对后续的中试和生产放大至关重要。理论上，筛选的反应越多，那么得到良好条件和良好产率的可能性也就越大。这意味着要耗费大量的时间、精力、试剂和金钱，实际应用中很难找到良好反应条件和收率。进行至放大批量生产阶段时，传统合成化学研究中，在得到优化反应条件后，必须经过中试才能实现最终的生产放大，期间还有各种不确定性因素导致转化风险高，但如今在制药领域，基于微反应技术的连续流动合成方法依据数量放大原则，可以省掉中试步骤，直接实现从小试到生产放大。流动化学对传统化学合成是一种创新性方法，与经典的药物合成工艺结合具有独特的优点和前景，快速交换的合成反应中也取得越来越多的突破。为了帮助制药、化工企业抓住关键技术，欧世盛（北京）科技有限公司邀请到沈阳药科大学药物化学专业教授孙铁民，讲解如何攻克及解决小试中试放大技术与工艺薄弱环节，解决存在的困惑和普遍问题，进而助推产业升级。孙铁民教授主要研究方向抗结核药物和降血糖药物设计与活性研究，手性药物的工业化研究，计算化学在药学领域的应用研究。流动化学在药物合成中的应用。已经与医药企业开发数十个品种并实现产业化。孙铁民教授将分享如何利用流动化学技术，进行药物合成领域的研究；如何解决药物合成工艺的技术问题；如何实现从传统控制反应活性中间体，实现高效率、高选择性的反应；如何通过微流控的药物合成工艺向流动化学合成工艺的转化问题，加速流动化学在药物合成领域的应用和开发… … 热点问题。微反应流动化学技术云上公益课堂由欧世盛科技冠名，联合国药励展在API制药家线上学习平台推出，新一期课程将于6月6日上线，欢迎扫码报名。课程名称流动化学在药物合成领域的研究课程时间6月6日 19:30课程目录01如何利用流动化学技术，进行药物合成领域的研究02如何解决药物合成工艺的技术问题03如何实现从传统控制反应活性中间体，实现高效率、高选择性的反应04如何通过微流控的药物合成工艺向流动化学合成工艺的转化问题05如何加速流动化学在药物合成领域的应用和开发课程讲师孙铁民沈阳药科大学药物化学专业教授（二级）博士研究生导师讲师简介● 孙铁民，沈阳药科大学药物化学专业教授（二级），博士研究生导师；● 曾获辽宁省教学名师，辽宁省普通高等学校专业带头人（制药工程专业）等荣誉；● 获国家教学成果二等奖、辽宁省教学成果二等奖；● 为国家实验教学示范中心药学实验教学中心负责人、国家精品课程《药物化学》负责人，国家双语教学示范课程《药物化学》及国家精品课程《药学概论》《化学制药工艺学》主要完成人；● 国家高等学校特色专业制药工程专业负责人，辽宁省本科示范专业，制药工程专业负责人；● 主编和参编国家规划教材20余部，获得教育部全国普通高等学校教材二等奖、全国高等学校医药教材一等奖等奖项；●《中国药物化学》，《沈阳药科大学学报》，《中国医科大学学报》编委和《中南药学》等杂志副主编；● 已经培养硕士研究生120余名，博士研究生近20余名；● 近10年发表研究文章100余篇，其中SCI 60余篇；● 曾主持“十五”重大专项、国家自然基金面上项目等5项；● 孙铁民教授主要研究方向抗结核药物和降血糖药物设计与活性研究，手性药物的工业化研究，计算化学在药学领域的应用研究。流动化学在药物合成中的应用。已经与医药企业开发数十个品种并实现产业化。

近日, 南方科技大学物理系、量子科学与工程研究院副教授林君浩课题组与国内外研究团队合作，围绕二维功能性材料的微观结构，在力学与磁学性质中的构效关系研究中取得系列研究进展，相关成果分别在Advanced Science, Nature Electronics和Advanced Materials期刊上发表。二维材料由于其独特的结构和丰富的性质，不仅为探索奇异的物理现象提供了理想的平台，也为下一代电学、光学器件的研发提供了坚实的基础。在原子尺度上理解二维材料的构效关系，是深入理解其理化性质，推动器件研发的关键，另外，还能够指导材料设计，通过结构调控实现材料物性转变或者性能提升。比如，研究人员在蓬勃发展的缺陷工程研究中发现，有目的的在二维材料中引入特殊的缺陷结构，能够实现对二维材料载流子浓度、光学带隙、偶极矩等的连续调节。受益于微纳加工技术的发展，离子束和电子束处理可以在一定范围内实现缺陷尺寸和浓度的连续调控。然而，在周期晶格中引入的缺陷结构会如何影响二维材料的宏观力学性能，尤其是在施加载荷和应力工作环境下的材料失效机制等方面的研究相对匮乏。因此，建立缺陷结构、浓度与二维材料力学行为之间的相关性具有重要的意义。有鉴于此，林君浩研究团队使用氦离子电镜的氦和镓离子刻蚀，在悬浮的单层MoS2中分别产生高密度的硫（S）空位和MoSn空位，协同AFM纳米压痕技术与STEM原子结构表征，揭示了不同类型和浓度的点缺陷对单层MoS2杨氏模量、断裂强度等力学性能和原子尺度的断裂行为的影响。研究人员通过分析裂纹原子结构发现引入的原子缺陷加剧了裂纹的偏转或分叉，缩短了裂纹传播距离，结合分子动力学模拟发现这种改变源于缺陷引起的晶格对称性破坏，改变了角刚度和局域应变分布，导致键能的各向异性在断裂过程中出现众多不同转向的微裂纹，最终提高了断裂过程中的能量释放率，提升了MoS2的断裂韧性。基于以上结果，研究团队最终提出了一种通过缺陷诱导裂纹钝化、抑制裂纹扩展的断裂增韧机制。相关论文以“Engineering the crack structure and fracture behavior in monolayer MoS2 by selective creation of point defects”为题，发表在期刊Advanced Science上。南科大物理系博士生王刚，中南大学副教授王云鹏为论文第一作者，林君浩为唯一通讯作者，南科大为论文第一单位。图1. 单层MoS2分子膜中不同缺陷结构导致的力学参数和断裂行为差异。 二维材料的结构除了可以通过后处理调控外，也能通过改变生长参数，在合成时实现调控或新的结构组装。南科大林君浩团队和新加坡南洋理工大学教授刘政、北京理工大学教授周家东以及哈尔滨工业大学教授李兴冀团队合作，使用化学气相沉积 (CVD) 法，通过调控反应温度和降温速率，实现了新型二维磁性材料Cr5Te8的相调控，成功合成出三方相和单斜相的Cr5Te8纳米片。通过选区电子衍射以及高分辨HAADF-STEM成像，精确确定出Cr原子层间因插层位置不同而引起的相结构变化，从而证实了Cr5Te8自插层体系相结构的可调性。与此同时，研究人员结合磁性测试及理论计算，揭示了相结构对磁有序的显著影响，通过控制相结构和厚度，可以获得高达200K的居里温度。另外，研究团队还发现结构更无序的单斜相Cr5Te8存在巨大的反常霍尔效应（σAHE ~ 650 Ω-1cm-1，θAHE ~ 5%）。该研究为二维磁性材料的可控和规模化合成提供了一条新途径，并揭示了Cr5Te8纳米片在磁电和自旋电子器件应用方面的巨大前景。相关论文以“Phase engineering of Cr5Te8 with colossal anomalous Hall effect”为题发表在学术期刊Nature Electronics上，南洋理工大学汤碧珺、王小伟博士，南科大博士后韩梦娇（现为松山湖国家实验室副研究员），哈工大徐晓东博士为论文共同第一作者，刘政、周家东、李兴冀、林君浩为论文共同通讯作者。图2：三方相与单斜相Cr5Te8纳米片的成分及结构确定。此外，另一种调控二维材料结构的思路是借助基底晶格的束缚实现外延生长调控。传统的共价异质外延，对生长材料和基底材料的晶格匹配度有严格要求，且工艺兼容性差。林君浩团队与纽约州立大学布法罗分校教授曾浩、北京大学教授侯仰龙团队合作，提出了一种由界面配位键驱动的外延生长机制，使用CVD在六方晶格的单层WSe2上外延生长了二维磁性单晶Cr5Te8，得到公度匹配的3×3 (Cr5Te8)/7×7 (WSe2) 摩尔超晶格，并在界面处形成束缚力较弱的超周期Cr截止结构。该晶体表现出了几乎没有缺陷钉扎位点的锐利方形磁滞回线。合作研究团队提出二维界面的“配位外延”手段，作为一种概念上独特的薄膜外延范例，不但具有与vdW外延相似的充分灵活性，规避了共价外延严格的晶格匹配性要求；而且具有与共价外延相似的晶体取向约束力，避免了vdW外延中取向难以控制的难题。相关结果以 “Dative Epitaxy of Commensurate Monocrystalline Covalent van der Waals Moiré Supercrystal”为题在期刊Advanced Materials上发表，北京大学博士后卞梦颖，南科大博士后朱亮为论文的共同第一作者，曾浩、侯仰龙和林君浩为论文的共同通讯作者。图3. Cr5Te8/WSe2摩尔超晶体的结构表征。以上研究的开展和完成得到国家自然科学基金、广东省科技厅国际合作创新领域、“珠江人才计划”创新创业团队、深圳市高层次人才团队、高校稳定支持等项目以及南方科技大学皮米中心的大力支持。论文链接：1、http://doi.org/10.1002/advs.202200700 2、https://www.nature.com/articles/s41928-022-00754-6 3、https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202200117

p 在分子层面具有莫比乌斯构象的共轭体系有着独特分子性质，在分子合成和芳香性理论基础研究领域具有重要意义。莫比乌斯构象的共轭分子通常处于亚稳态结构，此类分子的合成与表征长期以来是合成化学中的难点，基于莫比乌斯共轭分子构建更复杂的超分子复合体更具挑战。/pp 近日，中国科学院理化技术研究所超分子光化学研究团队与厦门大学科研人员合作，利用铜模板法高效合成对苯撑全共轭索烃，并通过单晶X-射线衍射揭示固态下的该索烃化合物由两个稳定莫比乌斯构象的共轭碳环组成。理论计算结果显示，构成索烃的共轭碳环之间存在高达每摩尔84千卡的分子内非共价π-π相互作用，是稳定分子固态下莫比乌斯构象的关键。理论模型确认了该碳环π体系的共轭性和芳香性。/pp 合成化学与理论化学的结合对探索具有复杂且新颖结构的分子具有重要意义。对苯撑全共轭索烃不仅可作为互锁超分子结构的组成单元，也可作为一类新型莫比乌斯共轭分子。该研究为分子设计以及探索芳香性和成键规律提供了新思路。/pp 相关研究成果发表在《自然-通讯》上，理化所研究员丛欢是论文通讯作者并主导研究工作，厦门大学教授朱军作为共同通讯作者负责理论计算的研究；理化所研究生范洋洋、厦门大学研究生陈丹丹、理化所博士后黄泽傲是论文共同第一作者。相关研究得到了中科院战略性先导科技专项、国家重点研发计划、国家自然科学基金委、中组部和中国博士后科学基金的资助。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/73d9e6f3-810c-4287-8b3c-efed19cc057e.jpg" title="W020180806306976252698.png"//pp style="text-align: center "基于莫比乌斯共轭的分子构建更复杂的超分子复合体/p

近日，中科院大连化学物理研究所(简称“大连化物所”)化石能源与应用催化研究部金催化剂设计与选择氧化研究组(DNL0809组)黄家辉研究员、刘超副研究员团队与大连化物所分子反应动力学国家重点实验室化学动力学研究中心(1102组)樊红军研究员等合作，在铜纳米团簇的可控合成和结构解析研究方面取得新进展。合作团队提出了溶剂介导沉淀合成原子精确铜纳米团簇的新策略，并揭示了其晶体结构和独特的光学性质。 　　近几年，原子精确的铜纳米团簇受到越来越多的关注，因为其具有明确的原子组成和精确的晶体结构，可以作为模型催化剂用于铜催化反应机理研究等领域。尽管目前已有部分铜纳米团簇合成的报道，但仍缺乏有效方法合成更多的铜纳米团簇，而且已有合成方法还存在产物分离困难、产率低和合成过程复杂等问题。因此，需要发展铜纳米团簇合成新策略，提高其纯度和产率，拓展其应用范围。 　　本工作中，研究人员提出溶剂介导沉淀合成的新策略(SMPS)，高效合成了Cu13H10(SR)3(PPh3)7纳米团簇(以下简称“Cu13”，其中SR为硫醇配体)。在此方法中，产物Cu13团簇以沉淀形式析出，过量的原料和副产物则保留在溶液中，实现了Cu13纳米团簇的高产率和高纯度，解决了分离困难的问题。单晶X射线衍射分析表明，Cu13纳米团簇内核由四个共顶点的四面体组成，具有一个三重对称轴，不同于常见的二十面体或立方八面体的M13结构。电喷雾电离质谱和核磁共振谱证实，Cu13纳米团簇含有10个氢原子，并确定了其类型。此外，研究人员还利用DFT方法，模拟了Cu13纳米团簇的紫外可见吸收光谱、电子结构和10个氢原子的位置。紫外可见吸收光谱和荧光光谱揭示了Cu13纳米团簇独特的光学吸收和荧光性质。该工作不仅提供了一种新颖的SMPS策略高效合成Cu13纳米团簇，而且加深了对铜纳米团簇结构特性和光学性质的认识。 　　相关研究成果以“Solvent-mediated precipitating synthesis and optical properties of polyhydrido Cu13 nanoclusters with four vertex-sharing tetrahedrons”为题，发表在《化学科学》(Chemical Science)上。该工作的第一作者是大连化物所DNL0809组博士毕业生林欣章。该工作得到国家自然科学基金等项目的资助。

“合成生物学是21世纪初新兴的生物学研究领域，是在阐明并模拟生物合成的基本规律之上，达到人工设计并构建新的、具有特定生理功能的生物系统，从而建立药物、功能材料或能源替代品等的生物制造途径，我国必须重视和加强这一领域的研究与开发。”近日，在以“合成生物学基础前沿问题”为主题的第144期东方科技论坛上，来自全国各地60多位两院院士和专家学者发出呼吁。　　大会执行主席邓子新院士认为：“在合成生物学在全世界蓬勃发展的历史性机遇面前，探讨在我国开展合成生物学的研究对象与最佳切入点，发展和建立合成生物学新理论、新方法及相应的技术支撑体系，这对提升我国现代化生物技术水平、抢占合成生物学研究制高点有极大的意义。”与会专家结合国际合成生物学发展动态及我国相关领域的研究基础，探讨我国开展合成生物学的可行性、现阶段的主要目标和任务，就合成生物学中核心元件(如基因线路、酶、代谢途径等)的标准化以及合理组装方式，建立具有可预测性和调控性的代谢途径，构建具有特定功能的新生物体等进行了深入研讨。　　自2000年《自然》(Nature)杂志报道了人工合成基因线路研究成果以来，合成生物学研究在全世界范围引起了广泛的关注与重视，被公认为在医学、制药、化工、能源、材料、农业等领域都有广阔的应用前景。国际上的合成生物学研究发展飞速，在短短几年内就已经设计了多种基因控制模块，包括开关、脉冲发生器、振荡器等，可以有效调节基因表达、蛋白质功能、细胞代谢或细胞间相互作用。2003年在美国麻省理工学院成立了标准生物部件登记处，目前已经收集了大约3200个BioBrick标准化生物学部件，供全世界科学家索取，以便在现有部件的基础上组装具有更复杂功能的生物系统。　　大会执行主席杨胜利院士在报告中指出，2006年以来，合成生物学发展又进入了新阶段，研究主流从单一生物部件的设计，快速发展到对多种基本部件和模块进行整合。通过设计多部件之间的协调运作建立复杂的系统，并对代谢网络流量进行精细调控，从而构建人工细胞行为来实现药物、功能材料与能源替代品的大规模生产。　　2008年，美国Smith等人报道了世界上第一个完全由人工化学合成、组装的细菌基因组。今年8月份，他们又成功地将该基因组转入到Mycoplasma genitalium宿主细胞中，获得了具有生存能力的新菌株。该研究使人工合成生命这一合成生物学终极目标取得了历史性突破，为创造可用于生产药物、生物燃料、清理毒性废物等方面的人工基因组奠定了基础。　　“与国际上合成生物学的飞速发展相比，我国在此领域的研究还处于起步阶段。在国际上有影响的相关重大成果仍不多见。但是，我国在合成生物学所需的相关支撑技术研究方面并不落后于国际主流水平，如大规模测序、代谢工程技术、微生物学、酶学、生物信息学等方面均有良好的基础。”杨胜利认为，“如何对现有研究力量进行整合，充分发挥在相关领域已有的良好研究基础，从医药、能源和环境等产业重大产品入手，抓住合成生物学的核心科学问题，创建可控合成、功能导向的新代谢网络和新生物体，引领我国合成生物学的原创研究和自主创新，是目前亟待解决的问题。”　　大会执行主席赵国屏院士在以《合成生物学——从科学内涵到工程实践》为题的报告中提出，合成生物学是继系统生物学之后，生物学研究思想在从“分析”趋于“综合”、从“局部”走向“整体”的认识基础上，上升至复杂生命体系“合成、构建”的更高层次 也是继以“原位改造与优化”为目的的基因工程技术和以“数据获取与分析”为基础的基因组技术之后，生物技术上升至以工程化“模型设计与模块制造”为导向的更高台阶。　　“利用合成生物学实现‘人造生命’，是通过学科交叉，进一步发展系统生物学的一次科学思维革命，将为生物学基础研究提供崭新的思想武器。”赵国屏反复强调这样的观点，利用合成生物学方法和理论，对生命过程或生物体进行有目标的设计、改造乃至重新合成，创造解决生物医药、环境能源、生物材料等问题的微生物、细胞和蛋白(酶)等新“生命”，可能带来新一轮技术革命的浪潮，对于解决与国计民生相关的重大生物技术问题有着长远的战略意义和现实的策略意义。“它有助于人类应对社会发展中面临的严峻挑战，从而从根本上改变经济发展模式，在带来巨大社会财富的同时，促进社会的稳定、和谐发展。”赵国屏说。　　中国科学院微生物所研究员马延和、清华大学教授林章凛、南开大学教授王磊、山东大学教授祁庆生和复旦大学/西藏大学教授钟扬等专家建议，针对我国在能源、环境、健康等方面的需求与挑战，要聚焦若干重要的生物学体系，实施面向生物医药、生物能源和生物基产品等重要生物产品的合成生物学理论与技术的基础研究，设计并合成相关的细胞工厂和分子机器。“在具体实施中，一方面要建立合成生物学工程技术平台和研究实验体系，实现关键工程科学问题的重大突破，另一方面要揭示细胞工厂和分子机器的运行机理和构造原理，实现优化设计，提高元件、网络的合成能力和调控能力，尽早拿出实在的成果来。”赵国屏强调。

北京东方德菲仪器有限公司SVT20N视频旋转滴张力仪使用 &ldquo 旋转滴方法研究界面扩张流变性质&rdquo 的文章 在物理化学学报上发表 我公司代理的德国Dataphysics公司生产的SVT20N视频旋转滴张力仪是使用旋转滴方法研究界面扩张流变性质的仪器，相对于普遍应用的Langmuir槽法和悬挂滴方法，它增加了转速振荡的功能，可以更精确地测量超低界面张力体系的扩张流变性质。 中国科学院理化技术研究所利用我公司SVT20N视频旋转滴张力仪，采用旋转滴方法，研究2-丙基-4,5-二庚烷基苯磺酸钠(DHPBS)在癸烷-水界面上的扩张流变性质的文章在物理化学学报上发表。有关文章的信息如下： 旋转滴方法研究界面扩张流变性质 张磊1 宫清涛1 周朝辉1 王武宁2 张路1 赵濉1 余稼镛1 （1中国科学院理化技术研究所，北京 100080；2 北京东方德菲仪器有限公司，北京 100089） 摘要：采用旋转滴方法，对2-丙基-4,5-二庚烷基苯磺酸钠(DHPBS)在癸烷-水界面上的扩张流变性质进行了研究，较为详细地介绍了SVT20N视频旋转滴张力仪的装置和实验方法，考察了油滴注入体积、基础转速及振荡振幅等试验条件对扩张模量的影响。研究结果表明，旋转滴方法是一种研究扩张流变性质的新型手段，在涉及低界面张力现象的领域具有良好的应用前景. 关键词：旋转滴方法； 烷基苯磺酸盐； 界面扩张性质； 扩张模量 Study of Interfacial Dilational Properties by the Spinning Drop Technique ZHANG Lei1 GONG Qing-Tao1 ZHOU Zhao-Hui1 WANG Wu-Ning2 ZHANG Lu1 ZHAO Sui1 YU Jia-Yong1 (1 Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Science, Beijing 100080, p.R.China 2 Beijing Eastern-Dataphy Instruments Co.,Ltd.,Beijing 100089, p.R.China) Abstract: The dilational viscoelastic properties of 4,5-dihepty-2-propylbenzene sulfonate (DHPBS) at the decane/water interface were investigated with a spinning drop tensiometer. The instrument of the spinning drop tensiometer SVT20N and the corrrlative experimental method were discussed in detail. The influence of oil drop volume, rotational speed, and oscillating amplitude on the interfacial dilational modulus were expounded. Experimental results show that spinning drop analysis is a novel method for probing interfacial dilational properties and has good prospects for application in the measurement of low interfacial tension phenomena. Key word: Spinning drop analysis Sodium alkyl benzene sulfonate Interfacial dilational property Dilational modilus

培安公司版权所有 未经许可 不得复制 纳米科学研究已经发展多年了, 目前仍然是较新的科技领域. 随着该领域的不断发展, 纳米材料应用非常广泛，其中包括显示装置，电伏装置，固态照明及生物医学方面的应用。在纳米材料的合成过程中，其中一个难题就是控制晶体生长的热动力学参数，关键就在于把握好&rdquo 成核理论&rdquo 。现在研究者可以透过微波能量的应用，溶剂和反应物的选择，从原子水平控制结晶成长过程。 微波能量可以均匀的把热能分布在分子上，更重要的是，微波可以迅速的对反应物加热。 因为化学反应的热量控制会直接影响到结晶成长，所以微波的&rdquo 瞬时加热&rdquo 及&rdquo 瞬时停止&rdquo 特性使研究员能够更直接地掌握结晶的成长速度。因为微波本身的特性，利用微波能量合成纳米材料是非常有效的方法。 Professor Geoffrey F. Strouse, Professor of Chemistry at Florida State University in Tallahassee specializes in nanoscience and has successfully introduced microwave energy into his laboratory. Strouse: 从材料合成的角度看来, 我们首先意识到的就是单单是合成纳米材料是不足够的；我们要合成出企业能够加以利用的这样的一个水平的纳米材料。透过利用微波方法来有效控制结晶增长和质量为这一类材质的合成和应用取得革命性的突破。纳米科学虽然已经发展了许多年了，可是由于合成方法的局限性，过往的纳米材料和其合成都局限于学术研究层面。如何去合成一克的材料? 如何去合成一公斤的材料? 如何以环保和负责任的方式去合成这些材料? 如何最有效地去合成材料而减低废料和溶剂损耗? 这些都是我们研发新的高通量的合成方法时要面对的问题。而事实上，我们和Mitsubishi Chemical Corporation在固态荧光粉上展开合作，希望研发出一套利用微波化学来促进纳米材料合成的方法。Interviewer: 固相荧光粉是什么? Strouse: 固相荧光粉为传统的荧光灯提供了新的物料选择。很多人还没意识到其实每个荧光灯灯泡都含2-25毫克的汞。在随便一个房间里头可能就有几百毫克的汞，而这确实是值得可怕的一件事，尤其是对儿童。 日本和欧洲致力减少灯泡里的汞含量，而为了减少重金属废料，重金属的使用也相应大大减少。美国在这方面也是紧随其后。 Mitsubishi 带着他们面对的问题来到我这里。他们告诉我他们想合成一种和传统灯相似却不含汞的固相发光灯。我们给予他们的回答：拥有特定光性质的高量子效率的纳米材料。我们不但开发了合成的化学，而且我们也开发了利用微波技术来合成纳米材料的方法，而我们选择非微波吸收性的溶剂以达到更有效的反应物加热。选择非吸收性的溶剂的背后原因就是因为它作为调控结晶成长的手段. 因为我们想要的是能够更快的把反应物加热而更快的把它降温，而这恰恰是微波技术能够为我们提供的。Interviewer: 微波能量对这一类的化学反应到底有什么好处？ Strouse: 从化学角度，工业科学角度一个典型的纳米材料合成反应就好像要引爆炸弹一样，存在巨大的危险性。一个纳米合成反应需要在有机溶剂，比如说磷化氢里进行，330摄氏度的温度并且注入不同的中间体。结果就是存在巨大的材料分布差异和极为困难的参数控制。在利用微波合成方法时，我们可以透过控制微波功率和微波输出时间来直接控制纳米结晶的成长过程。 把反应物放入微波腔，原本需要数小时甚至是几天时间的化学反应，现在几分钟就可以做到了。与此同时我们也达到了环保节能的目的，减少了能耗也减少了废料。在选择前体反应物时我们也可以选择较温和的因为微波能够给予足够能量 瞬时的成核，瞬时的结晶成长。 微波合成带给我们的是前所未有的对材料质量控制能力。 为什么要用微波? 如果要合成高质量的材料，成核过程至为关键。 成核过程的关键就是控制刚开始形成的颗粒的大小。几个方面会影响到这个过程的质量。 反应温度可以达到多高，能在多长时间内达到反应温度？化学反应物里的能量分布能有多均匀？温度梯度到底是怎样？ 而微波化学在这些方面都拥有独特有点。微波可以把物质加热。 反应物的温度梯度问题不存在因为微波是直接把能量传到反应物上。那么还有什么？ 最重要的就是聚焦的单模微波能量足够可以把反应物温度提升到300摄氏度。这和家用的多模微波炉可是大相径庭。 一般的微波炉是不能够用于合成纳米材料的。我们在和CEM合作前也曾经尝试过许多微波合成仪。我们的突破便是发现如何利用微波来控制纳米结晶的成长，利用非传统的溶剂，比如说乙烷和辛烷来有效控制成长，因为这些烷烃不吸收微波而只有反应物吸收微波。 有关详情请浏览培安公司的网站www.pynnco.com,电子邮件：sales@pynnco.com, 电话：010-65528800。

p　　strong仪器信息网讯 /strong纯碳有几种不同的形式，包括钻石、石墨和“纳米管”。元素的原子可以与自身形成各种构型的化学键，例如，每个原子都能以金字塔形状与4个相邻的原子结合，就像钻石一样 或者与3个相邻的原子结合，比如构成单原子厚度石墨烯薄片的六角形模式。/pp　　碳也可以仅仅和附近的两个原子成键。诺贝尔奖得主、纽约州伊萨卡市康奈尔大学化学家Roald Hoffmann等人认为，这将导致纯碳原子链的形成。每个原子可以在每一边形成一个双键——这意味着相邻的原子共用两个电子，或者在一边形成一个三键，在另一边形成一个单键。8月15日，英国牛津大学化学家Przemyslaw Gawel和Lorel Scriven等研究人员首次合成出第一个由18个原子组成的环状纯碳分子并发表在《Science》杂志上。研究人员从一个由碳和氧组成的三角形分子入手，通过用电流操纵制造出了碳-18环。对这种被称为环碳的分子性质进行的初步研究表明，它具有半导体的功能，可以使类似的直碳链成为分子级电子元件。/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 400px height: 286px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/f87dee87-860d-4b33-895e-7ee4b677cfdb.jpg" title="用原子力显微镜拍摄的碳-18分子的三维图像 图自IBM.png" alt="用原子力显微镜拍摄的碳-18分子的三维图像 图自IBM.png" width="400" height="286" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "strong用a href="https://www.instrument.com.cn/zc/60.html" target="_self"原子力显微镜/a拍摄的碳-18分子的三维图像 图自IBM/strong/pp　　Gawel和Scriven现在已经合成出了长期寻找的环状分子碳-18并进行了成像。研究小组将他们的样本送到位于瑞士苏黎世的IBM实验室。在那里， Scriven将氧—碳分子放在一层氯化钠上，并置于一个高真空室内。研究人员用电流(借助原子力显微镜，也可以使用扫描调谐显微镜)一次操作一个环，以去除多余的含氧部分。a href="https://www.instrument.com.cn/zc/60.html" target="_self"原子力显微镜/a是一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。将一对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定，另一端的微小针尖接近样品，这时它将与其相互作用，作用力将使得微悬臂发生形变或运动状态发生变化。扫描样品时，利用传感器检测这些变化，就可获得作用力分布信息，从而以纳米级分辨率获得表面形貌结构信息及表面粗糙度信息。/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 152px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/dd5802fd-7d5a-4d95-a52f-8457fb09c53a.jpg" title="C18.png" alt="C18.png" width="500" height="152" border="0" vspace="0"//pp　　经过反复试验，显微扫描显示了18个碳原子的结构。“我从没想过会看到这个。”Scriven说。IBM的研究人员表示，18碳环有交替的三键和单键。对于碳-18到底具有这种结构，还是完全由双键构成，理论研究结果一直存在分歧。/pp　　Gawel说，由于这种结构类型比石墨烯或金刚石具有更强的化学反应性，因此其稳定性较差，尤其是在弯曲时。合成稳定的链和环通常需要包含碳以外的元素。一些实验已经暗示在一个气体云中会产生全碳环，但还没有找到确凿的证据。/pp　　目前，研究人员正在研究碳-18的基本性质，他们一次只能生成一个分子。研究人员还将继续尝试其他可能有更多产量的技术。“迄今为止，这只是非常基础的研究。”Gawel说。Hoffmann表示：“这项研究工作很漂亮。”不过他补充说，碳-18在脱离盐表面后是否稳定，以及它是否能比一次合成一个分子更有效，还有待进一步观察。/pp　　strong研究人员认为，交替的化学键类型很有趣，因为它们被认为赋予了碳链和碳环以半导体的性质。研究结果表明，长而直的碳链也可能是半导体，Gawel说，这可能使它们在未来成为分子大小的晶体管的有用组件。/strong/pp　　日本大阪大学化学家Yoshito Tobe说，这是一项“绝对令人震惊的研究工作”，开辟了一个新的研究领域。/ppbr//p

差示扫描量热仪，简称DSC，是一种用于研究物质在加热或冷却过程中的热效应和物理性质变化的精密仪器。它广泛应用于材料科学、化学、生物科学等领域，为科研工作者提供了重要的研究手段。上海和晟 HS-DSC-101 差示扫描量热仪差示扫描量热仪通过测量样品与参比物之间的热流差异，揭示物质在温度变化过程中的热行为。这种仪器能够精确地测定物质的熔点、玻璃化转变温度、结晶度等关键参数，从而帮助研究者深入了解物质的性质。在材料科学领域，差示扫描量热仪发挥着举足轻重的作用。通过DSC分析，研究者可以评估材料的热稳定性，优化材料的合成工艺，以及开发新型功能材料。此外，DSC还可用于研究高分子材料的热降解行为，为材料的安全使用提供有力保障。在化学领域，差示扫描量热仪同样具有广泛的应用。它可以用于研究化学反应的热效应，揭示反应的动力学过程和机理。同时，DSC还可以用于筛选和优化化学反应条件，提高反应的效率和产物纯度。在生物科学领域，差示扫描量热仪同样发挥着重要作用。它可以用于研究生物大分子的热稳定性，为药物设计和生物工程提供重要依据。此外，DSC还可用于研究生物材料的热行为，为生物医学领域的发展提供有力支持。总之，差示扫描量热仪作为一种重要的热分析仪器，为科研工作者提供了深入了解物质热性质的有力工具。随着科学技术的不断发展，DSC将在更多领域发挥重要作用，推动人类社会的进步。

合成生物学正在引领第三次生物技术革新，其作为底层技术将驱动多个领域的创新发展，包括医药、食品、农业、材料、环境甚至信息存储等。合成生物学是生物学工程化高度交叉的前沿学科研究域，包含几个不同的研究层次：认识生命、改造生命和创造生命；要想实现其终极目标，还需要在生命本质探索及相关技术的不断创新与应用上持续深入。我们将紧跟合成生物学领域的前沿研究进展，为大家系列解读该领域的最新科研成果。本期分享植物酶功能研究新方法，酶功能的深入认识将为下一步异源设计细胞工厂提供重要依据。研究成果来自中国科学院深圳先进技术研究院合成基因组学研究中心的赵乔研究员课题组在 Molecular Plant 上发表的题为“Glycosides-specific metabolomics combined with precursor isotopic labeling for characterizating plant glycosyltransferases”的研究论文[1]，为大家介绍一种特异针对糖基化合物的代谢组（glycosides-specific metabolomics，GSM）和同位素标记前体化合物示踪（precursor isotopic labeling，PIL）相结合的方法，可以高效、准确鉴定糖基转移酶（glycosyltransferases，GTs）在植物体内的产物，解析 GTs 在特定代谢通路中的作用。该方法极大缩小了目标化合物的范围，在糖基化合物定性、方法可靠性方面较传统生化手段或非靶向方法有较大提升，为植物糖基转移酶的功能解析提供了新手段。专家解读核心信息赵乔研究员中国科学院深圳先进技术研究院合成所合成基因组学研究中心主任。于美国俄亥俄州立大学植物系 Iris Meier 实验室取得博士学位后，在美国 Noble Foundation 美国科学院院士 Richard Dixon 实验室从事博士后研究。主要研究领域是植物天然产物的合成以及调控机制。已在该领域取得了一系列重要的成果，共发表 SCI 论文 30 余篇，累计他引 1500 次，其中第一或通讯作者的文章发表在包括 Molecular Plant、PNAS、Plant Cell 以及 Trends in Plant Science 等国际专业期刊上。“植物的次生代谢物种类繁多且修饰丰富，其中糖基化修饰在提供结构基础的同时也为其多样化的生物学功能发挥了重要作用。为了有效鉴定糖基化过程，需要使用高分辨质谱进行非靶向的特异性代谢组学研究，同时结合同位素标记来跟踪不同糖苷代谢物在突变体中的示踪结果以分析 UGTs 的功能，进而全面表征植物糖基化修饰的次级代谢物，为拓展天然化合物的高效生物合成提供依据。”酶功能研究及植物次级代谢产物鉴定的挑战植物中含有丰富的次级代谢产物，种类超过 40 万种。糖基化是一种常见的修饰方式，赋予化合物复杂且多样的结构，形成种类繁多的糖基化产物。糖基化修饰可以改变相应苷元的催化活性、溶解性、稳定性及其在细胞中的定位，在调节激素的稳态平衡，外源有害物质解毒，抵御生物和非生物胁迫中都发挥着重要的作用。同时，糖基化修饰可以改变天然产物的药理活性和生物利用率等性质，这些糖苷类化合物是天然药物的重要来源。植物 UGTs（UDP 糖基转移酶）以多基因家族的形式存在，它们能够利用不同的糖基供体，糖基化多种多样的植物小分子化合物。目前的研究多数集中在生化功能的确定上，UGTs 具有底物杂泛性和催化杂泛性，同一个 UGT 在体外可以催化结构不同的底物，且不同的 UGTs 可以识别同一种的底物。此外，由于植物体内的底物可得性和特殊且复杂多变的细胞环境，这些通过生化方法对 UGTs 活性、生理功能等的研究结果往往不能反映 UGTs 在植物体内的真实功能。GSM-PIL 方法实现对植物糖基化修饰次级代谢物的高效、准确鉴定非靶向特异性代谢组学（GSM）：基于内源碰撞诱导解离（ISCID）的中性质量丢失模式建立非靶向特异性代谢组学方法，以对糖基化修饰的次级代谢物进行针对性分析。该 GSM 方法可将受到 UDP 糖基转移酶（以 UGT72Es 为例）影响的代谢物范围从 1000 种缩小至 100 个。同位素标记前体化合物示踪（PIL，代谢流）：使用同位素标记的苯丙氨酸前体对 UGT72E 在特定的苯丙氨酸代谢通路中的作用进行示踪分析，可进一步将目标产物范围缩小到 22 个。图 1. GSM-PIL 方法解析 UGT72Es 在植物体内的功能GSM-PIL 方法的适用性及可靠性通过 GSM-PIL 方法，不但可以鉴定到已发表的两种木质素单体糖基化产物，还发现 UGT72E 家族参与植物苯丙烷通路中其他 15 种化合物的糖基修饰作用。进一步通过 UGT72Es 的体外酶活分析，植物内源基因过表达以及遗传互补等实验证实 UGT72Es 对这些化合物的糖基化作用，验证了 GSM-PIL 方法的可靠性。同时，该研究还发现了 UGT72Es 在植物体内对香豆素的糖基化作用，进而在植物碱性缺铁胁迫环境下发挥重要作用。最后，通过 UGT78D2 的功能解析，展示了 GSM-PIL 方法的普遍适用性。高分辨质谱结合数据高效提取软件协助 GSM-PIL 方法建立为了确保糖基化修饰的次级代谢物以及同位素示踪化合物的的高效检测，本研究采用安捷伦 6546 QTOF LCMS 系统进行数据采集；进一步结合 MassHunter、Profinder 数据处理软件对代谢组和同位素示踪数据进行有效提取和解析。图 2. 基于高分辨质谱的 GSM-PIL 方法建立 结 语 综上，基于液相-高分辨质谱的 GSM-PIL 方法可以高效解析 UGTs 在植物体内的功能。相对于传统一对一“钓鱼”式地探索 UGTs 功能，GSM-PIL 方法可以“捕鱼”式地一网打尽 UGTs 的产物，全面鉴定未知的底物或糖基化产物，解析 UGTs 在植物中未知的生理功能，揭示了植物中的糖基化网络比我们想象中更复杂。同时该方法可用于探索其他代谢途径，帮助人们进一步了解、进而利用植物合成途径，为拓展天然化合物的高效生物合成提供依据。参考文献：[1] Jie Wu, Wentao Zhu, Xiaotong Shan, Jinyue Liu, Lingling Zhao and Qiao Zhao. Glycosides-specific metabolomics combined with precursor isotopic labeling for characterizating plant glycosyltransferases. Molecular Plant 15, 1517-1532.

近日，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室胡丽丽研究员团队采用了一种将实验、分子动力学模拟和定量结构性质关系分析(QSPR)相结合的方法研究磷酸铝玻璃，相关研究成果发表于《美国陶瓷》(Journal of the American Ceramic Society)。目前，磷酸铝玻璃在许多领域都有广泛的应用，包括生物医学材料、光学元件、密封材料和核废料固化等。通过实验技术手段对磷酸铝玻璃的短程结构已有较多的研究，但其性质与中程结构之间的关系尚不清楚。而分子动力学模拟已成为了研究的有效工具，在揭示玻璃性质的结构起源方面发挥着越来越重要的作用。 　　在本项研究中，研究人员结合了实验、分子动力学模拟方法研究Al2O3对磷酸铝玻璃的短程及中程结构的影响，并通过QSPR方法建立其结构性质模型。通过拉曼、同步辐射等实验结果验证了模拟的准确性。模拟结果表明，玻璃网络中存在的P-O-P键随Al2O3含量变化逐渐被P-O-Al键替代，对玻璃的性能变化起着重要的作用。同时，磷酸铝玻璃中的长链易形成环状结构，并集中在4~20元环。此外，利用三个不同的结构描述符来建立QSPR模型，并成功地将实验数据与模拟结果相关联，表现出良好的模型预测性。这一方法为预测玻璃性质及设计玻璃组分提供新思路。图1以磷酸铝玻璃的(a)配位数(CN)、(b) Qn、(c)环尺寸作为结构输入所建立的定量结构-性能关系模型。从左到右列为结构描述符Fnet分别与实验密度、硬度、玻璃化转变温度和热膨胀系数的关系。

探索连续流技术，领略化学合成的未来！连续反应技术彻底改变了反应进行的方式，反应物连续不断被泵入反应器中进行混合和反应。产物在反应器末端被连续收集，确保了从原料到最终产品的无间断过程。这种方法在药品和精细化工行业等多个领域得到应用，包括光化学、电化学、低温锂化、高温高压、氢化、臭氧化、硝化和高能试剂等各种反应形式。 连续流反应器的益处：- 缩短工艺路径- 节能环保- 减少环境影响 高品质设备助力连续化学合成：奥豪斯大负载摇床为连续流反应器提供持续稳定的动能，大负载摇床具有较大的承载能力，最高可达68kg，可实现大负载应用和长期稳定性能。大负载圆周式摇床载重量大（16 kg-68 kg），超70个选件供客户选择，专为高处理量、复杂的应用而设计。模拟控制和数显控制两类产品均配置微处理控制器，在摇荡过程中不仅方便用户变速、确保升速至设定速度时样品的安全，而且摇荡动作始终一致、均匀。所有产品均含内置托盘和防滑橡胶垫。产品特点：&bull 摇荡系统可确保摇荡准确性与速度的控制性&bull 三偏心轴平衡驱动确保可靠运行和连续工作&bull 过载保护，不平衡检测和缓慢升速设计提供了安全保障利用奥豪斯大负载摇床，开拓药物研发新境界：对于从事药物连续化学合成研究的客户，奥豪斯大负载摇床搭配流动化学反应釜，打造出一套完整连续反应装置。这种组合在药品研发领域被广泛应用，展示了在药物连续化学合成中的创新潜力。探索高通量化学合成，加速新化合物的发现和开发：高通量化学合成是一种通过并行合成许多不同化合物来快速筛选和优化反应条件的方法。这种方法通常使用自动化设备和机器学习算法来快速评估成千上万种反应条件，以找到最优合成路线。高通量化学合成通常用于药物发现、材料科学和催化研究等领域，以加速新化合物的研发过程。通过高通量化学合成，研究人员可以同时合成和测试大量化合物，以寻找具有特定性质或活性的化合物，加速新药和新材料的研发。 奥豪斯大负载摇床可为高通量化学合成提供动能，确保反应物充分反应，从而提高合成效率。无论是用于药物研究、新材料探索还是化学生物学研究，奥豪斯大负载摇床均为高通量化学合成提供稳定可靠的支持。 奥豪斯集团成立于1907年，拥有遍布各地的营销、研发和生产基地。通过不断为各地用户提供优质的称量产品与完善的应用方案，奥豪斯产品已遍及环保、疾控、食药、教学科研、食品、新能源和制药工业等各种应用领域，赢得了广泛的认可与青睐。我们致力于提供符合各国安全、环境及质量体系的产品，涵盖电子天平、台秤、平台秤、案秤、摇床、台式离心机、加热磁力搅拌器、涡旋振荡器、干式金属浴、实验室升降台和电化学产品等。

北京时间2021年11月25日凌晨00时，吉林大学刘冰冰教授团队在国际顶级学术期刊Nature上发表了题为“Ultrahard bulk amorphous carbon from collapsed fullerene”的新成果。课题组采用自主发展的大腔体压机超高压关键技术，利用C60碳笼压致塌缩形成的“非晶碳团簇”这一新的构筑基元，探索了其在20-37 GPa压力范围内的温压反应相图，首次成功实现了毫米级近全sp3非晶碳块体材料的合成。寻找新型碳材料一直是材料领域的前沿科学问题。作为自然界中最丰富的元素之一，碳具有多种杂化成键方式，形成的碳材料结构丰富、性质迥异，应用也极为广泛，因此，几乎每一种新碳材料的发现都引发了研究热潮。从材料形态和原子排列的有序度分类，碳材料可分为长程有序的晶态碳以及无序的非晶碳。石墨和金刚石就是典型的碳晶体，分别由碳原子通过全sp2成键和全sp3成键形成。正是由于碳原子杂化方式不同，金刚石与柔软的石墨性质差异极大。全sp3键的金刚石不仅硬度最高，还是集高热导、宽透光频带、宽禁带等多种优异性能于一体的多功能材料，被称为“工业牙齿”。而非晶碳材料，目前主要是以sp2键为主形成的无定型碳，具有与石墨相似的柔软、导电等特性。然而，合成与金刚石结构、性质相对应的，由全sp3键形成的非晶碳块体材料却一直未能实现，是碳材料领域长期未能突破的科学难题。近年来，非晶材料因展现出如各向同性等不同于晶态材料的显著特点，越来越受到人们的关注。探索新型非晶材料，建立结构与物性之间的关联，是非晶材料领域的重要课题。全sp3非晶碳块体材料的合成对非晶材料领域也具有重要意义。高压可以有效调控碳的杂化成键方式，是合成新型碳材料的重要技术手段。人造金刚石的合成就是利用高温高压大腔体技术实现的。为了实现全sp3非晶碳块体材料的合成，刘冰冰课题组基于对富勒烯C60高压研究的长期积累，提出了采用大腔体超高压技术，利用C60碳笼压致塌缩形成“非晶碳团簇”这一新的构筑基元，在更高温压区间反应合成全sp3碳块体非晶材料的研究思路。然而商用大腔体压机的压力极限只有25万大气压，难以满足对新材料高压研究的要求。因此，突破商用大腔体压机的压力极限，发展更高温压范围的大腔体压机技术至关重要。如何解决超高压与大腔体二者技术要求的矛盾，是问题的关键所在, 也是国际公认的技术难点。课题组近年来潜心攻关，首次利用国产的硬质合金压砧突破了商用Walker型大腔体压机的压力极限，发展了大腔体压机毫米级样品腔超高压产生的关键技术，在高温条件下实现了高达37万大气压的超高压力【Chin. Phys. Lett.2020, 37, 080701】，并借此技术首次成功实现了毫米级近全sp3非晶碳块体材料的合成。相关重要结果如下：1)首次实现了近全sp3非晶碳块体材料的合成：首次给出富勒烯C60在高温超高压区间（20-37 GPa）的反应相图，在苛刻的温压条件下，合成出了高质量、毫米级、透明的近全sp3非晶碳，sp3碳含量最高可达97.1%。2)破解了近全sp3非晶碳的结构难题：通过同步辐射技术与高分辨电镜技术结合，发现其是由具有短/中程序的四配位类金刚石sp3碳团簇形成的非晶结构。3)发现了近全sp3非晶碳具有优异的力、热、光学性能，创下多项非晶材料之最：近全sp3非晶碳的光学带隙高达2.7 eV；维氏硬度高达102 GPa（9.8 N载荷下），杨氏模量达到1182 GPa，可与金刚石相媲美；热导率高达26 W/mK，是目前非晶材料中发现的硬度、热导率、模量最高的材料。4)实现了非晶碳sp3含量与性能的精细调控：通过改变压力实现了对非晶碳中sp3含量的调控，发现了非晶碳sp3含量与光学带隙、热导率的正相关规律，获得了系列光学带隙可调（1.8 eV-2.7 eV）的非晶碳材料，比非晶硅、锗具有更大的带隙以及调控范围，为非晶材料的应用开辟了新的空间。图1.a，高质量sp3非晶碳块材的光学照片；b，sp3非晶碳样品的PDF分析；c，sp3非晶碳样品的维氏硬度测量；d，sp3非晶碳样品的热导率和硬度与其他非晶材料的比较。这些突破性成果被Nature审稿人高度评价为“世界上很少有研究小组的大腔体压机技术能够达到这么高的温压条件”，“非晶材料领域的重大进展”，“为超硬材料家族添加了独特的一员”，“提供了新颖的物理特性表征，对凝聚态物理和化学领域都是原创且极其有趣的”。值得一提的是，富勒烯C60发现至今已有30多年历史，刘冰冰教授研究团队自1996年起一直从事富勒烯及相关碳材料的高压研究。经过长期努力，课题组不断为这个“80后”的零维碳材料注入新鲜活力。早在2006年，课题组便取得了系列突破，获得了多种压致聚合富勒烯材料；提出了共晶与高压相结合的新思想，发现了一类由压致C60塌缩形成的“非晶团簇”构筑的长程有序碳结构（OACC结构），是继晶体、非晶和准晶后又一全新的结构类型，与合作者发表在Science上【Science, 2012, 337, 825】。随后进一步在C70等大碳笼、金属富勒烯等其他系列共晶体系中再现了这种新结构，通过调控非晶碳团簇的尺寸以及这种结构的对称性和周期，创制了一类全新碳材料【Adv. Mater., 2014, 26, 7257 Adv. Mater., 2015, 27, 3962 Adv. Mater., 2018, 30, 1706916 J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 7584】。正所谓“十年磨一剑，砺得梅花香”，该研究成果是课题组在富勒烯高压研究领域长期积累的基础上的再次突破。该研究成果第一完成单位为吉林大学超硬材料国家重点实验室，论文共同第一作者为尚宇琛博士、刘兆东教授、董家君博士，姚明光教授与刘冰冰教授为论文共同通讯作者。该成果是与中科院物理所汪卫华院士，瑞典于默奥大学B. Sundqvist教授，美国卡内基研究院费英伟研究员，吉林大学电子显微镜中心张伟教授，以及上海同步辐射光源的林鹤研究员等共同合作完成的。该工作得到了国家重点研发计划项目和国家基金委项目的资助。文章链接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03882-9

2023年4月3日，中国上海——安捷伦科技公司 （纽约证交所：A）今日宣布刘陈立研究员荣获安捷伦“思想领袖奖”。该奖项将支持他在合成生物学领域的开拓性研究，重点包括采用自下而上的方式理解生物基因回路，通过协同个体细胞功能特性构建可自我复制的合成细胞。刘陈立研究员现任中国科学院深圳先进技术研究院 （ SIAT ） 副院长，深圳理工大学（筹）学术委员会副主任，也担任中国最大的合成生物学研究院——深圳合成生物学创新研究院（iSynBio ）的创始人。他还是深圳合成生物研究重大科技基础设施的首席科学家。刘陈立研究员的实验室致力于定量合成生物学研究，基于“定量解析、合成重构”的研究思路，聚焦复杂生物系统形成过程的基本原理，合成生物系统的理性设计原理等重要科学问题开展工作。安捷伦全球副总裁兼大中华区业务总经理 杨挺（左）为刘陈立研究员颁发安捷伦“思想领袖奖”奖杯刘陈立研究员所带领的深圳合成生物学团队始终坚持面向世界科技前沿和国家重大需求，积极在重大原始创新、原创技术策源和关键核心技术突破等方面发挥作用，推动合成生物学领域技术水平和创新能力的不断发展，旨在补齐该领域基础研究的短板，克服研发过程中的固有挑战，不断完善“基础研究+技术攻关+成果产业化+科技金融”的全过程创新生态链。刘陈立研究员表示：“很荣幸能够获得安捷伦思想领袖奖。合成生物学是国际前沿交叉科技领域之一，其产生的一系列颠覆性技术将极大可能催生未来生物医药、食品和可持续发展的科技革命，我们也将持续着力探索，力争筑造深圳成为全球合成生物学科技高地。相信在安捷伦的支持下，在分析检测技术和解决方案的帮助下，我们在合成生物学领域的研究将很快结出硕果，并以期可以推动合成生物科技取得关键性突破进展。”安捷伦高级副总裁兼首席技术官 Darlene Solomon 博士表示：“可以说，自人类发现 DNA 螺旋结构以来，合成生物学的快速发展正在掀起第三次生物技术革命。对于人类如何生产更具可持续性的产品，合成生物学这一革命性技术将带来深远影响。过去几年，安捷伦一直专注于合成生物学领域，为以刘陈立研究员为代表的前沿研究人员提供支持，突出体现了我们的一贯承诺。”参加颁奖典礼的双方嘉宾合影（从左至右：安捷伦整机销售团队南区销售经理 廖斌，安捷伦整机销售南大区销售总经理 杨亮，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所 罗小舟研究员，刘陈立研究员，安捷伦全球副总裁兼大中华区业务总经理 杨挺，安捷伦大中华区行业拓展与应用创新团队经理 安蓉，安捷伦学术与材料行业拓展与应用创新团队经理 冉小蓉博士）安捷伦全球副总裁兼大中华区业务总经理杨挺表示：“合成生物学是一个非常有发展前景的研究领域，科学成果将为所有人带来巨大的价值。安捷伦很荣幸能够为刘陈立研究员提供完整的解决方案，如基因研究解决方案、细胞分析解决方案、色谱和质谱解决方案等，助力刘陈立研究员及早实现他在中国塑造合成生物学研究创新生态系统的研究目标。”“安捷伦思想领袖奖”项目为生命科学、诊断学和化学分析领域的权威思想领袖的研究提供科研经费、产品和专业技术方面的支持，将推动基础科学的长足进步。如需了解更多信息，请访问安捷 伦思想领袖奖 网站。关于中国科学院深圳先进技术研究院2006年2月，中国科学院、深圳市人民政府及香港中文大学友好协商，在深圳市共同建立中国科学院深圳先进技术研究院，实行理事会管理，探索体制机制创新。深圳先进院以提升粤港地区及我国先进制造业和现代服务业的自主创新能力，推动我国自主知识产权新工业的建立为使命，目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生态系统。了解深圳先进院详细信息，请访问 www.siat.ac.cn。关于安捷伦科技安捷伦科技有限公司（纽约证交所：A）是生命科学、诊断和应用化学市场领域的全球领导者，致力于为提高生活质量提供敏锐洞察和创新经验。安捷伦的仪器、软件、服务、解决方案和专家能够为客户最具挑战性的难题提供更可靠的答案。2022财年，安捷伦的营业收入为68.5亿美元，全球员工数为18,000人。

合成生物学的快速发展正在改变生物技术行业的产业布局。目前，合成生物技术已经广泛应用于食品、农业、医疗等多个领域。伴随我国《“十四五”生物经济发展规划》的颁布，被誉为“第三次生物科技革命”的合成生物学研究热度高涨，但当前构建合成生物系统的内在逻辑尚处于摸索阶段，整个合成生物学领域正处于发展初期，需要先进的使能技术及解决方案推动合成生物学产业快速发展。为帮助广大用户及时了解合成生物学的市场概况、解决方案及相关活动，仪器信息网本次特别邀请了美谷分子仪器（上海）有限公司（以下简称“美谷分子”）谈一谈他们的看法：仪器信息网：您如何看待当前合成生物学产业及市场发展现状？宋佳丽：目前全球面临最大的问题之一，是对资源的过度使用及其对环境造成的影响。尤其是制造业，因制造过程需要大量来自石油和天然气等化石燃料的能源，而这些能源的供应量在减少，价格在上涨，能源将不可持续。在这个大背景下，利用合成生物学进行生物制造为可持续发展提供更多可能。研究人员已经成功通过微生物重组工程来生产食品、纺织品和生物制药产品，这些产品在生产过程中消耗的资源要少得多。同时，随着合成生物学在理论研究和技术上的不断发展，其应用领域不断被拓宽，包括医疗健康、食品、饮料、工业化学品、消费品、生物燃料、农业、环保等相关行业都已有应用，全面产业化值得期待。在政策层面，全球多个国家都在布局生物制造产业，如美国、欧盟、英国等，美国在2023年发布“Bold goals of bio-technology”报告，包含了由美国农业部、美国国立卫生研究院、国家科学基金会、能源部和国防部等机构制定的一些具体战略。中国在2021年发布《“十四五”规划》和《2023年前碳达峰行动方案》后，合成生物学在能源替代、可持续发展等方面的应用优势使其再次成为关注焦点，2023年多部委和多地政府也陆续出台了对合成生物产业和生物制造相关的支持政策。可见，合成生物产业会是下一个各国争相竞争的关键领域，强大的市场潜力也将吸引更多资本进场。仪器信息网：合成生物学产业将给科学仪器行业带来哪些市场机会？宋佳丽：基于合成生物学在多个领域的广泛应用，以及研发端多种研究技术的使用，在科学仪器的使用上呈现更加多元的景象，除了常规实验室通用设备外，诸如DNA合成、测序、克隆筛选、微型培养等相关设备也有广泛的应用。尤其是在高通量的需求上，鉴于合成生物构建的复杂性和不确定性，需要大量的筛选和验证，由此就迫切需要更高通量、更加自动化的设备和系统来高校完成构建过程。另外，下游多种应用产品具有各自的性质和检测标准，因此也会涉及不同应用的专业设备。因此，整个合成生物学产业的发展和市场的扩大，不仅使得现有科学仪器产品有了更广阔的市场需求，也促使科学仪器行业在高通量、自动化方向有更多的创新和发展。仪器信息网：贵单位针对合成生物学领域推出了（或将要推出）哪些解决方案？可以应用到哪些环节？解决什么样的痛点？宋佳丽：当前我们看到合成生物学方法为各行各业带来日益增长的发展，随着对源自重组生物学合成产品需求的增加，快速、准确的高通量微生物菌株工程和分子克隆方法变得尤为重要，而人工合成生物学工作流程仍然是劳动密集型、耗时且容易出现人为错误。在合成生物学工作流程中，常见的瓶颈包括：样本处理通量、有效的筛选策略、数据的整合和追踪等。而自动化仪器或系统的应用能够很好解决这些问题，从而提升整个流程的效率，帮助研究人员更快的获得目标生物，加快合成生物制品产业化的进程。在DBTL的“构建”环节，会产生大量的微生物克隆样品待测试，如何有效且高效的从中筛选出目的克隆，是整个流程中比较关键的限速环节。美谷分子公司经典的“高通量微生物克隆筛选系统QPix”，能够在这个环节帮助研究人员统一筛选标准、提高筛选通量，同时能够匹配到自动化系统中实现流程自动化，在单克隆分离(涂布)、克隆筛选和挑取、文库复制和重排等过程提供解决方案。QPix通过白光/荧光成像进行微生物克隆的识别，结合多种筛选功能可以在筛选初期就选出那些符合要求的目的菌落，特异的96针挑头和特殊导轨设计能够实现1h挑选3000个克隆的高挑选通量，配套软件能够对图像、菌落特性、孔板数据等进行存储和追溯，开放的API端口可以与其他自动化系统连通，减少无人看守时间。自动克隆挑选在感兴趣的基因被扩增、组装成载体并转入微生物后，需要依据菌落形态、颜色、荧光等特征来筛选克隆，之后进行挑取和接种。传统的人工方式很难在筛选时建立统一的标准，一些特殊特征业务法实现肉眼识别，而且人工挑取效率很低，是高度重复和费时的工作。Qpix通过成像的方式，结合软件识别算法识别待筛选克隆并给出特征参数，之后通过参数设置就可将符合要求的克隆选出，之后通过96针挑头进行挑取，3000克隆/h的通量能够满足大部分挑选需求。QPix提供多种特异形态的挑针，可针对不同种类的微生物提供更高的挑取量。不锈钢挑针可在线清洗，大大减少耗材的使用和成本。除了常规形态和荧光的克隆识别，颜色筛选、光晕筛选(抑菌圈、水解圈等)、噬菌斑、区域筛选等多种筛选模式能够匹配多种应用场景。文库复制和重排文库构建也是合成生物学工作流程中重要的一环，大量的构建样品需要保存，筛选后的优质克隆也需要集合保存。是否能够在流程中就完成样本保存的过程？筛选后的克隆能否通过自动化的方式进行选择和保存？QPix在功能上特别设置了复制和重排功能，不论是在是挑选流程中设置Copy功能，还是单独的复制功能，都能高效的通过96挑头进行文库复制。用Qpix挑选后的克隆经验证是优质克隆后，可通过软件数据库进行源数据调取并从中选择优质克隆对应的孔，然后将优质克隆汇集到同一块孔板中进行收集和保存。数据管理面对庞大的样本量，样本特征、来源/终孔板、孔编号等数据通过手工记录不仅费时还容易出错，尤其是在跨多种仪器收集数据时，这会造成额外的FTE时间、疲劳和更高的数据丢失风险。QPix 420系统可以辅助数据收集和存储。actuator head包含一个内置的高分辨率摄像机和一个条形码读取器，以实现可靠的数据可追溯性。图像数据被记录到具有广泛审计跟踪和样本跟踪选项的内置数据库中。基于条形码读取，QPix软件可用于跟踪有关克隆的信息，如其在源板和目的板中的位置以及挑取的日期和时间。您还可以选择为重要样本定制标签，并根据克隆的形态特征对其进行分组。自动化集成自动化在合成生物学中不仅体现在对某个步骤自动化设备的需求，对整个流程而言，实现全流程的自动化将是未来趋势。这就要求应用的设备不仅能够代替人工，而且能够实现跟多个设备的互联，中控系统能够从运行控制、数据传输、策略判断等实现控制。QPix高通量微生物克隆筛选系统提供开放的API端口，能够实现与机械臂、中控系统、其他设备的连接，集成到多种工作流程中去，目前在国内已有多套合成生物学自动化平台应用QPix于其中，形成较为完善的集成解决方案。仪器信息网：如何看待合成生物学的未来发展前景？宋佳丽：合成生物学产业涉及非常广泛，包括像基础层的DNA&RNA合成、生物体设计和优化、相关软件等，以及在应用端包括医疗健康、食品饮料、工业化学品、消费品、生物燃料、农业等相关行业，从政策层面也能够看到各国的重视。在合成生物技术不断发展的、各国政策的大力推动下，相信合成生物产业能够在未来获得快速的发展，产业化的进程也将加快。宋佳丽，Molecular Devices美谷分子产品经理宋佳丽：毕业于华东理工大学生物工程专业，目前负责美谷分子中国区生物制品开发产品线业务，拥有6年生命科学行业产品应用和市场相关经验。曾进行微生物工程菌株高通量筛选相关研究，并参与国家重大仪器设备开发项目，在高通量筛选、自动化平台等方面经验丰富。"合成生物学技术及应用进展"网络会议开讲啦!2023年10月10-11日，由仪器信息网举办的第一届合成生物学技术及应用进展网络会议将在线开播，合成生物学专家，合成生物学技术应用专家，前沿科学研究PI等众多嘉宾将在3i讲堂分享精彩报告。立即报名》》》详细日程：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/syntheticbiology231010.html扫码直达报名页面温馨提示1) 报名后，直播前一天助教会统一审核，审核通过后，会发送参会链接给报名手机号。填写不完整或填写内容敷衍将不予审核。2) 通过审核后，会议当天您将收到短信提醒。点击短信链接，输入报名手机号，即可参会。会议联系会议内容及报告赞助仪器信息网 陈编辑：13171925519，chensh@instrument.com.cn

蛋白质是生命的物质基础，通过与不同生物分子间的相互作用在生物体内执行着各项重要工作，其功能与结构直接相关。因此，解析蛋白质及其复合物高阶结构对于深入理解蛋白质功能、生理现象及药物研发具有重要意义。过去的60余年，随着X-射线晶体衍射(X-ray)、核磁共振(NMR)以及冷冻电镜(cryoEM)等技术的出现和不断发展，蛋白质结构解析取得了长足发展。然而，如何在分析蛋白质时使其保持近似自然生理环境的非变性状态，对其动态、异质性、相互作用等属性的研究是结构生物学领域的热点和难点。　　质谱技术的不断发展使其在蛋白质结构表征领域发挥了越来越重要的作用。非变性质谱(native MS)兴起于20世纪90年代，是一种可以分析蛋白高阶结构的生物质谱方法。与传统的破坏蛋白质立体结构和弱相互作用力的方法不同，非变性质谱采用质谱兼容的近生理pH值的溶液体系(主要为醋酸铵)和更温和的电离方式，使生物大分子在气相中能够最大程度地保持自然折叠状态、非共价相互作用和相关的生物学功能。因此，非变性质谱可以提供分子质量、寡聚态、构象(折叠vs 去折叠)、异质性、配体结合、靶蛋白-小分子亲和力以及复合物中蛋白亚基的相互作用网络关系等更具生物学意义的重要信息，为蛋白质“序列-结构-功能”关系提供分子基础，已成为结构生物学不可或缺的互补工具,在生物制药、蛋白一配体、蛋白一蛋白复合物结构分析等诸多领域具有广泛应用。　　近年来,蛋白质结构研究领域经历着剧烈的技术迭代。2021年人工智能(AI) AlphaFol2横空出世,将蛋白质3D结构预测的精度从60%提升到90%以上,在给传统结构解析技术带来冲击的同时,也为结构质谱的发展提供了契机。　　未来,非变性质谱技术的发展需要简化样品处理,提升仪器的灵敏度、分析通量和鲁棒性,实现内源性蛋白复合物样本的直接或原位分析,推动其在生物医药表征、蛋白多聚态等领域的更广泛应用。非变性质谱技术与离子消度(MS)、自上而下串联解离(top-down)、电荷检测质谱(CDMsS)等创新联用技术和方法的不断开发及完善,将极大地提升结构信息的广度、丰富度及精确度,补充生物物理学方法缺失的结构信息。同时,非变性质谱与cryoEM1、氢完交换质谱(HDX-MS)、交联质谱等技术联用将更加常态化,这些实验数据与AI结构预测算法的进一步整合将有效解决蛋白及蛋白复合物结构预测存在的精度问题,推动结构生物学发展,助力新药研发。　　此外,非变性质谱技术的应用发展将更加关注:1)蛋白复合物结构一功能关系的研究,通过与计算机模拟(MD)、HDX-Ms、cryoEM等技术联用,揭示标志物蛋白在人类疾病发展过程中的作用,推动靶向药物设计和精淮医疗 2)通过研究小分子与靶蛋白的相互作用获取二者结合的亲和力信息,加速靶向药物筛选 3)翻译后修饰(PTMS)、突变等因素导致的蛋白高度异质性及其对蛋白或亚基折叠动力学、构象及构象变化、结合计量比等造成的结构和功能影响 4)蛋白与其他生物分子(配体、DNAA/RNA、金属离子等)之间的相互作用。　　李惠琳，中山大学药学院教授，博士生导师。主要从事生物大分子质谱新技术的开发及应用，其研究主要侧重于1)开发整合结构质谱技术，并对蛋白质机器结构、功能和动态变化及靶向药物作用分子机制进行深入研究2)开发middle-down/top-down蛋白质组学技术，探索蛋白翻译后修饰在生命过程中的调控机制。承担国家自然科学基金项目3项，荣获美国质谱学会颁发的Postdoctoral Career Development Award (2014) ，入选珠江人才计划(青年拔尖人才，2019)，其研究成果发表在Nature Chemistry, Analytical Chemistry, J. Am.Soc.Mass Spectrom.等杂志。　　"非变性质谱技术研究与应用"专栏共收录7篇论文,既介绍了非变性质谱技术的样品制备、离子源、质量分析器、联用技术等基础内容,也涵括了样品提取、样品引入、离子化及电荷操控等方式,以及在蛋白结构及构象解析、蛋白・蛋白相互作用等领域的应用,代表了国内非变性质谱技术的发展现状。希望本专栏能成为《质谱学报》广大读者颇有价值的科技文献,同时也希望更多的学者加入到非变性质谱研究领域,推动我国结构质谱技术的创新发展。

Interfacial Structures and Properties of 2D Materials with Atomic Force Microscopy（4）- Intercalated Structures讲座内容简介： 近年来，由于其潜在的巨大应用价值，关于二维层状材料的基础和应用研究方兴未艾，核心工作是理解和控制其多种多样的有趣性质。之前的研究工作主要集中在二维材料的面内结构，多种多样的层间相互作用在调控其力学、电学、热学以及光学等性质方面也有重要作用。虽然已有许多实验和理论研究工作来表征和理解这些界面结构，但对于界面行为是如何影响其物理与化学行为的仍然不是特别清楚。一个重要原因是，内部界面结构的直接微观成像和性质研究在实验技术上是相对比较困难的。石墨烯内部界面水分子插层的高分辨成像研究 在之前，报告人已经针对的AFM的基础知识、基本模式以及功能化AFM探测模式进行了介绍。本系列报告，将基于我们在原子力显微术的技术研究工作，利用多种先进原子力显微术针对二维材料的本征界面、异质界面以及材料/基底界面开展的研究工作。在每次报告中，我们首先将在较为详细地介绍主要使用的先进AFM模式的基本原理、技术实现及其相关应用。在此基础上，介绍我们利用该AFM模式所开展的关于二维材料界面结构与性质方面的研究工作。希望通过本系列报告有助于相关AFM使用者能够利用比较复杂的AFM功能模式开展研究工作。 本次报告是《二维材料界面结构与性质的原子力探针显微学研究》系列的第四次报告。在本次报告中，将介绍我们通过发展和利用多频原子力显微术，针对二维材料体系的内部界面插层结构等的高分辨成像表征和力学性质探测开展的一些工作。 #主讲人介绍 程志海，中国人民大学物理学系教授，博士生导师，基金委优青，中国仪器仪表学会显微仪器分会理事，中国硅酸盐学会微纳米分会理事。2007年，在中国科学院物理研究所纳米物理与器件实验室获凝聚态物理博士学位。2011年8月-2017年8月，国家纳米科学中心(中科院纳米标准与检测重点实验室)，任副研究员/研究员。曾获中国科学院“引进杰出技术人才计划”（技术百人计划）和首届“卓越青年科学家”，卢嘉锡青年人才奖获得者，青年创新促进会会员并获首届“学科交叉与创新奖”等。目前，主要工作集中在先进原子力探针显微分析技术方法及其在低维材料与表界面物理等领域的应用基础研究。网络讲座时间：北京时间 2021年11月29日 上午10：00-上午11:00申请方法：请关注“Park原子力显微镜”公众号查看首页内容，即可参与。

style type="text/css".TRS_Editor P{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor DIV{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TD{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TH{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor SPAN{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor FONT{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor UL{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor LI{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor A{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }/stylestyle type="text/css".TRS_Editor P{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor DIV{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TD{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TH{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor SPAN{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor FONT{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor UL{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor LI{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor A{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }/stylep　　近日，中国科学院大连化学物理研究所航天与新材料研究室研究员黄延强、副研究员杨小峰，与大连理工大学副教授王新葵合作，在二氧化碳加氢合成甲酸研究中取得新进展，相关研究成果在线发表在emNature Communications/em上。/pp　　COsub2/sub加氢合成甲酸是一个原子经济性反应，生成的甲酸是重要的化工原料，并可作为理想的液态储氢材料。COsub2/sub分子中的碳原子处于最高价态且化学性质相对惰性，对其进行有效活化是实现COsub2/sub高效转化的关键。该团队设计了一种席夫碱修饰的纳米金催化剂，利用席夫碱基团中的氮中心与COsub2/sub发生弱相互作用生成氨基甲酸盐两性离子，并进一步在纳米金催化剂上发生加氢反应生成甲酸。实验结果表明，不同于传统多相催化剂的碳酸氢盐加氢路径，气相COsub2/sub能够直接在席夫碱修饰的金催化剂上加氢转化为甲酸，在90supo/supC、8.0MPa反应条件下，生成甲酸的转化数可达14,470（12h）。席夫碱与COsub2/sub这种弱的相互作用模式为COsub2/sub的低温活化提供了新途径。/pp　　研究工作得到了国家重点研发计划，中国科学院先导计划以及国家自然科学基金的资助。/ppbr//pp style="text-align:center "img alt="" oldsrc="W020171113589131027563.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201711/uepic/27f7ca75-2c98-4012-86e7-cd4ab63123e4.jpg" uploadpic="W020171113589131027563.jpg"//pp style="text-align: center "大连化物所二氧化碳加氢合成甲酸研究取得新进展/p

9月11日，美国化学会杂志JACS 在线发表了中国科学院生物物理研究所王江云研究组的最新研究成果&mdash &mdash 《基因编码非天然氨基酸作为光致电子转移探针扩展荧光蛋白的传感性质》。该研究利用基因密码子扩展技术，实现了在活细胞中编码一系列卤代酪氨酸(3-氯代酪氨酸(ClY)、3,5-二氯代酪氨酸(Cl2Y)、3,5-二氟代酪氨酸(F2Y)、2,3,5-三氟代酪氨酸(F3Y)、2,3,5,6-四氟代酪氨酸(F4Y))，在荧光蛋白中实现了大分子中的光致电子转移现象，基于光致电子转移原理发展了对pH及Mn(III)敏感的荧光传感器。　　基因编码和荧光蛋白传感器是生物学研究中的重要技术手段。在过去的几十年中，人们已经开发出多种荧光蛋白传感器，用于监测金属离子，pH值，第二信使和翻译后修饰，这对于解析它们在体内信号转导网络中的作用是至关重要的。这些荧光蛋白传感器通常依赖于荧光共振能量转移或者绿色荧光蛋白GFP荧光团酚基的质子化/去质子化来发挥作用。尽管它们现在已被广泛应用，但是在分析物结合前后，这些荧光蛋白传感器的荧光强度变化通常都在两倍以内。相比之下，光致电子转移(photo-induced electron transfer，简称PET)机制开始越来越广泛地被引用到荧光传感器设计中来，最重要的原因在于分析物结合前后，荧光蛋白传感器可以展现出显著的荧光强度变化(通常可以增强10至100倍)。PET同时也是光合作用中的主要反应，PET过程广泛存在于生物系统中，如细胞色素c氧化酶、核苷酸还原酶、DNA光解酶等，其对磁感应等生物过程也具有非常重要的意义。　　该研究将一系列卤族元素取代的酪氨酸通过基因密码子扩展的手段定点插入到荧光蛋白(iLov2)中，发现在非天然氨基酸与荧光蛋白发光中心FMN之间的发生了快速的光致电子转移，并测量到电子转移发生在0.2 纳秒。通过荧光检测科研人员得到了一系列对pH具有不同响应能力的荧光蛋白突变体，利用该传感器他们检测了细胞质的酸化过程，该传感器将适用于研究活细胞中的pH值变化过程。同时科研人员首次得到了可以基因编码的对Mn(III)敏感的荧光蛋白，这将有利于检测与生物和环境相关的Mn(III)的浓度，为筛选高效的锰过氧化物酶提供了平台，为实现高效的木质素降解及生物质转化提供了研究工具。该研究为蛋白动态构象变化研究提供了新的研究手段，为利用合成生物学手段生产可再生能源提供了新的研究思路，为蛋白设计提供了新的工具。　　该研究得到科技部国家重点基础研究&ldquo 973&rdquo 计划、国家自然科学基金委员会的资助。　　 图示：基因编码非天然氨基酸作为光致电子转移探针扩展荧光蛋白的传感性质

大家好，本周为大家介绍的是一篇发表在Nature Chemistry上的文章Native mass spectrometry-based metabolomics identifies metal-binding compounds1，文章通讯作者是来自美国加州大学斯卡格斯药学和药物科学学院的Pieter C. Dorrestein教授。生命活动的正常运行离不开金属的帮助，微生物获取金属的一种常见策略是通过生产小分子电离团来结合金属并形成非共价复合物。尽管结合金属的小分子具有各种生理功能和潜在的药学应用，在复杂生物成分（如微生物培养提取物）中找到金属结合化合物仍具有挑战。由于小分子-金属结合位点是多样的，金属结合情况必须通过实验来确定，常用的实验方法有电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、原子吸收光谱（AAS）、X射线荧光光谱（XRF）、紫外-可见吸收光谱和核磁共振（NMR）等方法，这些方法通常通量较低，且在小分子成分不确定和金属种类复杂的情况下无法判断小分子-金属结合情况。为了发现新的小分子-金属复合物，本文开发了一种非靶向LC-MS/MS方法，结合非变性质谱（native MS）和一种新的计算工具离子识别分子网络，通过相关性分析、用户定义的质量差异和MS/MS相似性匹配相关化合物。该方法能够在复杂的生物样品中筛选金属结合化合物，作者把这个方法称为非变性质谱代谢组学。一、非变性代谢组学概念小分子非靶向分析采用的萃取、样品制备和LC-MS/MS方法通常在低pH值、高比例有机相和低金属浓度的条件下，这些条件不利于金属络合。因此作者采用了非变性质谱的实验思路，考察了在较高的pH值下，小分子与金属的结合比例较高，并开发了一个两步非变性ESI-LC-MS/MS工作流程，该流程具备在线柱后pH调节和金属引入的能力（图1），在金属引入后有足够的时间形成小分子-金属复合物。使用MZmine和GNPS中的计算离子身份分子网络（IIMN）来分析数据。该实验流程是作者开发的第二代方法，此前的第一代方法使用的是双管注射泵（double-barrel syringe pump）注射氢氧化铵溶液，随后注射一种或多种金属盐。二代方法与一代的区别在于使用了HPLC二元泵进行乙酸铵溶液的补液过程，使溶剂组成和梯度更稳定。图1. 基于非变性质谱的代谢组学实验流程。二、方法考察作者首先制备了市售的铁载体标准混合物，即耶尔森菌杆菌素（1）、弧菌杆菌素（2）、肠杆菌素（3）、高铁环六肽（7）和红酵母酸（6），编号与图2相对应。标准品通过HPLC分离，然后通过第一代装置进行液相色谱后pH调节和过量（毫摩尔）氯化铁注入，仅在铁注入后观察到每种铁载体的三价铁加合物（图2a）。随后，作者进行了以下的考察：①考察了加和物峰面积呈现铁的浓度依赖性，但不完全与铁载体本身对铁的亲和力相对应，这可能由于每种载体的电喷雾效率不同以及流动相溶液组成的变化，因此作者开发了带有补流泵的第二代装置，可减少由梯度导致的溶剂组成的变化，并将有机溶剂浓度降低约50%。②考察了铁载体与铁的加和是否是非特异性加和，将能与铁结合的高铁色素分子与一系列不能结合铁的其他分子混合，同样实验流程下发现只有高铁色素结合了铁，证明加和物的形成是特异性结合（图2b）。③考察了载体的金属选择性，向载体加入生理水平（微摩尔）的金属混合物，包括铁、铜、钴、镍、锌和锰盐，发现载体对金属的选择性与文献报道一致，例如两种铁载体对铁的选择性都高于其他金属；两个相似的物质的区分，去铁胺B（DFB）可与铜结合，而去铁胺E（DFE）不能。图2. 液相后注入金属法在标准铁载体样品中的测试。接着，作者将此方法应用于谷氨酰杆菌JB182的培养提取物。该微生物是从液体奶酪培养基中分离出来的，而奶酪是一个缺铁的环境。作者利用非变性代谢组学工作流程，从培养提取物中观察到未结合铁的去铁胺E和结合了三价铁的铁胺E。去铁胺E是使用IIMN观察到的唯一结合铁的分子（图3），检测到的其他分子都不是铁结合的。图3. 谷氨酰杆菌JB182培养提取物的非变性代谢组学测试。a. 去铁胺E是使用IIMN观察到的唯一结合铁的分子；b. 标准液相方法鉴定到的去铁胺E大多没有结合金属，其3.03分钟处的MS1为图d；c. 液相后注入铁鉴定到的去铁胺E结合了金属，其3.05分钟处的MS1为图e。作者用同样的方法测试了大肠杆菌Nissle 1917提取物，并在液相后将pH调整为7（模仿大肠杆菌胞质pH），发现了一些结合铁的载体分子（图4a）及其相应的铁复合物（图4b-d），除图4标注的三种，还存在一些yersiniabactin和aerobactin的衍生物也能结合铁，共发现了至少15种额外的铁载体。衍生物的发现也说明了IIMN识别结构相似性的能力，且修饰也通常与生物合成或代谢有关。除了研究生理条件下的铁结合外，作者也尝试鉴定了锌结合分子，因为大肠杆菌Nissle的锌获取机制尚未完全阐明。使用本文的方法，作者发现了yersiniabactin及其许多衍生物也与锌结合，包括HPTzTn-COOH，这种结合也通过NMR进行了辅助验证。由此可推断yersiniabactin通过获取锌来逃避抗菌蛋白对锌的螯合，增强大肠杆菌Nissle在发炎的肠道中繁殖的能力。此外，作者还测试了比大肠杆菌Nissle基因组大十倍的酒用真菌Eutypa lata，也发现了结合铁的分子衍生物（图4e-f）图4. 非变性代谢组学方法用于鉴定细菌和真菌培养提取物。最后，作者将本方法应用到环境样品中，测试该方法是否可以在超复杂样品中识别金属结合化合物。作者分析了2017年6月浮游植物爆发期间在加州海流生态系统中收集的固相萃取的表层海洋样本。表层海水中的溶解有机质（dissolved organic matter，DOM）是十分复杂的样本，在液相后调节pH至8后，鉴定到了软骨藻酸为铜结合分子，与文献报道的一致。IIMN还分析到软骨藻酸以二聚体的形式与铜离子结合（图5），可能以类似于EDTA的构型与铜配位。图5. 非变性代谢组学方法用于鉴定表层海水中的溶解有机质。总结：本文开发的非变性代谢组学方法通过液相后补充金属或调节pH，可以从复杂的样本中识别已知的和新的金属离子载体。1.Aron, A. T. Petras, D. Schmid, R. Gauglitz, J. M. Büttel, I. Antelo, L. Zhi, H. Nuccio, S.-P. Saak, C. C. Malarney, K. P. Thines, E. Dutton, R. J. Aluwihare, L. I. Raffatellu, M. Dorrestein, P. C., Native mass spectrometry-based metabolomics identifies metal-binding compounds. Nature Chemistry 2022, 14 (1), 100-109.

科学究其本质就是一种磨练，得益于那些好奇心无限、智慧超然并愿意为世界和个体生活带来真正改变的人们。正因如此，科学界一直不乏杰出的女性智者和先驱，她们为其所在领域带来了翻天覆地的改变。在质谱学领域，越来越多的女院士、女教授、女专家,还有资深女工程师… … 正在通过自己的思考与行动影响着该行业的发展。当前，质谱技术在生物、医药、材料、食品、环境、公共安全等众多领域发挥着不可替代的作用。女性学者在质谱领域的占比也越来越高，并在其各自的岗位发挥着重要作用。受社会角色影响，女性学者面临工作和生活中更多的困难和挑战。基于此，仪器信息网在Females in Mass Spectrometry(FeMS)组织的大力支持下，于2022年8月15日举办“第二届女性质谱学者研讨会”，本期论坛的学术主题将聚焦质谱前沿技术交叉生命医学研究。旨在为质谱领域的女性学者从学业生活到个人心路历程等方面搭建沟通、交流的平台，激励质谱领域女性学者的工作热情、帮助领域内女性学者的事业发展。点击下方图片报名参会：会议日程报告嘉宾会议报名链接：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/fems2022/回顾：第一届女性质谱学者国际研讨会精彩回顾：让世界听见FeMS的声音：第一届女性质谱学者国际研讨会成功召开！

将纳米尺度结构单元集成为同质异相（多形体）结构不仅能表现优于纯物相的性能，还可以带来奇特的物理化学特性，从而为优化半导体材料的光电化学转化性能提供一种新策略。在过去的几十年里，纳米合成化学的发展促使了一系列组分形貌各异的多形体结构的出现。然而，这类多形体结构受结晶生长规则限制，其材料种类非常有限。近日，中国科学技术大学俞书宏院士团队设计了一种胶体化学合成法，实现了铜基四元硫属多形体纳米晶的可控制备，这类多形体表现出优于纯物相的光催化产氢性能。相关成果以“A library of polytypic copper-basedquaternary sulfide nanocrystals enablesefficient solar-to-hydrogen conversion”为题于9月15日发表在《自然‧通讯》上（Nature Communications2022, 13 (1), 5414）。论文的共同第一作者是特任副研究员伍亮博士和硕士生王茜。铜基四元硫化物半导体（由地球丰富的元素组成，具有合适的带隙和高的光吸收系数）是一种极具发展前景的光催化材料。然而，单个铜基四元硫化物纳米晶中光生电子与空穴的超快复合速率限制了其光催化析氢应用。由化学性质相同但物相结构不同的材料组成的多形体纳米结构（在界面处匹配良好）能有效避免异质界面处的成分变化和应力带来的不利因素，促进光生载流子分离，进而提高光催化产氢性能。图1. (a-c)单同质结CZTS多形体的HAADF-STEM图、球差校正高分辨率HAADF-STEM图和XRD图； (d-g)双同质结CZTS多形体的HAADF-STEM图、球差校正高分辨率HAADF-STEM图和XRD图；(h)双同质结CZTS多形体的示意图。图a和e中的比例尺代表20 nm，图b和f中的比例尺代表5 nm，图d中的比例尺代表50 nm。研究团队发展了一种通用的胶体化学合成法，通过在纤锌矿（WZ）结构上的外延生长硫铜锡锌矿/闪锌矿（KS/ZB）结构，实现了一系列的铜基四元硫属多形体纳米晶的精准合成，包括Cu2ZnSnS4(CZTS)、Cu2CdSnS4(CCdTS)、Cu2CoSnS4(CCoTS)、Cu2MnSnS4(CMnTS)、Cu2FeSnS4(CFeTS)、Cu3InSnS5(CInTS)和Cu3GaSnS5(CGaTS)。以CZTS多形体纳米晶为例，通过调控KS物相的生长选择性制备出子弹形单同质结多形体（SHP）和橄榄球形双同质结多形体（DHP）（图1）。光催化析氢性能研究表明，CZTS多形体纳米晶的光催化活性高于相同成分的纯物相纳米晶（图2b）。进一步利用密度泛函理论（DFT）计算，研究了CZTS的WZ相和KS相的能带结构。研究表明CZTS多形体中的同质结具有II型半导体的能带排列结构（图2d-e）。因此，光生电子和空穴将分别积累在KS和WZ中，实现电荷的跨同质结分离，从而提高光催化性能（图2f）。此外，双同质结CZTS多形体中两个同质结的协同作用使其光催化性能优于单同质结纳米晶。图2. CZTS纳米晶的光学和光催化性能。(a)紫外-可见-近红外吸收光谱；(b)CZTS纳米晶在可见光下的光催化析氢性能；(c) CZTS多形体的循环光催化产氢性能；(d)多形体结构中WZ和KS相的态密度图；(e)多形体中WZ和KS相带隙排列；(f) 杂化组合的模拟电荷分布。该工作实现了四元铜基多硫化物多形体纳米晶的精准可控合成。这种物相结构的集成为优化光催化剂性能提供了一种新策略，通过构筑同质异相结促进光生载流子的分离，进而提高光催化产氢性能。该项研究受到国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目、安徽省高校协同创新计划、安徽省科技重大专项等项目资助。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-33065-7#citeas

近日，中国科学院近代物理研究所与合作单位首次合成了缺中子新核素锇-160和钨-156，揭示了中子数为82的壳效应在极端缺中子核素中增强的现象。2月15日，相关研究成果以亮点文章编辑推荐的形式，发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上，并被美国物理学会Physics杂志在线报道。 远离β稳定线的原子核壳结构的演化是核物理学研究的热点。有研究表明在核素图的丰中子一侧出现了传统幻数消失和新幻数出现的现象，这引起了科研人员的广泛关注。在缺中子核区，新核素合成与α衰变性质测量是研究壳结构及其演化的有效途径之一。依托兰州重离子加速器，该研究利用充气反冲核谱仪SHANS，通过熔合蒸发反应合成了锇-160和钨-156两个新核素。研究发现，锇-160（中子数为84）具有α放射性，而钨-156（中子数为82）具有β+衰变的放射性。该团队测量了锇-160的α衰变粒子能量、半衰期及钨-156的半衰期等性质。 该研究通过系统分析新测量数据和已有数据发现，中子数为84、85的同中子素的α衰变约化宽度从质子数为68到76都呈现规律的下降趋势。这表明随着原子序数的增加，中子数为84、85的同中子素的α粒子预形成概率变小。研究认为，上述现象是中子数为82的壳效应增强引起的。这一解释得到了三种不同原子核质量模型的支持。 进一步的研究显示，中子数为82的中子壳效应增强的原因在于不断逼近可能存在的双幻核——铅-164（质子数为82、中子数为82）。尽管铅-164在质子滴线外很远，但增强的壳效应有可能让它成为一个束缚或者准束缚的原子核。 该研究首次明确给出了中子数为82的中子壳在缺中子核素一侧的演化情况，同时使我国的新核素研究进入一个新的核区。 该工作由近代物理所超重核与核结构研究室、中国科学院大学、先进能源科学与技术广东省实验室、山东大学、中山大学、广西师范大学、中国科学院理论物理研究所、同济大学合作完成。研究工作得到中国科学院战略性先导科技专项、广东省基础与应用基础研究重大项目和国家自然科学基金等的支持。

化学合成是一个重要的工艺，在制药、材料、石油化工等诸多领域都需要用到。以制药领域为例，在药物研发阶段，合成药物分子是整个 DMTA（设计-合成-测试-分析）周期中的一个核心环节。据相关报道表明，在过去的十几年间，新药分子的结构变得日益复杂，这一趋势无疑给药物的研发工作带来了前所未有的挑战。复杂药物分子的合成过程往往依赖于经验丰富的有机化学家，他们通过深入的文献研究和大量的实验条件筛选，才能够实现这一合成目标。由此产生的大量人力资源和时间成本，不仅严重拖延了新药的开发进度，而且还导致了患者难以承受的高昂药价。近年来，自动、智能、精准的化学合成愈发成为趋势，旨在突破现有化学合成方式的局限性，使化学合成变得 “反应条件简单、反应快、产率高、后处理简单、操作标准化”，为化学家提供一个高效简便的工作环境。以药物筛选为例，化合物库的构建是药物筛选的重要基础，获取先导化合物 6 种主要途径中，化合物库筛选占比高达 80%。目前各大国际制药企业都有自己大型的高质量化合物库，可谓是制药公司 “保护最为严密的资产”，化合物库的构建涉及大量重复的人工操作，后处理费时费力、数据易出错等问题都需要“高通量、自动化”的化学合成方式解决。为满足客户多元化学合成的应用场景，晶泰科技推出全自动高通量合成筛选工作站 XmartChem&trade 智能合成工作站。该自动化合成工站专门为化学人员研发，人机协作，操作标准化，提高合成效率；同时，应用科学家与自动化技术人员组成研发团队，突破了自动固体投料、自动分离纯化技术壁垒，开发的智能手套箱工作站，适用于无水无氧操作体系的合成反应，真正实现化学合成实验流程全自动高通量运行，系统稳定高效，已落地客户场景。晶泰科技XmartChem&trade 智能合成工作站XmartChem&trade 智能合成工作站打通合成实验中投料、反应、产物稀释、过滤和液质分析全过程，软件系统直观易用，可根据研究需求配置不同反应体积、温度条件、混合方式、惰性气氛条件，突破高通量合成筛选的瓶颈，降低操作门槛，提高合成效率。● 应用场景● 产品特点提高合成效率，增加研究产出&bull 人机协作：系统高效稳定，7×24 小时不间断安全运行；&bull 降低操作门槛：减少水氧敏感化学合成反应操作难度；实验过程操作标准化，减少人为出错率；&bull 提升安全性：减少了合成工作人员暴露于有害化学物质和潜在危险反应的风险；根据客户需求搭建专属合成平台&bull 灵活模块：固/液投料、反应、稀释、过滤、SPE 固相萃取、分析及纯化；&bull 固体投料：覆盖大粒径（1.2mm）、流动性差、蓬松、静电等复杂性质粉末投料，投料范围 1mg~20g，称量分辨率 0.1mg；&bull 惰性气氛条件：智能手套箱工作站，适用于无水无氧操作体系的合成反应，实现投料反应及监测需求；&bull 开放集成：支持多种第三方设备如 LC-MS、离心机等集成到工作站；&bull 柔性拓展：根据不同应用场景，兼容不同反应容器，六轴/四轴机器人系统支持集成多种自动化模块。专门为化学人员研发的软件系统 ，直观易用&bull 可视化软件系统：触屏式操作界面，轻松访问资源、方法、任务及数据等功能信息；资源配置界面与设备内部布局完全一致，操作方式直观，充分降低学习成本，易于使用；&bull 简化工作流程：可直接创建或调用模板实验设计流程方法，如酰胺合成、还原胺化、金属催化偶联、环化反应等常用实验，轻松设定参数，节约时间；支持批量实验参数导入，简化操作；&bull 用户权限设定：划分用户权限，维护实验方法、数据安全；&bull 完整数据记录：实时自动采集反应条件、实验控制以及数据，确保完整实验流程可追溯；&bull 数字化平台：支持接入 LIMS 系统，并兼容晶泰数字化软件（ELN、数字孪生仿真系统等）。完善的本地技术支持体系&bull 多元化团队：化学家与自动化结合的研发团队，深入理解应用场景，产品更符合您的需求；&bull 高效支持和服务：产品从安装、培训、维护、维修到升级，提供全生命周期支持；&bull 售后无忧：专业完善的服务团队，当日响应。扫码留言获取产品彩页晶泰科技自动化赋能的化学合成平台AI 和自动化已经大踏步迈进合成化学的领域，并逐渐实现产业化。自 2019 年起，晶泰科技便开始探索自动化实验室的自主研发之路，已在自动化化学合成、自动化结晶等场景中应用。晶泰科技的自动化化学合成平台，采用人机协作的工作模式，通过自主研发的云端软件控制系统，可以远程操控自动化工站和起串联作用的 AGV 小车，实时记录实验过程数据和结果，有效保证了实验记录的及时性、完整性和可追溯性，确保规范性。帮助客户最大程度地实现提质增效，自动化合成在高通量反应或平行反应中，有明显的优势。

合成生物学是生物科学在二十一世纪新兴的一个分支学科，本质是构建一个区别于自然生命的人造生命。通过规模化的改造细胞，使其生产出人们需要的物质，如同建立了一个高效的细胞工厂。合成生物学的发展历程1911年，“Synthetic biology”一词最早由法国物理化学家Stephane Leduc在其所著的《生命的机理》(The Mechanism of Life)一书中提出，并归纳为“合成生物学是对形状和结构的合成”，但受制于当时的科学技术水平，“合成生物学”并未得到真正的发展。随着20世纪70年代和80年代分子克隆和PCR技术的发明，为基因设计调控提供了技术手段。到20世纪90年代中期，基因测序技术兴起，这种分子生物学的“放大”产生了系统生物学领域，生物学家和计算机科学家开始将实验和计算结合起来，对细胞网络进行反向工程。2000年，Eric Kool重新定义了“合成生物学”：是基于系统生物学的遗传工程。这标志着这一学科的真正形成。但合成生物学真正受到关注却是在21世纪，一系列颠覆性成就均是在此阶段发布。2000年-2003年是合成生物学的“创建时期”，产生了许多具备领域特征的研究手段和理论，特别是基因线路工程的建立及其在代谢工程中的成功运用，这一时期的典型成果是青蒿素前体在大肠杆菌中的合成；2004年-2007年是合成生物学的“扩张和发展时期”，工程化理念日渐深入、使能技术平台得到重视、工程方法和工具不断积淀，领域有扩大趋势；2008年-2013年是合成生物学的“快速创新和应用转化期”，涌现出的新技术和工程手段使合成生物学研究与应用领域大为拓展；2014年以后进入到了合成生物学的发展新阶段，“DBTL”循环被提出，生物技术与信息技术融合发展的特点愈加明显，2014年6月，世界经合组织（OECD）：发表了题为“Emerging Policy Issues in Synthetic Biology”的报告。该篇报告从合成生物学前景说起，并认为该领域前景广阔，建议各国政府把握好机遇，大约20个国家纷纷出台相关政策。今年七月份，由工业和信息化部、国家发展改革委、商务部发布 《三部委关于印发轻工业稳增长工作方案（2023—2024 年）的通知》中也将生物制造作为着重培育壮大的新增长点。由中国科学技术信息研究所、上海市科学研究所联合编撰的《未来产业创新的前沿领域》也将合成生物学列为了未来产业创新的五大前沿领域之一。有数据显示，合成生物学将在未来5-10年呈现高速增长，合成生物学将成为千亿赛道。国内合成生物学主要研究阵地当前我国的合成生物学尚处于起步阶段，除了国家层面的顶层设计，地方各地也在加紧布局合成生物新赛道，北京、深圳、上海、天津等地现已经成为国内合成生物学研究的主要阵地。北京：作为全球科研城市榜首的北京，日渐成为国际前沿科技的重要策源地和全球产业变革的重要驱动地。其中在合成生物学方向，北京化工大学作为北京市内合成生物学重点落地研究团队，承担了北京市合成生物学重大专项。该校的生命科学与技术学院科研实力雄厚，尤其是在绿色生物制造、合成生物学、生物安全和生物医药等研究领域拥有国内领先水平。曾任生命科学与技术学院院长，现任北京化工大学校长的中国工程院院士谭天伟在合成生物学领域贡献颇多。此外，北京化工大学于2020年成功举办了合成生物学前沿论坛。仪器信息网特别邀请当次论坛的主持人——袁其朋老师将于第一届“合成生物学技术及应用进展”网络会议(10月10日-11日)上作名为《高效细胞工厂构建及产业应用》的报告分享。（点击报名参会）袁其朋作为当次论坛的主持人，也是教育部长江学者特聘教授，第十一届中国青年科技奖获得者，北京市百名领军人才，化工资源有效利用国家重点实验室副主任。他的主要研究领域为合成生物学及代谢工程、高纯天然产物规模制备及活性研究。近年来承担了科技部重点研发任务、国家自然科学基金重点、面上项目、企业合作等项目。中国工业生化与分子生物学分会副主任委员、中国药学会制药工程专业委员会副主任委员、中国纺织工程学会化纤专业委员会副主任委员、中国生物发酵产业协会微生物育种工程与应用评价分会副理事长等。《合成生物学》副主编，Synthetic Biology and Engineering，Bioresource and Bioprocessing，Advanced Biosystems News、Bioprocess、《食品科学》、《生物工程学报》、《食品安全质量检测学报》等刊物编委。除此之外，田平芳教授也受仪器信息网邀请，将于10月10 日在“合成生物学技术及应用进展”网络会议上进行名为《优化“启动子-RNA聚合酶”以实现目标产物的高产》的报告分享。（点击报名参会）田平芳教授：美国加州大学圣地亚哥分校（UCSD）访问学者，美国佐治亚大学（UGA）高级研究学者。他的研究方向为微生物代谢工程和合成生物学；主持国家自然科学基金面上项目5项，863课题2项，国家重点研发计划课题1项，其他省市和企业课题10多项，参与课题多项；发表SCI和核心刊物文章150多篇，授权专利16项；开展基因组编辑及3-羟基丙酸、1,3-丙二醇、吡咯喹啉醌、阿克拉霉素等化学品的生物合成和代谢调控研究；已培养博士和硕士研究生70多名；研发的生物农药已在全国范围推广；担任Nature Comm, Metab Eng, Appl Envir Microbiol, Biotechnol Adv, Appl Microb Biotechnol等30多个SCI刊物审稿人，以及国家自然科学基金、国家重点研发计划和国际合作项目评审专家。深圳：在政府层面，深圳市是目前国内发布合成生物学相关政策最多的地区，其中《光明区关于支持合成生物学创新链产业链融合发展的若干措施》是国家首个完全针对合成生物学的政策。深圳合成生物学科研实力雄厚，相关合成生物学研究院所共四所， 2017年深圳先进技术研究院成立国内首个合成生物学研究所，以青年“海归”为主，全球聚焦合成生物学领域最大规模的前沿多学科交叉团队，其中，刘陈立任深圳先进技术研究院合成生物学研究所所长。2019 年，深圳先进技术研究院牵头建设成立了深圳合成生物学创新研究院（深圳合成院），聚焦人工生命体系的理解，致力于重塑与扩展这一重大科学挑战，开展合成生物学基本原理、共性方法和医学转化应用研究。仪器信息网特别邀请深圳先进技术研究院合成生物学研究所合成生物化学研究中心执行主任罗小舟，他将于第一届“合成生物学技术及应用进展”网络会议(10月10日-11日)上作名为《利用合成生物学方法增加小分子结构多样性》的报告分享。（点击报名参会）罗小舟作为中国科学院深圳先进技术研究院研究员、合成生物学研究所合成生物化学研究中心执行主任，森瑞斯生物科技（深圳）有限公司创始人。同时，也是深圳市微生物药物智能制造重点实验室副主任，深圳市优青，广东省杰青，科技部重点研发计划课题负责人，国家重大人才工程（青年）专家，任《合成生物学》 编委。他主要聚焦于合成生物学领域中生命体内生物化学过程相关研究，主要结合遗传密码扩充技术，酶的定向进化，基因挖掘和代谢工程等多种化学生物学方法，基于大数据机器学习及高通量自动化，深入研究多种不同类别的天然产物及其衍生物的生物全合成的方法，并利用合成生物学方法，将研究成果转化至制药、个性化治疗、新材料等领域。上海：作为国内合成生物学的发源地，上海市产业优势及产学研协同优势较为明显。上海合成生物学科研院所共 3个，以 2008 年成立的中科院合成生物学重点实验室为代表。中科院合成生物学重点实验室是国内第一个合成生物学实验室，依托单位为中国科学院分子植物科学卓越创新中心。实验室以发展合成生物学理论和创新合成生物学技术为主导，建立合成生物学关键工程平台；针对我国在能源、环境、健康等方面的需求及面临的挑战，聚焦若干重要生物学体系，在分子、细胞和微生物菌群等层次上，实施合成生物学创制；并通过转化研究，推动科研成果产业化。现任实验室主任为覃重军研究员，副主任为王勇研究员、杨琛研究员，学术委员会主任为杨胜利院士。其中，副主任王勇受仪器信息网邀请将于第一届“合成生物学技术及应用进展”网络会议(10月10日-11日)上作名为《植物二萜的合成生物学研究》的报告分享。（点击报名参会）王勇博士作为中国科学院合成生物学重点实验室副主任，中科院分子植物科学卓越创新中心特聘研究员、博士生导师。科技部十三五重点研发计划“合成生物学”重大专项项目负责人，首席科学家。入选“中科院百人计划”、“国家万人计划科技创新领军人才”、“上海市优秀学术带头人计划”。现任上海市生物工程学会秘书长、副理事长；中国生物工程学会理事。他所在的课题组主要研究方向为天然产物的合成生物学：通过解析天然产物的生物合成途径，基于工程化的设计和建构，改进复杂天然产物的生物合成效率和其生产方式，开发天然的或非天然的复杂天然产物活性成分。作为项目负责人，先后主持完成了国家科技支撑计划、国家重点研发计划、国家重大新药创制专项、自然科学基金等多项国家或省部级科研项目。近年，申请的专利多项基于合成生物技术的天然产物产品实现了产业化推广，推动了行业进步。天津：在合成生物学领域设有总投资近20个亿的国家合成生物技术创新中心，还对标国家实验室建设了天津合成生物学海河实验室。除了上述提到的科研院所之外，中国农业科学院深圳农业基因组研究所农业合成生物学中心、上海交通大学生命科学院合成生物学实验室、上海农业科学院合成生物学实验室等也具备良好的研究和发展基础。合成生物学正被广泛应用于各种产业，合成生物学技术应用涵盖平台开发、医药、化工、能源、食品和农业等重点领域。在推动科学革命的同时，合成生物学技术正快速向实用化、产业化方向发展。~~~~~"合成生物学技术及应用进展"网络会议开讲啦!~~~~~2023年10月10-11日，由仪器信息网举办的第一届合成生物学技术及应用进展网络会议将在线开播。本次会议聚焦到合成生物学的上、中游技术，众多行业专家将在线分享先进、前沿的使能技术，以及菌株改造、筛选等生物合成技术和工艺开发方案，会议日程详情请点击下方链接，快来报名吧！立即报名 详细日程：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/syntheticbiology231010.html 扫码直达报名页面温馨提示1) 报名后，直播前一天助教会统一审核，审核通过后，会发送参会链接给报名手机号。填写不完整或填写内容敷衍将不予审核。2) 通过审核后，会议当天您将收到短信提醒。点击短信链接，输入报名手机号，即可参会。会议内容及报告赞助联系：仪器信息网 陈编辑：13171925519，chensh@instrument.com.cn

2023 年 11 月 29 日，Nature 在线发表了加州大学伯克利分校 Gerbrand Ceder 和劳伦斯伯克利国家实验室 Yan Zeng 课题组的研究论文，题目为《An autonomous laboratory for the accelerated synthesis of novel materials》。在此研究中，为了缩小新材料的计算筛选和实验实现之间的差距，作者引入了 A-Lab，这是一个用于无机粉末固态合成的自主实验室。该平台使用计算、文献中的历史数据、机器学习（ML）和主动学习来规划和解释使用机器人进行的实验结果。在 17 天的连续运行中，A-Lab 从一组 58 种目标中实现了 41 种新的化合物，包括各种氧化物和磷酸盐，这些化合物是通过使用 Materials Project 和 Google DeepMind 的大规模从头算相稳定数据鉴定的。合成配方是由在文献上训练的自然语言模型提出的，并使用基于热力学的主动学习方法进行优化。对合成失败的分析为改进现有材料筛选和合成设计技术提供了直接可行的建议。高成功率证明了人工智能驱动平台在自主材料发现方面的有效性，并推动了计算、历史知识和机器人技术的进一步集成。（文章摘要）A-Lab 的成功为未来实验室提供了一个新模式：将人工智能和机器人技术相结合。这种模式不仅提高了新材料的发现速度，还能为研究人员提供有关材料合成可能性的宝贵数据库。在智能化的实验室中，机器人帮助研究人员做大量的数据检索、实验预测和验证工作，研究人员能够更高效地进行实验设计和关键数据分析，大幅缩短研究周期。未来，人工智能和机器人技术的结合将更加紧密，“AI + Automation” 的自动化实验室将在各个科学领域中涌现，赋能各行业高质量发展。AI+Automation 加速新材料研发成功的经验往往是相似的，晶泰科技的智慧实验室一站式建设服务和 A-Lab 工作的底层逻辑有着异曲同工之妙。人工智能、机器人技术相结合的实验模式已被广泛接受和形成共识，在新材料领域，这些 “高大上” 的技术能帮我们解决什么问题呢？让我们一起来感受下 “AI+Automation” 带来的实验模式的改变。“机器人”改变材料合成的方式新材料的研发非常困难。传统材料实验方法基本是以经验、理论为基础的 “试错法”。其过程为：基于理论知识或经验→预测目标材料化学成分、物理状态→目标材料配比→制备→分析性能表征→根据结果调整配比→获得满足需求的材料。可见，新材料发现、开发和应用依赖经验和反复试错，具有不可预知的偶发性，时间和经济成本不可控。从发明到应用极其缓慢，制约了技术与产业的发展。随着人工智能和自动化技术的发展，传统 “试错” 的材料研发模式正逐步转变为 “AI+Automation” 的高通量精准研发模式。晶泰科技成立以来，一直专注在为药物研发做新分子的设计、合成及测试，但我们的底层技术迁移性很强，归根结底，我们是在设计新的功能材料。自 2022 年晶泰科技对外公布实验室自动化业务以来，我们的 “底层技术储备” 已在自动化化学合成等场景中成熟应用。● 自动化固体加样技术新材料研发过程中，“目标材料的配比” 需要大量的 “固体投料称量” 操作，自动化固体投料技术一直是实验室自动化技术中的一大挑战。晶泰科技自主研发的全自动智能加粉模块， 根据客户不同需求， 覆盖吸潮结块、较大颗粒、蓬松、静电、有粘性流动性差等各种复杂性质粉末的投料，投料体积范围：1mg-20g 投料的分辨率达到 0.1mg。● 适用于化学的精密移液技术“液体投料” 也是新材料合成环节中的常见操作，晶泰科技自研出不同种类的精密定量移液，优质特种工程材料应用，解决化学合成加液过程中耐腐蚀的问题， 通过机器人系统的智能力反馈及压力探测技术，使得移液具有更高的移液精度及更小的试剂残留量；5ML 的大体积的空气置换移液泵（ADP）极大的提高了液体转移效率；多通道的的针泵模块实现了大体积的液体持续转移。● 功能模块集成&仪器设备串联技术高通量反应及过程监测： 晶泰科技自研出多种全自动控温磁力搅拌模块，将其温控与磁力搅拌一体化， 温控采用多加热及制冷技术实现温控范：-20℃-150℃；每个模块都有独立的控制及通讯功能，在整个反应过程实现温度及转速远程设置和过程实时监测。柔性拓展能力: 晶泰科技根据客户不同的应用场景， 采用不同的机器人系统做不同规模的自动化集成， 站内的六轴机器人系统及四轴机器人系统可以完成设备内部或者工作岛的多种模块的自动化模块集成 。可移动协作机器人系统（机器人+MIR 小车）及协作机器人+地轨系统可以完成大规模多个设备（工站）的实验室自动化系统。AI帮助探索更广阔的化学空间在当前云计算已经非常成熟的情况下，算力已经不再是一个问题。然而，材料合成仍然受到合成路径复杂度和缺乏数据集等因素的限制，目前尚未有清晰的化学合成路径预测机制。突破这个瓶颈的关键是拥有 “数量足够多、质量足够好” 的数据，以支持 AI 模型的深度学习和迭代算法，这是我们可以摘到材料研究 “高悬果实” 的云梯。那AI技术可以帮助新材料研究做什么呢？以晶泰科技为客户提供的 ”自动化功能材料研发实验室” 为例，我们使用高精度的计算模拟方法，对材料的性质进行预测，并使用大量模拟数据构建基础的 AI 模型，结合真实的实验数据得到精修的 AI 模型，以此实现预期性质材料的智能设计。而后自动化工作站对材料进行合成与表征，收集的数据进一步优化模型，从而加速设计、合成、分析、测试 DMTA 循环，这也是加速新材料发现的技术逻辑。晶泰科技智慧实验室一站式服务晶泰科技将预测算法与实验相结合，充分发挥大规模云计算为基础的数据及服务平台的优势，构建了智能化和自动化程度都显著提高的 “高通量多实验” 自动化实验室集群平台。晶泰科技可提供包含自动化设备采购与特定应用自动化机器人定制开发、数字化与智能化软件系统以及 实验室升级改造的一站式服务。晶泰科技的实验室智能化自动化解决方案，应用于石油化工、新能源、新材料、生物医药等行业。我们提供的自动化产品与服务包含：智慧实验室一站式建设服务、机器人工作站等，已为客户落地构建了药物研发智慧实验室、催化剂研究智慧实验室、无机材料研究智慧实验室以及电解液配方研究智慧实验室等，特定自动化应用场景的机器人工作站包含 XmartChem 智能合成工作站、XtalComplete 智能结晶工作站、ChemPlus 桌面型固体加样仪。

二维晶体到晶体的转化是一种重要的分子晶体制备方法，可以通过不同的化学反应实现从一种晶体直接向其它各种晶体材料的转化，在晶体工程领域展现出独特的优势。晶体到晶体的转化是一种复杂的动态过程，涉及到共价键的断裂和形成，各种瞬态中间体中分子的几何形状、构型和构象，以及各种晶体微结构的变化。因此，在固体基底表面实现高化学选择性和高立体选择性的二维晶体到晶体的转化仍然是一个巨大的挑战。近日，华东理工大学刘培念教授/李登远副教授课题组通过异腈的表面[1+1+1]环加成反应，原位制备了基于C–HCl氢键作用的二维三轴烯晶体，并发展了高化学选择性和立体选择性保持的逆-[2+1]环加成反应，实现了从异腈向三轴烯到累积三烯二维晶体的定向转化（图一）。通过扫描隧道显微镜（STM）和非接触原子力显微镜（nc-AFM）直接观察到了多种二维晶体转变过程中的关键反应中间体，并结合理论计算阐明了逆-[2+1]环加成反应涉及到三元碳环的开环、次序性的脱氯/氢钝化和脱异腈的过程，并且三轴烯到累积三烯二维晶体转化是一种逐步外延生长机制。基于异腈成环/开环反应的二维晶体转化：图一：从异腈向三轴烯到累积三烯二维晶体的定向转化首先，设计合成了氯代联苯异腈前体分子Cl-ICBP，成功地在Ag(111)表面进行了高化学和非对映选择性的表面[1+1+1]环加成反应，得到了具有同向构型的三轴烯分子；然后通过C–HCl氢键作用实现了对映选择性的三轴烯分子识别和组装，原位制备了雪花状多孔型的二维三轴烯晶体。随后，373 K下退火发现雪花状多孔型二维三轴烯晶体发生了相变，部分结构转化成了更稳定的具有周期性的三角孔型二维三轴烯结构（图二和三）。下载化学加APP到你手机，更加方便，更多收获。图二：二维三轴烯晶体的形成和相变图三：二维三轴烯晶体的高分辨率结构表征进一步退火至393-433 K后，规整的三轴烯相完全消失，少量规整的累积三烯相出现。在不规整相中，我们直接观察到了各种逆-[2+1]环加成反应的中间体，包括三轴烯开环中间体、脱氯和脱异腈后形成的反式累积三烯金属有机中间体和少量顺式累积三烯（图四和五）。这些中间体的直接观察说明了逆-[2+1]环加成反应涉及到三元碳环的开环、脱氯、氢钝化和脱异腈的过程。图四：直接观测三轴烯到累积三烯转化的中间体图五：两个反向平行C-AgN键连接的累积三烯短链的高分辨结构表征当退火到513-553 K后，成功制备出大面积二维反式累积三烯晶体。高分辨的STM和nc-AFM结构表征表明，新形成的二维晶体是由反式累积三烯、Ag和Cl吸附原子组成。反式累积三烯和Ag吸附原子通过选择性的N–Ag–N配位反应形成了同向构型的Ag配位反式累积三烯链，然后与表面吸附的Cl原子通过C–HCl氢键作用，最终形成了大面积、稳定的二维反式累积三烯晶体（图六和七）。图六：形成的二维累积三烯晶体图七:二维累积三烯晶体的高分辨结构表征为了阐明三轴烯向累积三烯转化的反应机理，对包括三元碳环的开环、脱氯、氢钝化和脱异腈过程进行了理论计算。结果表明，开环和脱氯反应具有相似的能垒；脱异腈反应是能垒最高的过程，氢钝化是能量低的过程。结合实验结果和理论计算，提出了一种立体选择性保持的逆-[2+1]环加成反应机理，即三轴烯首先发生开环反应释放环张力，形成开环中间体I，中间体I依次进行脱氯/氢钝化以得到开环中间体II。最后，II经过立体选择性保持的脱异腈反应得到反式累积三烯产物，同时释放异腈单体（图八）。图八:理论计算的三轴烯向累积三烯转化路径为了探索三轴烯向累积三烯二维晶体转化的过程，我们对含有二维三轴烯晶体的样品进行了程序性退火和大规模STM成像。在433 K下对三轴烯样品进行退火后，偶尔会观察到被不规整相包围的相对规整、带有明显突起的累积三烯相；进一步在473 K下退火后发现相对规整、带有明显突起的累积三烯相的尺寸增加，同时不规整相的大小和数量减少；当同一样品进一步退火到513 K时，表面以平面规整的累积三烯相为主，尺寸可达到亚微米级，其中明显的突起部分几乎完全消失。这些实验结果表明，三轴烯向累积三烯二维晶体转变是一种逐步外延生长机制，其过程涉及高化学和立体选择性保持的逆-[2+1]环加成反应以及基于N–Ag–N配位反应和C–HCl氢键作用的对映选择性分子识别和组装（图九）。图九:二维累积三烯晶体的逐步外延生长相关成果近期以“Two-Dimensional Crystal Transition from Radialene to Cumulene on Ag(111) via Retro-[2+1] Cycloaddition”为题发表于J. Am. Chem. Soc. 2023, doi:10.1021/jacs.3c00962。该论文的通讯作者是华东理工大学化学与分子工程学院刘培念教授和李登远副教授，第一作者为该课题组博士研究生刘建伟、王瑛和亢丽霞。该研究工作得到了国家杰出青年科学基金等研究经费的资助。

合成生物学是指将工程科学的“设计—合成—测试—学习”（dbtl）理念引入生命科学，完成具有特定功能的人工生命系统的构建。合成生命体有高度复杂性，目前缺乏可预测性设计（或理性设计）的指导。这决定了其需要海量的工程化试错性实验，即需要快速、低成本、多循环地完成dbtl这一闭环。dbtl循环part1合成生物学困境缺乏理性设计和优质元件比如，利用分子元件创建基因线路时，因对基因线路核心设计原理理解有限，且目前仍缺乏优质元件，人工设计的线路很难达到预期，往往需要数周或数月进行反复调整。应对这一难题的最有效手段，是工程化、大批量测试多种元件及多种线路组合，获取海量实验数据并分析改进，以深入掌握基因线路的设计原理，同时积累大批优质元件，让线路的设计变得更加直接和可预测，提高研究效率。但是，海量的工程化试错实验将远远超出传统的人工操作实验范畴，因而亟需一种变革性的工程化研究平台。part2生物铸造厂提高理性设计合成生命系统的能力合成生物学是指将工程科学的“设计—合成—测试—学习”（dbtl）理念引入生命科学，完成具有特定功能的人工生命系统的构建。类似于工业的智能制造，在合成生物学中，也可采用实验室自动化的解决方案，完成生命体的工程化大批量合成，像该类用于合成生物学研究的自动化基础设施，是上述工程化研究平台的核心，常被称为生物铸造厂。合成生物学产业层级结构生物铸造厂在合成生物学产业结构里，属于软件/硬件层，它能提升合成生物实验对象、方法、技术的标准化和模块化水平，实现自动化的dbtl闭环运行与海量工程试错，从而不断提高理性设计合成生命系统的能力。part3需求实例合成生物学自动化合成生物学是指将工程科学的“设计—合成—测试—学习”（dbtl）理念引入生命科学，完成具有特定功能的人工生命系统的构建。近年来，合成生物学行业对自动化的需求与日俱增。各政府早在四年前就纷纷布局生物铸造厂，学术界和工业界也表达了对自动化的诉求，不少领域内的相关研究结果更是佐证了这点。2018年数据：国内国外布局生物铸造厂学术界观点：建设理论 (理性设计)、技术 (合成能力)、工程 (自动化平台) 三者相辅相成的合成生物学体系，以推动合成生物学研究的定量化变革工业界观点：生物技术和数据科学，创造生物细胞执行各类目标功能研究结果：通过构建和测试合成生物学的自动化加速生物燃料研究中的菌株工程part 4合成生物学赛道汇像有助力的实力汇像目前的自动化水平正逐步从单机自动化向智能实验室转变。此前已积累多个标准化流程落地的案例，为多位生物领域的客户做过定制的自动化解决方案，还完成了国内多个个智能实验室的搭建。实验室自动化整体解决方案而在生物铸造厂，构建合成生物学智能化实验室，将有诸多优势：自动化、高通量的设备平台，提高研发效率标准化的实验方法、算法和流程，提高实验的可重复性、可比性实验所积累的过程数据质量高数据处理工具可对实验设置编程，并通过整理实验元数据，确保了错误的可追溯性，便于调试统计分析软件通过解析大量的数据提供未来实验的优化线索，实现dbtl循环的闭环有了多方位的技术和足够的案例经验，相信未来在合成生物学的赛道上，汇像将助各企业及研究机构一臂之力。结语合成生物学是指将工程科学的“设计—合成—测试—学习”（dbtl）理念引入生命科学，完成具有特定功能的人工生命系统的构建。综上，生物铸造厂的自动化与数字化，有助于实现对生命体的理性设计与可预测的合成。随着合成生物学自动化市场需求的增长，合成生物学行业与实验室自动化行业的合作将愈发频繁与密切，这将促进两个行业的共同成长，最终实现合作共赢。

本文授权转载自公众号“研之成理”，原作者邹勃教授课题组今天非常荣幸邀请到吉林大学王凯、邹勃教授课题组来对他们新发表在Advanced Science上的文章进行解析。本文由作者张龙倾情打造，内容非常翔实，推荐大家细细品味！在此，感谢王凯、邹勃教授和张龙的大力支持和无私分享。金属卤化物钙钛矿作为一类新型的半导体材料具有许多优异的光电特性：可调的带隙宽度、高效光捕获能力、宽吸收光谱、高光致荧光量子效率等，因而获得了广泛的研究兴趣和美好的光伏、LED应用前景。短短的几年内，钙钛矿太阳能电池的能量转化效率从初的3.8%快速地增加到了当前的23.2%，薄膜的荧光量子效率也已达到70%，因此其已经成为当今能源材料领域具潜力的和竞争力的一枚新星。压力是独立于温度、化学组分的第三个物理学参量，可以非常有效地使原子间距离缩短、相邻电子的轨道重叠增加，进而改变物质的晶体结构、电子结构和分子间的相互作用，使之达到高压平衡态，形成全新的物质状态。研究发现，对金属卤素钙钛矿材料进行的高压研究证实体积压缩可以有效地调控晶体结构和电子状态，同时还能够发现新奇的结构和性质（例如：我们近报道的压力诱导Cs3Bi2I9金属化在大约28 GPa，Angew. Chem. Int. Ed. 57 (2018),11213；Cs4PbBr6在大约3 GPa压力诱导发光，Nature Commun. 9 (2018), 4506；CsPbBr3高压下结构相变和带隙调控，J.Am. Chem. Soc. 139 (2017), 10087），为合成常规条件无法得到的新型功能材料提供了重要源泉。近几年，人们发现了几种二维的白光发射的钙钛矿材料，从而发展出了一个新兴的光电材料领域。不同源于自由激子复合的窄发射，研究表明白光宽发射主要归因于激子自陷。这种白光宽发射常见于二维的层状的Pb-Br或Pb-Cl钙钛矿。由于大体积的有机分子的存在，从而导致层状的无机骨架发生扭曲。激子和扭曲的无机晶格产生强的耦合，从而形成处于不同能级的稳定的自陷激子。在常温常压下，二维的(PEA)2PbCl4(PEA+= C6H5C2H4NH3+)表现出宽的白光发射由于激子自陷的存在。然而，二维的(PEA)2PbBr4只表现出了源于自由激子的窄发射，尽管它们拥有相同的结构。我们课题组设想能否通过晶格收缩提高Pb-Br无机骨架的扭曲，提高激子-晶格耦合形成稳定的自陷激子，从而激活(PEA)2PbBr4的宽发射？另外通过减小原子间的距离，可以提高原子间的轨道耦合，实现带隙窄化，促进其在光伏领域的应用。因此我们对其实施了高压光学和结构研究，来证实我们的合理预测。我们通过高压技术调控了二维金属卤化物钙钛矿的光学性质和结构，观察到了我们初设想的宽发射现象。这一研究结果扩展了人们对二维钙钛矿材料的认识，证实了其性质存在强的调控性以及深入探索的必要性和潜力，为合理设计和开发高性能的宽发射二维金属卤化物钙钛矿光电材料提供了一种新的策略。首先，我们研究了(PEA)2PbBr4的高压光致发光性质（Figure 1）。随着压力的增加，窄的自由激子发射逐渐地减弱。当压力增加到约5 GPa 时，出现了处于可见区的宽发射，且伴有大的斯托克斯移动。这是典型的自陷激子发射特征。这种压力诱导的宽发射现象初步证实了我们开始的推测。Figure 1. Emission property and broadband emission mechanism. a) PL spectra of (PEA)2PbBr4as a function of pressure at room temperature. The illustrations are PL micrographs upon compression. b) Pressure-induced PL intensity evolution of(PEA)2PbBr4. c) Schematic illustrations of emission evolutions upon compression. Ground state (GS), free-carrier state (FC), free-exciton state (FE), and various self-trapped exciton state (STE).在12 GPa以前，(PEA)2PbBr4的带隙持续地窄化，窄化了大约0.5 eV, 从而对应着更宽的光子吸收范围（Figure 2）。随着压力的进一步增加，我们观察到了带隙的蓝移和再次红移。材料的压致变色也体现出了其电子结构的变化。这一结果证实了压力对这种材料具有显著的带隙调控性。Figure 2. (a) Optical absorption spectra of (PEA)2PbBr4 under high pressure. (b) Optical micrograph of (PEA)2PbBr4 in a DAC upon compression. (c) Band gap evolutions of (PEA)2PbBr4 under high pressure. The illustration shows selected band gap Tauc plots for (PEA)2PbBr4 at 1 atm. 结构分析表明，随着压力的增加，Pb-Br无机骨架的扭曲是逐渐加剧的。无机骨架较大的扭曲，提高了激子-晶格耦合，从而形成了稳定的自陷激子，终导致宽发射的出现。Figure 3. Schematic diagram of Pb-Brinorganic layer distortion in (PEA)2PbBr4 upon compression. Gray ball: Pb, green ball: Br.邹勃，吉林大学教授、博士生导师，教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者。主要研究方向为高压化学和高压物理。已在Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed, J. Am. Chem.Soc., Adv. Mater.等国际期刊(SCI)发表研究论文270余篇。王凯，吉林大学副教授、博士生导师。师从邹广田院士和邹勃教授，研究方向为高压化学和高压物理，主持自然科学基金委面上项目和青年基金等多个科研项目。已在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed, Adv. Sci.等国际期刊(SCI)发表研究论文百余篇。免责说明HORIBA Scientific公众号所发布内容（含图片）来源于文章原创作者提供或互联网转载。文章版权、数据及所述观点归原作者原出处所有，HORIBA Scientific 发布及转载目的在于传递更多信息及用于网络分享，供读者自行参考及评述。如果您认为本文存在侵权之处，请与我们取得联系，我们会及进行处理。HORIBA Scientific 力求数据严谨准确，如有任何失误失实，敬请读者不吝赐教批评指正。我们也热忱欢迎您投稿并发表您的观点和见解。HORIBA科学仪器事业部结合旗下具有近 200 年发展历史的 Jobin Yvon 光学光谱技术，HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案。如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术。今天HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的首选。

8 月 16 日，上海市委副书记、市长龚正主持召开市政府常务会议。其中，会议原则同意加快合成生物创新策源、打造高端生物制造产业集群，以及促进基因治疗科技创新和产业发展相关行动方案。该会议指出，要增强优势领域竞争力，强化顶层设计，突出重点靶向攻坚，攻关高精尖关键技术，打造产业发展 " 核爆点 "。▌市场：企业频频获融资上述会议还明确，要激发科研主体创新力，统筹科研资源，聚珠成链、拓链成群，大力引进综合性、高层次、领军型人才，建设高水平新型研发机构，培育高增长科技企业，加强源头创新至产业落地的全链条衔接；要提升发展环境软实力，做好前瞻性政策研究，加速产品研发上市和产业化应用，同时完善监管制度规则，构建高质量规范体系。合成生物与基因治疗均属前沿技术领域，具有高度的产业发展潜力。合成生物即利用工程学思路，模块化改造或创造生物细胞，使其具备合成化合物的能力，其在医疗行业的主要应用包括 RNA 药物、基因编辑治疗、体外检测等方面。而基因治疗作为能够修饰或操纵基因表达的先进疗法，能被应用于遗传病、恶性肿瘤、心血管疾病等难治疾病。值得一提的是，除医疗健康，合成生物还可应用于化工、农业、食品等场景，其可用于生产具有高附加值、通过传统方法化学生产成本较高、碳排放较大或难以大量获得的产品。根据 CB Insights 分析预测，全球合成生物学市场规模预计到 2024 年将达 189 亿美元，年复合增长率为 28.8%。而弗若斯特沙利文（Frost&Sullivan）调研数据显示，2021 年，全球基因治疗产业市场规模为 37.8 亿美元，预计到 2025 年将达 305.4 亿美元，2016 至 2025 年均复合增长率为 104%。据不完全统计，2023 年初至 7 月底期间，国内有超过 60 家合成生物学企业完成融资进展，而于今年上半年获融的细胞和基因疗法领域相关企业，也有近 40 家。▌城市：除上海外，国内多个城市进行政策引导上海始终将合成生物学技术、基因治疗列为重点发展先导产业。在近期出台的《上海市推动制造业高质量发展三年行动计划（2023 — 2025 年）》中，曾提出布局生物医药基因和细胞治疗、合成生物学等前沿领域，建设医企协同研究创新平台、产医融合创新基地。在今年 6 月举行的第 25 届上海国际生物技术与医药研讨会开幕式上，上海市科委副主任朱启高表示，上海去年出台了促进细胞治疗科技创新与产业发展行动方案，今年还将出台基因治疗的行动方案。除上海，近年国内个多城市相继出台一系列政策支持，对合成生物、基因治疗等前沿领域予以关注。比如：2023 年 2 月，由浙江省政府办公厅印发的《关于培育发展未来产业的指导意见》，其中表示将优先发展包括合成生物、未来医疗在内的 9 个产业。河北省政府办公厅印发的《加快河北省战略性新兴产业融合集群发展行动方案（2023 — 2027 年）》则指出，要支持引导石家庄、秦皇岛等相关地区聚焦、攻关基因组学新技术，加快推进细胞与基因治疗药物的开发和商业化进程，在关键工艺、上下游核心材料、产品开发等方面形成产业集聚和协同。去年 6 月，深圳市政府发布了 "20+8" 政策，计划打造 20 个战略性新兴产业和 8 个未来产业的产业集群，合成生物就是 8 个未来产业之一。实际上，在国家发改委 2022 年印发的《" 十四五 " 生物经济发展规划》中，已经明确包括合成生物学在内的生物经济是未来中国经济转型的新动力，这也是中国首部生物经济五年规划。近日，国务院发布的《关于进一步优化外商投资环境 加大吸引外商投资力度的意见》也明确：鼓励外商投资企业依法在境内开展境外已上市细胞和基因治疗药品临床试验，优化已上市境外生产药品转移至境内生产的药品上市注册申请的申报程序。▌产业：研发 + 下游要打通据悉，《上海市合成生物创新策源、打造高端生物制造产业集群行动方案（2023-2025 年）》由上海经信委牵头起草。近日，上海市经委召开 2023 年度第 8 次主任办公会议，邀请中国科学院分子植物学卓越创新中心研究员王勇、弈柯莱生物科技（上海）股份有限公司副总经理田振华和上海智峪生物科技有限公司董事长兼 CEO 王晟等 3 位专家列席，参与审议该行动方案。王晟表示，行动方案整体脉络清晰，对行业发展提供了有力支撑。其中提出的对合成生物学平台建设工作，要突出解决行业所面临的选品难和放大难的问题，要在研发方向上提供更多的与下游产业交流的机会，在生产上提供更多的便利，帮助企业解决选品和生产的核心问题；要在产业政策上更多支持中小企业，尤其是对初创企业和团队加大扶持。弈柯莱生物科技（上海）股份有限公司副总经理田振华表示，关于方案中提到的对新增合成生物医学企业上市的支持，由于目前上市要求对企业的连续性和盈利指标都还有比较严格的标准，且评审周期比较长，建议在 2025 年支持 3 至 5 家达标上市企业。弈柯莱是国内合成生物赛道龙头公司之一，其曾冲刺科创板 IPO，公司表示，未来还会继续对资本市场路径进行研判规划，将择机重新启动上市计划。公开资料显示，弈柯莱目前已建有包括转氨酶在内的 21 类工业常用酶的酶库，并建成了酶的高效设计平台，能够根据催化反应需求利用机器学习预测和筛选酶，通过高通量筛选与测试对酶进行快速人工进化，创造出更好的乃至全新的酶突变体。目前，合成生物学相关上市公司主要有：凯赛生物（688065.SH）、华恒生物（688639.SH）等；基因治疗相关上市公司有：和元生物（688238.SH）、药明巨诺（02126.HK）等。