生命起源的新化学配方：指引我们前往外星人居住的遥远星球

生命起源的新化学配方：指引我们前往外星人居住的遥远星球生命需要化学反应的重复。描述自我维持重复所需的反应类型和条件（称为自催化反应），可以让我们集中精力寻找其他星球上的生命。资料来源：BetülKaçar他们的配料表通过指出最有可能的条件--行星版的混合技术、烤箱温度和烘烤时间--使食谱组合在一起，从而使寻找宇宙中其他地方的生命成为重点。研究人员说，从基本的化学成分到细胞新陈代谢和繁殖的复杂循环，生命的定义不仅需要一个简单的开端，还需要重复。美国国家航空航天局（NASA）支持的天体生物学家、华盛顿大学麦迪逊分校细菌学教授贝图尔-卡查尔（BetülKaçar）认为，生命的起源确实是一个从无到有的过程。但"无中生有"不可能只发生一次。生命归根结底取决于化学和条件，它们能够产生一种自我复制的反应模式"。BetülKaçar是美国国家航空航天局支持的天体生物学家，也是威斯康星大学麦迪逊分校的细菌学教授。资料来源：威斯康星大学麦迪逊分校化学反应产生的分子会促使相同的反应重复发生，这种反应被称为自催化反应。在9月18日发表于《美国化学学会杂志》（JournaloftheAmericanChemicalSociety）上的一项新研究中，卡查尔实验室的博士后研究员彭震（音译）与合作者汇编了270种分子组合，涉及元素周期表中所有基团和系列的原子，这些分子组合具有持续自催化的潜力。"人们认为这类反应非常罕见，"Kaçar说。"我们的研究表明，这种反应其实并不罕见。你只需要找对地方。"研究人员的研究重点是所谓的比例反应。在这些反应中，含有相同元素但电子数或反应态不同的两种化合物结合生成一种新的化合物，其中的元素处于起始反应态的中间。扎克-亚当是威斯康星大学麦迪逊分校的地球科学教授。资料来源：威斯康星大学麦迪逊分校这项研究的合著者、研究地球生命起源的威斯康星大学麦迪逊分校地球科学家扎克-亚当（ZachAdam）说，为了实现自催化，反应的结果还需要为反应的再次发生提供起始材料，因此输出变成了新的输入。配比反应会产生一些相关分子的多个副本，为自催化反应的下一步提供材料。亚当说："如果条件合适，你可以从相对较少的输出开始。"每当你进行一次循环，你就会吐出至少一个额外的输出，这就加快了反应的速度，使反应发生得更快"。自催化作用就像不断增长的兔子群。成对的兔子走到一起，生出一窝新兔子，然后新兔子长大，自己配对，生出更多的兔子。不需要太多的兔子，很快就会有更多的兔子。然而，在宇宙中寻找软软的耳朵和毛茸茸的尾巴可能并不是一个成功的策略。相反，Kaçar希望化学家们能从这项新研究的食谱列表中提取一些想法，并在模拟外星厨房的锅碗瓢盆中进行试验。"我们永远无法确切地知道这个星球上究竟发生了什么，从而产生了生命。我们没有时光机，"Kaçar说。"但是，在试管中，我们可以创造多种行星条件，以了解维持生命的动力如何首先进化。"Kaçar领导着一个由美国国家航空航天局（NASA）支持的名为"MUSE"的联盟，即"跨时代金属利用与选择"联盟。她的实验室将重点研究包括钼和铁元素在内的反应，她很期待看到其他人从新食谱书中最奇特、最不寻常的部分中烹饪出什么。卡尔-萨根（CarlSagan）说过，如果你想从头开始烤馅饼，首先你必须创造宇宙，Kaçar说。"我却认为，如果我们想了解宇宙，首先我们必须烤制一些馅饼。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385209.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385209.htm

科学家发现最原始的光氧化催化剂 为原始大气与生命的产生提供转化支持

科学家发现最原始的光氧化催化剂为原始大气与生命的产生提供转化支持太阳是地球上第一批生化分子的关键动力，它与催化剂一起促进了关键反应，加快了化学过程。一组研究人员最近证明，氨和甲烷等离子体相互作用产生的一种物质有可能利用光能促进胺到亚胺的转化。这种机制可能是最早的生物分子形成的重要原因。这些发现最近发表在《AngewandteChemie》杂志上。30至40亿年前，在原始地球上，第一批生物分子正在生命爆发之前形成。然而，这些早期化学反应需要催化剂。王新晨和中国福州大学的一个研究小组发现，原始大气本身就可以作为这些催化剂的来源。研究小组利用甲烷和氨气（它们很可能存在于笼罩着太古宙的高温气体混合物中），使用化学气相沉积法生产出含氮碳化合物作为可能的催化剂。他们发现，在反应室中，分子从氨气和甲烷等离子体中凝结到表面，迅速生长形成一种类似于掺氮石墨的固态含氮碳聚合物。研究小组观察到，不规则结合的氮原子赋予了这种聚合物催化活性位点和电子结构，使其能够被光激发。研究人员随后转而证明这种物质在光的作用下可以还原或氧化其他物质的程度。早期地球上最重要的反应之一可能是亚胺的形成。亚胺又称希夫碱，是胺的一种脱氢形式，胺是由碳、氮和氢组成的化合物。许多化学家认为，在原始地球上，亚胺可能参与了第一代遗传分子核糖核酸（RNA）的形成。王和他的团队可以证明，他们的等离子催化剂可以利用阳光将胺转化为亚胺。研究小组说，基于氮化碳的光催化剂，如等离子体产生的物质可以持续数百万年，并产生重要的化学中间体。此外，它们还可以作为含碳和含氮化合物的来源。通过证明仅利用早期地球大气中存在的气体和条件就有可能产生这种催化剂，这项研究为生物分子可能的进化路径提供了新的启示。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381745.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381745.htm

科学家称50年前美国着陆器或杀死过外星生命

科学家称50年前美国着陆器或杀死过外星生命据悉，提出这项猜测的为德国柏林技术大学天文学教授德克（DirkSchulze-Makuch），他认为，20世纪70年代进行的一项向火星土壤中加水的实验淹没了潜伏在火星地表中的任何生命。该科学家认为，向火星土壤加入含有营养液的水可能导致土壤液体过多，导致任何生命都会在一段时间后死亡。这样的说法并非空穴来访，科学家称：“火星上的生命可能通过存在于盐岩中并直接从大气中吸收水分来适应干旱环境，而突然的水分添加，很容易超过这些生命的承受极限，因而发生死亡。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382197.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382197.htm

韦伯望远镜首次探测到关键的碳分子 是所有已知生命的基础

韦伯望远镜首次探测到关键的碳分子是所有已知生命的基础碳化合物构成了所有已知生命的基础，因此对于致力于了解生命在地球上如何发展以及生命如何在宇宙其他地方发展的科学家来说特别有趣。韦伯以新的方式开启了星际有机（含碳）化学的研究，这是许多天文学家强烈着迷的领域。这张由韦伯的NIRCam（近红外相机）拍摄的图像显示了猎户座星云的一部分，即猎户座吧。在这个区域，来自左上角的梯形星团的高能紫外线与密集的分子云相互作用。恒星辐射的能量正在慢慢侵蚀猎户座条，这对新生恒星周围形成的原行星盘中的分子和化学成分产生了深远的影响。在这张图像中，有一个名为d203-506的年轻恒星系统，它有一个原行星盘。天文学家首次利用韦伯在该圆盘中检测到一种称为甲基阳离子的碳分子。该分子很重要，因为它有助于形成更复杂的碳基分子。图片来源：ESA/Webb、NASA、CSA、M.Zamani(ESA/Webb)、PDRs4ALLERS团队从理论上讲，CH3+特别重要，因为它很容易与多种其他分子发生反应。因此，它就像一个“火车站”，分子可以在其中停留一段时间，然后再朝许多不同的方向之一与其他分子发生反应。由于这一特性，科学家怀疑CH3+构成了星际有机化学的基石。韦伯的独特功能使其成为寻找这一关键分子的理想天文台。韦伯精湛的空间和光谱分辨率及其灵敏度，都为团队的成功做出了贡献。特别是，韦伯对CH3+的一系列关键发射线的检测巩固了这一发现。科学团队成员、法国巴黎萨克雷大学的玛丽-艾琳·马丁-德鲁梅尔(Marie-AlineMartin-Drumel)表示：“这一检测不仅验证了韦伯令人难以置信的灵敏度，而且还证实了CH3+在星际化学中的核心重要性。”这张来自韦伯MIRI（中红外仪器）的图像显示了猎户座星云的一小部分区域。该视图的中心是一个年轻的恒星系统，其原行星盘名为d203-506。一个国际天文学家团队首次在d203-506中检测到一种称为甲基阳离子的新碳分子。图片来源：ESA/Webb、NASA、CSA、M.Zamani(ESA/Webb)、PDRs4ALLERS团队虽然d203-506中的恒星是一颗小型红矮星，但该系统受到来自附近炽热、年轻、大质量恒星的强烈紫外线(UV)的轰击。科学家认为，大多数行星形成盘都会经历一段如此强烈的紫外线辐射时期，因为恒星往往成群结队地形成，其中通常包括大量产生紫外线的恒星。通常情况下，紫外线辐射会破坏复杂的有机分子，在这种情况下，CH3+的发现似乎令人惊讶。然而，研究小组预测，紫外线辐射实际上可能为CH3+的形成提供必要的能量来源。一旦形成，它就会促进额外的化学反应以构建更复杂的碳分子。总体而言，该团队指出，他们在d203-506中看到的分子与典型的原行星盘有很大不同。特别是，他们无法检测到任何水的迹象。“这清楚地表明紫外线辐射可以完全改变原行星盘的化学成分。它实际上可能在生命起源的早期化学阶段发挥着关键作用，”该研究的主要作者、位于图卢兹的法国国家科学研究中心的奥利维尔·贝尔内(OlivierBerné)阐述道。这些研究结果来自PDRs4ALL早期发布科学计划，已发表在《自然》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1367673.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1367673.htm

科学家改进合成不对称配体的工艺 为过渡金属催化提供探索途径

科学家改进合成不对称配体的工艺为过渡金属催化提供探索途径更容易获得更多种类的这些不对称化合物为设计过渡金属催化剂开辟了新的可能性。这项研究今天（11月21日）发表在《自然-通讯》杂志上，由日本北海道大学化学反应设计与发现研究所（WPI-ICReDD）的科学家进行。这项研究的重点是一类名为1,2-双（二苯基膦）乙烷衍生物（DPPEs）的化合物。DPPEs是双叉的，即它们在两个位置上附着在催化剂的金属中心。然而，DPPEs通常是对称的，每个连接臂都是相同的，这限制了可能的结构多样性和反应性。新的研究克服了这一限制，报告了一种利用乙烯（一种产量丰富的原料化学品）开发非对称DPPE的通用方法。基于AFIR的计算和实验过程的示意图，用于开发非对称DPPE的合成。资料来源：高野秀明等人，《自然通讯》2022年11月21日研究人员最初通过人工力诱导反应（AFIR）方法进行了量子化学计算，以确定可以反应形成DPPE的可能起始材料。计算结果显示了一个可行的过程，即磷化氢自由基很容易与乙烯反应形成DPPE。在此基础上，研究小组通过实验验证了一个简单的制造对称DPPE的过程，该过程在溶液中只需混合三种现成的化合物就能形成磷化氢自由基。这大大改善了以前涉及多个步骤和使用不稳定、高活性化合物的方法。这一过程随后被扩展到非对称DPPE，将乙烯与涵盖广泛的电子特性和尺寸的氯膦和磷化氢混合。尺寸和电子特性的差异产生了一种推拉效应，可能带来更有用的反应性或选择性，研究发现，使用蓝光LED照射的光催化剂提供了最好的产量。北海道大学化学反应设计与发现研究所（WPI-ICReDD）的研究团队成员。作为一项测试，该团队随后使用其中一种不对称DPPE衍生物形成了金属复合物。他们比较了与DPPE复合的钯和与不对称DPPE衍生物复合的钯的特性。这两种配合物具有明显不同的特性，包括颜色、吸收光谱和分子轨道能量，显示出不对称DPPE衍生物在作为催化剂配体时有可能实现不同的反应性。研究人员认为，应用于催化剂设计和使用一种低成本、丰富的材料都是这种方法的优势。"我们成功地合成了DPPE衍生物，这些衍生物作为过渡金属催化剂的配体是有用的，而且我们使用廉价的、容易获得的乙烯做到了这一点，"主要作者高野秀明说。"这一结果的实现是由于使用AFIR量子化学计算与有机化学家的实验技能和经验相结合所产生的协同效应。今后，我想利用我们在此报告的方法合成的新型配体开发新的、革命性的反应。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333449.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333449.htm

新的催化技术突破料将开启大规模的能源节约

新的催化技术突破料将开启大规模的能源节约郎旭。资料来源：威斯康星大学麦迪逊分校催化剂物质加速化学反应，而自身不发生变化。它们在加工石油产品和生产各种物品方面发挥着至关重要的作用，包括药品、塑料、食品添加剂、化肥、环保燃料和各种工业化学品。科学家和工程师们已经花了几十年时间对催化反应进行微调--然而，由于目前不可能在工业规模的催化作用中经常涉及的极端温度和压力下直接观察这些反应，他们还不知道在纳米和原子尺度上到底发生了什么。这项新的研究有助于揭开这一神秘的面纱，对工业有潜在的重大影响。事实上，仅仅三个催化反应--蒸汽甲烷重整生产氢气、合成氨生产化肥和合成甲醇--就使用了世界能源的近10%。领导这项研究的华盛顿大学麦迪逊分校化学和生物工程教授马诺斯-马夫里卡基斯说："如果你把运行这些反应的温度只降低几度，那么我们今天作为人类所面临的能源需求就会有巨大的减少。通过减少运行所有这些过程的能源需求，你也在减少它们的环境足迹。"马夫里卡基斯和博士后研究人员LangXu和KonstantinosG.Papanikolaou以及研究生LisaJe在2023年4月7日的《科学》杂志上发表了他们的进展消息。马诺-马夫里卡基斯。资料来源：威斯康星大学麦迪逊分校在他们的研究中，威斯康星大学麦迪逊分校的工程师们开发并使用强大的建模技术来模拟原子尺度上的催化反应。在这项研究中，他们研究了涉及纳米形式的过渡金属催化剂的反应，其中包括像铂、钯、铑、铜、镍和其他在工业和绿色能源中重要的元素。根据目前催化作用的刚性表面模型，过渡金属催化剂的紧密原子提供了一个二维表面，化学反应物粘附在上面并参与反应。当施加足够的压力和热量或电力时，化学反应物中原子之间的键就会断裂，允许碎片重新组合成新的化学产品。"普遍的假设是，这些金属原子彼此紧密结合，只是为反应物提供'着陆点'。每个人都假设的是，金属-金属键在它们催化的反应中保持完整，"马夫里卡基斯说。"因此，在这里，我们第一次提出了这样的问题：'打破反应物中的键的能量是否与破坏催化剂内的键所需的能量相似？"根据Mavrikakis的建模，答案是肯定的。为许多催化过程提供的能量足以打破键，并允许单个金属原子（称为腺原子）弹出并开始在催化剂表面移动。这些腺原子结合成团，作为催化剂上的站点，化学反应可以比催化剂的原始刚性表面更容易发生。利用一套特殊的计算方法，该团队研究了8种过渡金属催化剂和18种反应物的工业上重要的相互作用，确定了可能形成这种小型金属簇的能量水平和温度，以及每个簇中的原子数量，这也能极大地影响反应速度。他们在加州大学伯克利分校的实验合作者使用原子分辨率的扫描隧道显微镜来观察一氧化碳在镍（111）上的吸附情况，镍是一种稳定的、在催化中有用的结晶形式。他们的实验证实了显示催化剂结构中的各种缺陷也能影响单个金属原子如何松动，以及反应点如何形成的模型。马夫里卡基斯说，这个新框架正在挑战研究人员如何理解催化作用以及它如何发生的基础。它可能也适用于其他非金属催化剂，他将在未来的工作中对此进行研究。它也与理解其他重要现象有关，包括腐蚀和摩擦学，或运动中的表面的相互作用。研究人员正在重新审视在理解催化剂如何工作方面的一些非常成熟的假设，更广泛地说，分子如何与固体互动。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353835.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353835.htm