研究发现保存在2.5亿年前的岩石中的花粉含有类似防晒霜的功能

研究发现保存在2.5亿年前的岩石中的花粉含有类似防晒霜的功能来自诺丁汉大学、中国、德国和英国的科学家们在南京地质古生物研究所的刘峰教授的带领下,开发了一种新的方法来检测化石花粉粒中的植物防晒剂类化合物。这项研究已于今天(2023年1月6日)发表在《科学进展》杂志上。二叠纪末期的大灭绝事件(2.5亿年前)是五大灭绝事件中最严重的,当时的地球损失了约80%的海洋和陆地物种。这种生物多样性的灾难性损失是对一个大陆规模的火山爆发所引发的古气候紧急情况的反应,该火山爆发覆盖了现代西伯利亚的大部分地区。火山活动促使大量被锁在地球内部的碳释放到大气中,产生了大规模的温室效应。伴随着这个全球变暖事件的是地球臭氧层的崩溃。对这一理论的支持来自于大量出现的畸形孢子和花粉粒,它们证明了致突变的紫外线照射的涌入。化石样本所在的田野区域的照片资料来源:南京地质古生物研究所的刘峰教授诺丁汉大学的BarryLomax教授解释说:"植物需要阳光进行光合作用,但需要保护自己,特别是保护它们的花粉免受紫外线B辐射的有害影响。为了做到这一点,植物在花粉粒的外壁上装载了像防晒霜一样的化合物,以保护脆弱的细胞,确保成功繁殖。"刘峰教授补充说。"我们已经开发了一种方法来检测从西藏回收的化石花粉粒中的这些酚类化合物,并在那些在大灭绝和火山活动高峰期产生的花粉粒中检测到更高的浓度。"UV-B水平的升高可以对整个地球系统产生更深远、更持久的影响。最近的建模研究表明,升高的UV-B压力会减少植物生物量和陆地碳储存,这将加剧全球变暖。酚类化合物浓度的增加也使得植物组织不容易被消化,使得恶劣的环境对食草动物来说更具挑战性。位于牛津布鲁克斯大学的韦斯-弗雷泽博士在总结该小组的研究结果时评论道:"如此大规模的火山活动对地球系统的各个方面都有影响,从大气中的直接化学变化,到碳封存率的变化,再到减少动物可用的营养食物来源的数量。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1337957.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1337957.htm

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毅力号探测器在火星陨石坑岩石中发现了可能存在的有机化合物

毅力号探测器在火星陨石坑岩石中发现了可能存在的有机化合物有机化合物(具有碳氢键的化合物)可以通过非生物过程产生,因此仅仅是这些化合物的存在并不是生命的直接证据。为了确凿地确定这一点,需要在未来的任务中把样本送回地球。这项研究由加州理工学院的研究人员领导,由包括伦敦帝国学院研究人员在内的一个国际团队进行,于11月23日发表在《科学》杂志上。伦敦帝国学院地球科学与工程系的马克-塞普顿教授是科学小组的成员,他参加了火星上的漫游车操作,希望有一天这些样本能被送回地球,这样我们就能看到水和可能的有机物的证据,并探索在火星早期历史上是否有适合生命的条件。毅力号之前在杰泽罗的三角洲发现了有机化合物。三角洲是在火山口边缘的河流和湖泊的交汇处形成的扇形地质构造。任务科学家们对杰泽罗三角洲特别感兴趣,因为这种形态可以保存微生物。当一条运送细粒沉积物的河流进入一个较深的、流动较慢的水体时,三角洲就产生了。随着河水的扩散,它突然放慢了速度,沉积了它所携带的沉积物,并捕获和保存了水中可能存在的任何微生物。然而,在前往三角洲之前,为了安全起见,漫游车降落在火山口的地面上,这更像是一个谜团。在湖床,研究人员预计会找到沉积岩,因为水会沉积一层又一层的沉积物。然而,当漫游车在那里着陆时,一些研究人员惊讶地发现火山口地面上的火成岩(冷却的岩浆),其中的矿物质不仅记录了火成过程,还记录了与水的重要接触。这些矿物,如碳酸盐和盐类需要水在火成岩中循环,刻画出壁龛,并在空隙和裂缝等不同区域沉积溶解的矿物。在一些地方,数据显示在这些潜在的可居住的壁龛中存在有机物的证据。这些矿物质和共存的可能的有机化合物是用SHERLOC发现的,即用拉曼和发光扫描宜居环境的有机物和化学品仪器。SHERLOC安装在漫游者的机械臂上,配备了许多工具,包括一个拉曼光谱仪,它使用一种特殊的荧光来搜索有机化合物,还可以看到它们在材料中的分布情况,从而深入了解它们是如何保存在那个地方的。当漫游车向三角洲滚去时,它采集了几个水变火成岩的样本,并为未来可能的样本返回任务保存了它们。这些样本将需要返回地球,并在具有先进仪器的实验室中进行检查,以明确确定有机物的存在和类型,以及它们是否与生命有关。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333721.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1333721.htm

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突破性研究发现大麻中的天然分子镇痛效果可与吗啡媲美

突破性研究发现大麻中的天然分子镇痛效果可与吗啡媲美疼痛与成瘾综合中心的研究人员对五种萜烯类化合物进行了测试,发现它们的镇痛效果很好。亚利桑那大学健康科学学院在《疼痛》(PAIN)杂志上发表的一项研究发现,在缓解慢性神经性疼痛方面,来自大麻的萜类化合物与吗啡一样有效。此外,将这两种镇痛剂结合使用可改善疼痛缓解效果,且无不良副作用。之前的一些研究表明,大麻植物及其两种主要大麻素--四氢大麻酚(THC)和大麻二酚(CBD)--可以有效控制慢性疼痛;但是,其效果一般比较温和,而且可能会产生令人不悦的精神副作用。萜烯是赋予植物香气和味道的化合物,它提供了另一种无不良副作用的止痛方法。首席研究员、疼痛与成瘾综合中心成员、图森医学院药理学教授JohnStreicher博士说:"我们一直非常感兴趣的一个问题是,萜类化合物能否用于控制慢性疼痛?我们发现,萜烯类药物确实能很好地缓解一种特定类型的慢性疼痛,而且副作用小、可控。"亚利桑那大学健康科学疼痛与成瘾综合中心成员、图森医学院药理学教授JohnStreicher博士。图片来源:亚利桑那大学健康科学学院NoelleHaro-Gomez萜烯存在于所有植物中,大多数植物都有两种主要的萜烯种类。大麻的独特之处在于,它含有多达150种萜烯,其中多种萜烯是主要种类。Streicher和研究小组测试了五种在大麻中含量中等到较高的萜烯:α-胡麻烯、β-石竹烯、β-蒎烯、香叶醇和芳樟醇。在之前的一项研究中,Streicher的团队发现,其中四种萜类化合物在急性疼痛动物模型中模拟了大麻素的效果,包括减轻疼痛感。在这项研究中,他们使用了化疗诱发神经性疼痛的小鼠模型,这是一种慢性疼痛,当剧毒化疗药物导致神经损伤从而引起疼痛时就会出现这种疼痛。大麻的独特之处在于它含有多达150种萜烯,其中多种萜烯是主要种类。资料来源:亚利桑那大学健康科学学院NoelleHaro-Gomez研究人员对这些萜烯进行了单独测试,并与吗啡进行了比较。研究小组发现,每种萜烯都能在接近或高于吗啡峰值效果的水平上成功减轻疼痛感。当萜烯与吗啡结合使用时,所有五种萜烯/吗啡组合的镇痛效果都明显增强。Streicher说:"这确实让我们大吃一惊,但缓解疼痛的东西并不一定意味着就是好的疗法。"阿片类药物通常用于治疗多种疼痛,但它们也会带来一系列不必要的副作用。阿片类药物会激活大脑的奖赏系统,从而导致成瘾,并且会产生耐受性,当人体习惯了某种药物,需要越来越大的剂量才能产生同样的效果时,就会产生耐受性。阿片类药物还会导致呼吸抑制,从而导致死亡。"我们还研究了萜烯的其他方面,例如:这是否会导致奖赏?这会带来奖励吗?会上瘾吗?它会让你感觉糟糕吗?"Streicher说。"我们发现是的,萜烯确实能缓解疼痛,而且它们的副作用也相当不错。"没有一种萜烯具有奖赏作用,因此它们成瘾的风险很低。一些萜烯也不会引起厌恶行为,这表明它们可以成为有效的治疗药物,而不会产生令人痛苦的副作用。最后,研究人员测试了萜烯的不同给药途径:注射、口服和吸入汽化的纯萜烯。他们发现,当口服或吸入萜烯类药物时,药效会明显减弱或消失。"很多人吸食萜类物质,这些物质是大麻提取物的一部分,在大麻使用合法的州,这些提取物可以通过商业途径获得,"Streicher说,"我们惊讶地发现,吸入途径在这项研究中并没有影响,因为有很多至少是传闻性的报告称,无论是口服还是吸入,都可以获得萜类物质的效果。部分混杂因素是萜烯的气味很好闻,而且很难掩盖这种香气,因此人们可能会产生心理安慰剂式的效果。"由于这是第一篇研究萜类化合物副作用的论文,Streicher将利用其研究结果为下一阶段的研究提供信息--萜类化合物能否阻断吗啡等鸦片制剂的奖赏潜能,同时增强其止痛潜能?Streicher说:"这让我们想到了一种综合疗法,即阿片类药物与高水平的萜烯类药物相结合,在阻断阿片类药物成瘾可能性的同时,实际上可以更好地缓解疼痛。这就是我们现在正在研究的"。编译来源:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433525.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1433525.htm

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花粉过敏:它折磨着中国2亿人

花粉过敏:它折磨着中国2亿人而带来烦恼的这些小小微粒,我们往往只知道是花粉,但对它却知之甚少,今天就让我们随着《花粉症与人类:让人“痛哭流涕”的小历史》这本小书,多了解了解花粉吧。罪魁祸首到底是哪位?提到“花粉”,一下跳进我们脑海中的,多半是那万紫千红的色彩。其实,颜色鲜艳,花朵醒目的花,绝大多数是以虫媒为主的,它们的花粉个头较大,靠黏在昆虫等动物的身上来授粉。这样的花粉,并不容易飘散在空气中被我们吸入导致过敏,因此它们并不是花粉过敏的主要原因。真正让我们涕泗横流的凶手,来自一些树木或草,它们的花非常不起眼,主要依靠风媒,能产生巨量又细又小又轻的花粉,依靠风吹到处散播,它们才是导致我们过敏的真凶。“风媒花”“虫媒花”这两个词听起来很生硬,其实它们分别源自希腊语的“anemophilia”和“entomophilia”,直译过来分别是“喜风之花”和“喜虫之花”,词缀优雅,洋溢着花粉的爱。顺带一提,第一个认为花粉症的罪魁祸首是风媒花的人,正是大名鼎鼎的进化论提出者——查尔斯·达尔文。花粉为什么铺天盖地?前面说了,风媒花的花粉数量巨大,且细小轻巧,那么这些花粉有多大数量,又有多轻呢?咱们来用杉树的花粉举个例子。从杉树上剪一根有球花的枝条,长约20厘米,数一下上边的球花数量,再换算一下,就会发现就这么一根枝条竟然已经有差不多10亿颗花粉了!推算到一整棵杉树,甚至杉树林的话,那花粉数简直就是天文数字。那么杉树花粉又有多小多轻呢?杉树花粉的“尺寸”约在30微米(0.03毫米),在无风情况下的下落速度约为2厘米/秒,即下落1米需要将近1分钟。如果下落期间起了风,那花粉便能立刻化身为飞行体。换言之,花粉能够利用空气阻力抵消掉地球重力,乘着上升气流长距离移动。其他风媒花的花粉,原理上也与杉树花粉类似,这里不再赘述。比如我国常见的圆柏,也会有这类情况。花粉和风筝有啥关系?花粉?风筝?这两者好像风马牛不相及,但这里边体现了研究者的智慧。有位叫布莱克利的花粉研究者,观察到(过敏者)即使离牧草地数英里远或者身处城市下风口,依然会发病,他觉得有点不可思议,于是打算比较一下飘浮在高空和飞散在地面的花粉含量。他没有爬到山上去测量,也没有放气球,而是放风筝——达尔文大夸这个实验真是只有天才才能想出来。布莱克利放飞的风筝大小约6英尺x3英尺(约180厘米x90厘米),主心骨两边的肩骨呈半圆形,粘贴的纸张涂了亚麻籽油和清漆防水,然后在风筝上绑上载玻片放飞,测得100~400英尺(30~120米)高空的漂浮花粉量是地面的10~15倍。这个实验从1868年到1871年一共做了8次以上,虽然花粉数量数值会有变动,但每次测得的高空花粉量一定是地面的10倍以上。此后也有很多研究者使用载玻片在房顶之类的地方测量花粉的数量。1929年,奥伦·C.达拉姆在过敏学会会刊的创刊号上发表了全美国第一份全国性空气花粉调查报告。这次调查得到了美国气象局的帮助,邀请了22座城市的28位医生参与,每周都有沾上空中花粉的载玻片送到达拉姆的实验室。达拉姆将这些载玻片放到显微镜下观察,核查了上面的豚草属花粉种类和数量,绘制了全世界第一幅花粉分布地图。这幅地图“描绘了肉眼不可见的花粉犹如出现在夏季的暴风雪,吞噬了整个美东地区空气,每年几十亿颗有毒粒子在空中飘浮25~50天的现实”。花粉还有什么用?虽然花粉过敏者恨不得这些讨厌的过敏原通通消失,但实际上花粉还是很有用的,除了植物自己传宗接代,花粉本身可以说是一种“好线索”。正如不同种类植物的花朵有不同的美,不同种类植物的花粉也有着不同的大小、不同的形状、不同的模样,因此,有些情况下我们只需要看一眼花粉,就能够倒推出这是哪种植物(注:纯靠孢粉分类有一定局限性,难以做到很精准)。花粉和孢子的外壁由一种化学性质极其稳定的高分子有机物质构成。这种物质叫孢粉素,用盐酸、氢氧化钠等强酸、强碱都没法溶解。所以很多时候科学家用酸、碱、氢氟酸等物质处理完沼泽、湿地的泥土之后,还能在显微镜下观察到保存完好的古代花粉或孢子。换言之,如果我们调查残存在地层中的花粉,或许就能够推测出过去的各种信息。这种花粉分析的学问称为孢粉学(palynology),由德国科学家克里斯汀·戈特弗里德·埃伦伯格和约翰·海因里希·罗伯特·格佩特开创。其后,由瑞典科学家尼尔斯·古斯塔夫·拉格尔海姆和伦纳特·冯·波斯特正式确立为一门学科。通过孢粉学分析,我们能够绘制出土壤中的花粉分布图,从量化角度分析过去的植被变迁,还能推测当时的气候变动。换言之,花粉能为我们提供有关人类农业起源及随之而来的植被破坏情况、石油和煤炭开采情况及环境变化情况等信息。此外,在案件侦破上,不起眼的角落里花粉的痕迹有时也会带来奇效,因为某些某地特有的花,可以暴露嫌疑人的行踪。不过,就算花粉再有用,研究花粉的历史再有趣,对花粉过敏者来说,花粉仍然让人难以忍受。可惜尽管现在应对花粉症已经有了不少方法,但也许正如工业革命如火如荼之时,英国耳鼻咽喉科医生莫霍尔·麦肯基说的:“当自然被机械取代之际,能让人类知道世上存在过花朵的,就只剩下植物博物馆里那些干巴巴的标本了。没有了花粉,花粉症也就随之消失了。”但这种情况想必是不会发生的。小盐海平 编著这是一本描写花粉过敏症与人类纠葛几千年的医学小史。想象一下,如果这个世界没有花粉症,会是什么样子?春天花粉飞扬,让我们“痛哭流涕”,苦不堪言,但人类已经与花粉症“相爱相杀”几万年,就连智人的远亲尼安德特人也未能幸免,“花粉”一词甚至融入了不少地区的语言文化当中。花粉症曾被当成一种贵族的象征,就连达尔文都为之着迷。19世纪的医生一边为一种神秘“伤寒”而苦恼,一边为查明原因付出艰辛努力。20世纪,整个北美的居民与一种致命的过敏植物“豚草”斗争得难分难解。在了解和对付花粉症的道路上,我们一路打喷嚏,一路前进,对花粉和花粉症的认识也一定会有所改变。花粉症也许不是单纯由植物学原因所致,而是有复杂的理由,如人与自然的关系、文化传统与植林政策等。植物学家小盐海平翻阅古今中外的文献和档案,结合亲身感受,完成了第一部带着善意去介绍花粉症的科普书,启发我们如何与一种早已存在的自然产物共存,找出人类与植物、微生物的相处之道。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425707.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1425707.htm

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国际最新研究:陨石或地球44亿年前火山爆发可能促进生命起源

国际最新研究:陨石或地球44亿年前火山爆发可能促进生命起源该论文介绍,此前研究表明,有机分子的前体包括烃类、醛类和醇类等,可能是小行星和彗星的陨石带来或者由地球早期大气与海洋的反应所生成,这些反应可能由闪电、火山活动或撞击的能量所促成。不过,数据的匮乏意味着人们还不清楚产生此类前体的主要机制。论文通讯作者、德国慕尼黑大学、马克斯·普朗克天文学研究所OliverTrapp和同事一起,对小行星或火山岛沉积的尘埃颗粒是否能够推动大气二氧化碳转变为早期地球上有机分子的前体开展研究,他们通过将二氧化碳气体放入一个加热加压系统(高压釜),压力在9-45巴之间,温度范围在150-300°C之间,他们模拟了一系列过去研究中认为在早期地球存在的条件,还在系统中添加氢气或水,模拟湿润和干燥的气候环境。同时,通过在系统中加入不同组合的铁陨石、石陨石或火山灰等的粉碎样本,还有可能出现在早期地球上以及在地壳、陨石或小行星上发现的矿物,模拟了陨石或火山灰颗粒在火山岛上的沉积。论文作者发现,陨石和火山灰富含铁的颗粒物,在多种早期地球可能存在的大气和气候条件下,能推动二氧化碳转化为烃类、醛类和醇类。同时还观察到,醛类和醇类形成于较低温度下,而烃类形成于300°C环境下。他们认为,早期地球大气随着时间逐渐冷却,醇类和醛类的产生可能增加。这些化合物可能随后参与到进一步反应中,可能形成了碳水化合物、脂类、糖类、氨基酸、DNA和RNA。通过计算他们观察到的反应率,和使用此前对早期地球环境研究的数据,论文作者估计他们提出的机制可能在早期地球上每年合成高达60万吨有机物前体。论文作者总结提出,他们最新研究的这一机制结合其他早期地球大气和海洋的反应,可能有助于地球生命的起源。(完)                  ...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1361813.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1361813.htm

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科学家发现植物青蒿对抗病毒和癌症的药用功效

科学家发现植物青蒿对抗病毒和癌症的药用功效她上方的一层是弗朗西斯·吉本的化学实验室,他正在从植物的叶子中提取药用化合物。很快,研究人员将与UTSA研究员AnnieLin会面,她将测试提取的化合物对癌细胞的作用。 UTSA研究人员正在研究这种植物,以了解其中一种化合物青蒿素B在癌细胞和新冠病毒(SARS-CoV-2病毒引起的疾病)中的生物活性特性。图片来源:德克萨斯大学圣安东尼奥分校这种植物是青蒿,或称SweetAnnie,含有药用化合物。UTSA研究人员正在研究这种植物,以了解其中一种化合物青蒿素B在癌细胞和新冠病毒(SARS-CoV-2病毒引起的疾病)中的生物活性特性。“大约50%的处方药源自天然产品。它们是由植物、真菌或细菌制成的。这些药物有一半源自植物。当你想到世界上存在的所有药物时,这真是令人惊讶,”斯彭塞尔说。“不同的植物产生不同的药用化合物。就癌症而言,有几种类型的化合物一直存在,但直到最近半个世纪才被发现。永远不会有一种化合物可以治疗所有癌症,因此研究仍在继续。”青蒿用于中药已有2000多年的历史。该植物产生青蒿素,其中含有内过氧化物,用于治疗疟疾。其叶子提取物已用于治疗多种其他疾病,包括癌症和COVID-19。注入青蒿的咖啡是当前癌症相关临床试验的焦点,而注入茶叶的植物提取物已在非洲用于对抗新冠病毒。然而,直到最近,研究人员还没有清楚地了解这种植物的化合物到底是如何发挥作用的。Sponsel、Yoshimoto和Lin通过生物化学、化学和生物学的跨学科工作,率先证明了其中一种分子的机制。UTSA综合生物学系和神经科学系副教授Lin说:“我们正处于研究青蒿药用化合物作用机制的第一阶段,以决定如何最好地提供它们和靶向治疗,它可以降低浓度来直接靶向肿瘤。目前,我们正在研究如何将化合物封装成不同的浓度,以专门针对需要治疗的区域。”该研究是与加州大学旧金山分校(UCSF)脑肿瘤中心主任兼教授MitchelS.Berger合作完成的,最近发表在《天然产品杂志》上。Berger提供了来自UCSF脑肿瘤组织库的原代胶质母细胞瘤细胞的资源。“我们使用甲醇作为溶剂来提取该化合物,这就是我的想法,这一定是它在生物系统中的工作原理,”UTSA化学助理教授Yoshimoto解释道。Yoshimoto实验室的博士生KaitlynVarela使用核磁共振波谱法和液相色谱-质谱法对青蒿叶提取物进行了分馏和表征。研究人员测试了这些组分对胶质母细胞瘤(GBM)细胞(一种脑肿瘤的恶性形式)的细胞毒性活性(物质对细胞的毒性程度)。然后,他们纯化了这些组分,以一一识别和测试它们各自的成分对癌细胞的抵抗力。在整个过程中,青蒿素B始终表现出针对GBM癌细胞的细胞毒活性。他们认为它可以抑制癌细胞中过度表达的半胱氨酸蛋白酶(蛋白质降解酶)。“然后,我们通过化学还原将青蒿素B衍生化,林博士表明,还原形式的青蒿素B在相同浓度下对GBM没有活性。这一结果告诉我们青蒿素B具有生物活性特性,”Yoshimoto说。“为了扩展我们的结果,Kaitlyn表明青蒿素B会阻碍SARS-CoV-2主要蛋白酶和caspase-8的活性。这两种酶都是半胱氨酸蛋白酶。”吉本补充道:“我们想知道这是如何运作的,以便我们能够以聪明的方式给某人提供药物。我们每个人的身体都是不同的。例如,癌症过度表达某些基因,如果您知道正在表达什么基因,那么您可以针对它并用药物阻断其蛋白质产物的活性。“一个具体的例子是他莫昔芬,它是一种前药,可通过体内的关键酶细胞色素P4502D6代谢为其活性形式艾多昔芬。内多昔芬阻断雌激素受体的活性,一些雌激素依赖性乳腺癌过度表达雌激素受体,并且需要生长。然而,有些人的P4502D6活性较低,因此他莫昔芬不能有效治疗雌激素依赖性癌症。”“能够了解药物的作用机制非常强大,因为它可以更有效地给予药物。”...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383191.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1383191.htm

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MIT化学家成功提高烯类分子的稳定性 合成多彩有机分子

MIT化学家成功提高烯类分子的稳定性合成多彩有机分子熔融含碳环链具有独特的光电特性,可用作半导体。这些被称为烯的链还可以调整为发出不同颜色的光,这使它们成为有机发光二极管的理想候选材料。烯类发出的光的颜色由其长度决定,但随着分子变长,它们的稳定性也会降低,这阻碍了它们在发光应用中的广泛使用。现在,麻省理工学院的化学家们想出了一种使这些分子更加稳定的方法,从而可以合成不同长度的烯。利用这种新方法,他们能够制造出能发出红光、橙光、黄光、绿光或蓝光的分子,从而使烯更容易应用于各种领域。麻省理工学院的化学家们想出了一种让烯类分子更加稳定的方法。在这里,艺术家的诠释显示了风格化的烯类发出红色、橙色、黄色、绿色和蓝色的光。资料来源:Jose-LuisOlivares,麻省理工学院麻省理工学院诺华化学副教授、这项新研究的资深作者罗伯特-吉利亚德(RobertGilliard)说:"这一类分子尽管有用,但在反应性方面存在挑战。在这项研究中,我们首先要解决的是稳定性问题,其次,我们想制造出可以在一定范围内调节光发射的化合物。"麻省理工学院研究科学家邓春林是这篇论文的第一作者,论文于12月5日发表在《自然-化学》杂志上。烯由苯分子(由碳和氢组成的环)以线性方式融合在一起。由于它们富含可共享电子并能高效地传输电荷,因此一直被用作半导体和场效应晶体管(利用电场控制半导体中电流流动的晶体管)。最近的研究表明,用硼和氮取代或"掺杂"部分碳原子的烯具有更有用的电子特性。然而,与传统的烯类一样,这些分子在暴露于空气或光线时并不稳定。通常情况下,烯必须在一个称为手套箱的密封容器中合成,以防止它们暴露在空气中而导致分解。时间越长,烯就越容易受到氧气、水或光线的影响而发生不必要的反应。烯由苯分子组成,苯分子是由碳和氢组成的环,以线性方式融合在一起。研究人员利用一种新方法,根据碳二炔的长度和所附化学基团的类型,创造出了能产生不同颜色的烯。图片来源:研究人员提供为了尝试让烯烃变得更加稳定,吉利亚德决定使用一种他的实验室以前曾使用过的配体,即碳二炔。在去年发表的一项研究中,他们用这种配体稳定了硼芴离子,这种有机化合物能随着温度的变化发出不同颜色的光。在这项研究中,吉利亚德和他的合著者开发了一种新的合成方法,使他们能够将碳二烯烃添加到同时掺杂硼和氮的烯烃中。加入新配体后,烯类带正电荷,从而提高了其稳定性,并赋予其独特的电子特性。利用这种方法,研究人员创造出了能产生不同颜色的烯,这取决于它们的长度和连接到碳二炔上的化学基团的类型。到目前为止,合成的大多数掺硼、掺氮烯只能发出蓝光。"红色发射对于广泛的应用非常重要,包括成像等生物应用,"吉利亚德说。"很多人体组织都会发出蓝光,因此很难使用蓝色荧光探针进行成像,这也是人们寻找红色发射体的众多原因之一。"应用和未来方向这些烯类化合物的另一个重要特点是,它们在空气和水中都能保持稳定。配位数较低的含硼带电分子(即中心硼原子的邻位较少)在水中通常极不稳定,因此烯属化合物在水中的稳定性值得注意,这使得将它们用于成像和其他医疗应用变得可行。"我们之所以对本文报告的这一类化合物感到兴奋,原因之一就是它们可以悬浮在水中。这开辟了广泛的可能性,"吉利亚德说。研究人员现在计划尝试加入不同类型的碳化二烯类化合物,看看他们能否创造出稳定性和量子效率(衡量材料发出多少光的指标)更好的其他烯类化合物。吉利亚德说:"我们认为有可能制造出许多我们尚未合成的不同衍生物。有很多光电特性是我们尚未探索到的,我们对此也很兴奋。"吉利亚德还计划与麻省理工学院电气工程教授马克-巴尔多(MarcBaldo)合作,尝试将新型烯类化合物融入一种被称为单裂变太阳能电池的太阳能电池中。这种太阳能电池可以从一个光子中产生两个电子,使电池的效率大大提高。这类化合物还可以开发用作电视和电脑屏幕的发光二极管。有机发光二极管比传统的发光二极管更轻、更灵活,能产生更明亮的图像,而且功耗更低。吉利亚德说:"无论是有机半导体、发光器件,还是基于单子裂变的太阳能电池,我们仍处于开发具体应用的早期阶段,但由于它们的稳定性,器件的制造应该比一般的此类化合物要顺利得多。"通过将活性零价碳和阳离子硼物种结合起来,这项具有非传统范例的创造性工作无疑为开发高度空气和光稳定的发光材料和微型能量收集装置铺平了一条充满希望的道路。参考文献"邓春林、AkachukwuD.Obi、BiYouanE.Tra、SamirKumarSarkar、DianeA.Dickie和RobertJ.GilliardJr.合著的《空气和光稳定发光的碳二碳烯-氮杂硼砷离子》,2023年12月5日,《自然-化学》。DOI:10.1038/s41557-023-01381-03编译来源:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1404793.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1404793.htm

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