研究人员发现无序化合物中隐藏的化学秩序

研究人员发现无序化合物中隐藏的化学秩序Ba7Nb4MoO20的完整晶体结构揭示晶体固体的精确结构是一项艰难的任务。材料的特性，包括离子传导性和化学稳定性，受到化学（职业）秩序和无序的极大影响。然而，科学家们通常用来阐释未知晶体结构的技术受到严重的限制。例如，X射线和中子衍射方法是揭示晶格中原子位置和排列的强大技术。然而，它们可能不足以区分具有类似X射线散射系数和类似中子散射长度的不同原子种类。描述该研究的信息图。资料来源：东京工业大学的八岛正友教授为了解决这个问题，由日本东京工业大学（TokyoTech）的八岛正友教授领导的一个研究小组试图开发一种新的和更强大的方法来分析晶体中的秩序和无序。他们结合四种不同的技术来分析一种重要的离子导体Ba7Nb4MoO20的晶体结构。"我们选择Ba7Nb4MoO20是因为Ba7Nb4MoO20基氧化物和相关化合物是一类新兴材料，具有有趣的特性，如高离子传导和高化学稳定性，"八岛教授解释说。"然而，鉴于Mo6+和Nb5+阳离子都有类似的散射能力，到目前为止，对Ba7Nb4MoO20的所有结构分析都是假设Mo/Nb完全无序的情况下进行的。正如他们最近发表在《自然通讯》上的论文所描述的那样，研究人员使用了一种方法，结合了两种实验技术，即共振X射线衍射（RXRD）和固态核磁共振（NMR），并以基于密度函数理论（DFT）的计算为辅助。核磁共振提供了直接的实验证据，证明Mo原子在Ba7Nb4MoO20中只占据了结晶学上的M2位点，表明了Mo原子的化学顺序。接下来，研究人员使用RXRD来量化Mo和Nb原子的占据因子。他们发现，Mo原子在M2位点的占据因子为0.5，而在所有其他位点的占据因子为零。有趣的是，M2位点靠近Ba7Nb4MoO20的氧化离子传导、缺氧层。这表明M2位点的Mo原子在Ba7Nb4MoO20的高离子传导中具有关键作用。此外，DFT计算表明，Mo的排序稳定了表现出高离子传导性的Mo过剩成分。质子和氧化离子的位置、占有率和原子位移也是通过中子衍射确定的。"我们的结果表明，Mo顺序影响了Ba7Nb4MoO20的材料特性，"八岛教授强调说。"在这方面，我们的工作代表了我们在理解离子导体的晶体结构和材料特性之间的相关性方面的一个重大进展。"此外，与单晶X射线和中子衍射相比，所提出的方法甚至可以扩展到其他多晶和粉末状的样品。总的来说，本研究提出的方法可以为深入分析材料中的化学秩序/无序开辟新的途径。反过来，这可能导致物理学、化学和材料科学与技术的发展。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357787.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357787.htm

新技术从剪下的人类头发中获取有用的化合物

新技术从剪下的人类头发中获取有用的化合物人类的头发主要由一种称为角蛋白的蛋白质组成（就像我们的指甲一样），同时还有一种称为黑色素的色素，它使头发具有颜色。尽管这两种物质都有许多潜在的应用，但以前从头发中获取它们的尝试要么涉及有毒的化学品和复杂的程序，要么只能提取其中一种化合物。这就是这项新技术的用武之地。由印度总统府大学的PaulomiGhosh博士领导的团队开发的"零废弃"工艺，首先将一绺绺废弃的头发洗净并切成小块。然后将这些小块与一种离子液体（液化盐）混合，打破将角蛋白分子固定在一起的氢键。然后，头发/盐的混合物被加热并倒入盐酸溶液中，使黑色素沉淀出来--然后被收集。最后，利用化学透析从溶液中收集现在可以接触到的角蛋白。然后离子液体可以重复使用几次，而且性能损失不大。由于角蛋白先前已被证明在伤口愈合中发挥了积极作用，科学家们认为，从头发中提取的角蛋白可用于伤口敷料，如止血绷带。而且，由于黑色素具有阻挡紫外线和抗氧化的特性，它可以被用于防晒霜或阻挡紫外线的窗膜等产品。据报道，其他从头发中提取黑色素的技术不可能做到这一点，因为它们会对色素的自然结构造成太大的损害。关于这项研究的一篇论文最近发表在ACSOmega杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357685.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1357685.htm

研究人员创造了比类似化合物发光强度高2.4至20倍的荧光团

研究人员创造了比类似化合物发光强度高2.4至20倍的荧光团该研究由俄罗斯科学院波斯托夫斯基有机合成乌拉尔分院院长、乌拉尔联邦大学医学化学和先进有机材料实验室成员EgorVerbitskiy领导。他表示，物理学家意识到，在荧光团中引入氰基可以提高OLED的性能和整体效率。"因此，我们用氰基吡嗪修改了基于吡嗪的推拉系统，并研究了这是如何影响荧光体的光物理特性和基于它的OLED的性能。由于初始物质结构的特殊性，热活化延迟荧光（TADF）并没有出现，尽管有其先决条件。然而，事实证明，引入氰基基团加强了分子间的相互作用，其结果不是单个分子而是分子的复合物开始发光。"因此，发光强度增加了2.4至20倍，而发射的光的亮度则高达75倍。研究人员合作制作的几个原型设备显示了这样的结果。EgorVerbitskiy说："同样重要的是，我们在研究中使用了廉价的和可获得的化合物。"化学家们先前确定，吡嗪环（也称为1,4-二嗪）是一种由氮、氢和碳组成的化合物，具有很强的电子接受效果，是作为推拉系统中接受体（吸引电子）部分的最有希望的化合物之一。对各种1,4-二氮基推拉系统的特性的研究表明，在吡嗪循环中加入一个苯环可以提高所生产的OLED的效率和亮度。同时，一些OLED往往表现出热激活延迟荧光（TADF）。这可以从荧光寿命的增加得到证明。科学家们正在继续努力创造新的荧光团。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333993.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333993.htm

NASA韦伯望远镜在尚未形成行星的早期原恒星中发现了多种分子与化合物

NASA韦伯望远镜在尚未形成行星的早期原恒星中发现了多种分子与化合物原恒星固相中存在复杂有机分子（COMs）是几十年前通过实验室实验首次预测到的，其他空间望远镜也对这些分子进行了初步探测。其中包括韦伯早期释放科学冰河时代计划，该计划在迄今为止测量到的分子云中最黑暗、最寒冷的区域发现了多种多样的冰。韦伯望远镜的新发现现在，作为"JOYS+"（詹姆斯-韦伯观测年轻原恒星）计划的一部分，利用韦伯中红外成像仪（MIRI）前所未有的光谱分辨率和灵敏度，这些COM被逐一识别出来，并证实它们存在于星际冰层中。这包括在固相中检测到乙醛、乙醇（我们所说的酒精）、甲酸甲酯以及可能的乙酸（醋中的酸）。这张照片是由韦伯的中红外成像仪（MIRI）拍摄的，拍摄的是与被称为IRAS23385的大质量原恒星平行的区域。图片来源：ESA/韦伯、NASA、CSA、W.Rocha等人（莱顿大学）"这一发现有助于解决天体化学中一个长期存在的问题，"团队负责人、荷兰莱顿大学的威尔-罗查（WillRocha）说。"COMs在太空中的起源是什么？它们是在气相还是在冰中产生的？在冰中探测到COMs表明，冷尘粒表面的固相化学反应可以生成复杂的分子"。固相COM的意义由于包括本研究在固相中探测到的COM在内的几种COM以前都是在暖气相中探测到的，因此现在认为它们源于冰的升华。所谓升华，就是直接从固态变成气态，而不变成液态。因此，在冰中探测到COMs使天文学家对更好地了解太空中其他更大分子的起源充满希望。哈罗德-林纳茨（HaroldLinnartz）多年来一直领导着莱顿的天体物理学实验室，并负责协调本研究中所用数据的测量工作。莱顿大学的EwinevanDishoeck是JOYS+计划的协调人之一，他分享说："哈罗德特别高兴的是，在COM任务中，实验室工作可以发挥重要作用，因为它已经走过了漫长的历程。一个国际科学家小组利用NASA/ESA/CSA詹姆斯-韦伯太空望远镜，在两颗原恒星周围发现了大量复杂的含碳（有机）分子。该图显示了两颗原恒星之一IRAS2A的光谱。它包括固相中乙醛、乙醇、甲酸甲酯以及可能的乙酸的指纹。韦伯在那里探测到的这些分子和其他分子代表了制造潜在宜居世界的关键成分。资料来源：NASA、ESA、CSA、L.Hustak（STScI）科学家们还热衷于探索在原恒星演化的更晚阶段，这些COM在多大程度上被传送到行星上。与云层中的气体相比，冰层中的COM被更有效地传送到行星形成盘中。因此，彗星和小行星可以继承这些冰状COM，而这些彗星和小行星又可能与正在形成中的行星相撞。在这种情况下，COM可以被输送到这些行星上，有可能为生命的繁衍提供原料。科学小组还探测到了更简单的分子，包括甲烷、甲酸、二氧化硫和甲醛。特别是二氧化硫，使科学小组能够研究原恒星中的硫预算。此外，二氧化硫还具有前生物的意义，因为现有的研究表明，含硫化合物在推动原始地球的新陈代谢反应中发挥了重要作用。还检测到了负离子；它们是盐类的一部分，而盐类对于在更高温度下进一步发展复杂的化学性质至关重要。这表明冰层可能更加复杂，需要进一步研究。尤其令人感兴趣的是，所研究的其中一个星源IRAS2A被描述为一颗低质量的原恒星。因此，IRAS2A可能与我们太阳系的原始阶段有相似之处。如果是这样的话，在这颗原恒星中发现的化学物种可能就存在于我们太阳系发展的最初阶段，后来被送到了原始地球上。vanDishoeck说："随着原恒星系统的演化，冰物质被向内输送到行星形成盘，所有这些分子都可能成为彗星和小行星的一部分，并最终形成新的行星系统。我们期待着在未来几年里利用更多的韦伯数据一步步追踪这条天体化学线索。"莱顿天文台的PoonehNazari最近的其他工作也让天文学家们对发现冰的更多复杂性抱有希望，此前他从WebbNIRSpec数据中初步探测到了氰化甲酯和氰化乙酯。纳扎里说："令人印象深刻的是，韦伯现在让我们能够进一步探测冰的化学成分，直至氰化物的水平，而氰化物是前生物化学的重要成分。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425396.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425396.htm

能逆转甲基苯丙胺和芬太尼等潜在致命毒品效果的化合物问世

能逆转甲基苯丙胺和芬太尼等潜在致命毒品效果的化合物问世马里兰大学的一个科学家小组测试了一种化合物--Pillar[6]MaxQ（P6AS）--作为甲基苯丙胺和芬太尼的解毒剂。他们的研究结果于12月15日发表在《化学》杂志上，是非常有希望的。科学家们测试了一种化合物作为甲基苯丙胺和芬太尼的解毒剂，结果非常令人鼓舞该研究的主要作者、UMD化学和生物化学系教授LyleIsaacs说："阿片类药物在纳洛酮中已经有一种逆转剂，但有多种非阿片类滥用药物--如甲基苯丙胺、五氯苯酚、甲氧麻黄酮、摇头丸（MDMA）和可卡因--没有特定的解毒剂。这就是我们的化合物的巨大机会之一。"体外和体内实验室测试表明，P6AS成功地封存了芬太尼和甲基苯丙胺（一种非阿片类兴奋剂），并减轻了它们潜在的致命的生物效应。其他体外测试显示，P6AS还能与其他药物强烈结合，包括五氯苯酚、摇头丸和甲氧麻黄酮，这表明P6AS有朝一日可以用来对抗一系列的药物。这项研究是由Isaacs实验室与UMD的细胞生物学和分子遗传学系以及心理学系的研究人员合作进行的。尽管P6AS的合成和化学特性在2020年由Isaacs和化学与生物化学系的前博士后XueWei建首次记录在案，但这项研究报告了其首次体内应用。P6AS作为一个分子容器工作，这意味着它在其中心空腔中结合并封存其他化合物。"当我们把分子放入我们的容器时，我们可以关闭它们的生物特性，从而逆转它们可能产生的任何影响，"Isaacs解释说。"我们已经测量了这种分子容器和各种容易滥用的药物之间的相互作用--像甲基苯丙胺、芬太尼、摇头丸、五氯苯酚和其他药物，结果发现我们制造的这种新容器与许多药物结合得非常牢固。"体内测试显示，甲基苯丙胺的影响可以通过5分钟后施用P6AS来逆转，这"对于现实世界的情况来说仍然有点短"，Isaacs解释说。然而，芬太尼的作用可以通过在15分钟后施用P6AS来逆转，这更接近于符合联邦药物逆转剂的指导方针。与纳洛酮不同的是，纳洛酮可以阻止滥用药物与大脑中的受体结合，而UMD团队的分子容器直接针对血液中的药物。"我们的化合物吸收了血液中的药物，并且我们相信，它有助于促进药物在尿液中的排泄，"Isaacs说。"这被称为药代动力学过程，我们试图将存在于体内的自由药物的浓度降到最低。"这种化合物是否有助于促进药物从体内的排泄，必须通过实验来检验。如果它的表现与研究人员认为的一样，它可能对过量的芬太尼特别有用，芬太尼的药效比海洛因强50倍，比吗啡强100倍。它的效力和在体内挥之不去的影响解释了为什么一些病人即使在接受纳洛酮后仍会继续过量。Isaacs认为，芬太尼的排泄可以帮助防止这种现象，即所谓的再麻醉化。这种新化合物可能要在几年后才会被批准用于人类。然而，他设想它可以作为一种注射剂，就像纳洛酮一样，但可能会有更广泛的应用。它甚至可以用来治疗像卡芬太尼这样威力巨大的药物的过量使用，卡芬太尼与近年来一连串的过量使用死亡有关。Isaacs说："还有其他比芬太尼更强的合成阿片类药物--像卡芬太尼，使用纳洛酮很难逆转。此外，人们得到了如此多的芬太尼，以至于需要多剂量的纳洛酮，所以有空间开发一种新的和改进的药剂，在这些情况下可能有所帮助。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1337017.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1337017.htm

碳原子在星际冰粒上扩散形成复杂的有机化合物

碳原子在星际冰粒上扩散形成复杂的有机化合物星际冰上有机化合物形成的艺术描绘。资料来源：MasashiTsuge北海道大学的研究人员与日本东京大学的同事合作，在《自然-天文学》（NatureAstronomy）杂志上报告了基于实验室的关于碳原子在星际冰粒上的核心作用的新见解。太空中一些最复杂的有机分子被认为是在星际冰粒表面以极低的温度生成的。据了解，适合这种用途的冰粒在宇宙中比比皆是。所有有机分子都是以碳原子结合的骨架为基础的。大多数碳原子最初是通过恒星中的核聚变反应形成的，当恒星在超新星爆炸中死亡时，碳原子最终分散到星际空间。但是，要形成复杂的有机分子，碳原子需要一种机制来聚集在冰粒表面，遇到伙伴原子并与它们形成化学键。新研究提出了一种可行的机制。在30开尔文（零下243摄氏度/零下405.4华氏度）以上，碳原子扩散并结合在一起，形成二原子碳C2。资料来源：MasashiTsuge等人，《自然-天文学》。2023年9月14日北海道大学低温科学研究所的化学家MasashiTsuge说："在我们的研究中，我们在实验室中再现了可行的星际条件，能够探测到弱结合碳原子在冰粒表面扩散反应并生成C2分子。C2也被称为双原子碳，是两个碳原子结合在一起的分子；它的形成是星际冰粒上存在扩散碳原子的具体证据。"研究发现，这种扩散可在30开尔文（零下243摄氏度/零上405.4华氏度）以上的温度下发生，而在太空中，只需22开尔文（零下251摄氏度/零上419.8华氏度）就能激活碳原子的扩散。论文第一作者兼通讯作者柘植雅志（左）与合著者渡边直树（右）。资料来源：MasashiTsuge柘植说，这些发现将一个以前被忽视的化学过程纳入了解释框架，即如何通过不断添加碳原子来构建更复杂的有机分子。他认为，这些过程可能发生在恒星周围的原行星盘中，行星就是从这些原行星盘中形成的。所需的条件也可以在所谓的半透明云中形成，最终演变成恒星形成区。这也可以解释地球上可能孕育生命的化学物质的起源。除了生命起源的问题之外，这项研究还为可能已经并可能仍然在整个宇宙中构建碳基化学的各种化学反应增添了一个基本的新过程。作者还总结了目前对太空中复杂有机化学物质形成的更普遍的理解，并考虑了由扩散的碳原子驱动的反应可能会如何改变目前的情况。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1384885.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1384885.htm