普林斯顿大学化学家成功利用定制蛋白质在室温下创造量子点

普林斯顿大学化学家成功利用定制蛋白质在室温下创造量子点普林斯顿大学的MichaelHecht教授和他的研究小组在化学领域取得了一项重大发现，他们创造了第一个已知的能催化量子点合成的从头蛋白质。量子点是具有荧光特性的纳米晶体，被用于一系列的电子应用，包括LED屏幕和太阳能电池板。这种创造量子点的新方法有可能比目前的方法更具有可持续性和环保性，因为它表明可以使用并非来自自然界的蛋白质序列来合成功能性材料。在电子显微镜下拍摄的量子点的图像。这些量子点是在赫克特实验室使用新蛋白质生产的。每个量子点的直径为2纳米，这是一个重要的因素，因为粒子的大小决定了它们发光的颜色，或者说荧光。资料来源：赫克特和斯科尔斯实验室提供这就是化学教授MichaelHecht和他的研究小组工作的领域，最近，他们对设计自己的序列的好奇心得到了回报。他们发现了第一个已知的催化或驱动量子点合成的denovo（新创建）蛋白质，量子点是用于从LED屏幕到太阳能电池板等电子应用的荧光纳米晶体。他们的工作打开了以更可持续的方式制造纳米材料的大门，证明了并非来自自然界的蛋白质序列可以用来合成功能性材料，这对环境有明显的好处。量子点通常是在工业环境中用高温和有毒、昂贵的溶剂制造的--这种过程既不经济也不环保。但是Hecht和他的研究小组在实验室里用水作为溶剂完成了这一过程，在室温下制造出了稳定的最终产品。Hecht说："我们对制造生命分子、蛋白质感兴趣，它们并不是在生命中产生的，"他与威廉-S-托德化学教授和系主任格雷格-斯科尔斯一起领导了这项研究。"在某些方面，我们在问，是否存在我们所知的生命的替代品？地球上的所有生命都来自共同的祖先。但是，如果我们制造出并非来自共同祖先的栩栩如生的分子，它们能做很酷的事情吗？所以在这里，我们正在制造从未在生命中出现过的新型蛋白质，做生命中不存在的事情。"该团队的工艺还可以调整纳米粒子的大小，这决定了量子点的颜色，或荧光。这为在生物系统中标记分子提供了可能性，例如对体内的癌细胞进行染色。迈克尔-赫克特教授和第五年的研究生以及量子点研究的合作者姚跃宇在弗里克实验室图片来源：杰西-康登的照片"量子点因其尺寸而具有非常有趣的光学特性，"该论文的共同作者、赫克特实验室五年级研究生姚跃宇说。"它们非常善于吸收光线并将其转化为化学能--这使得它们在被制成太阳能电池板或任何种类的光传感器方面非常有用。但另一方面，它们也非常善于以某种所需的波长发光，这使它们适合于制作LED屏幕。"而且，由于它们很小--仅由大约100个原子组成，宽度可能为2纳米--它们能够穿透一些生物屏障，使它们在药品和生物成像方面的用途特别有希望。"我认为使用新蛋白质为可设计性开辟了一条道路，"这项研究的主要作者、斯科尔斯实验室的前博士后LeahSpangler说。"对我来说，一个关键词是'工程'。我希望能够设计蛋白质来做一些特定的事情，而这是一种你可以做到的蛋白质类型。她补充说："我们正在制造的量子点质量还不是很好，但这可以通过调整合成方法来改善。我们可以通过设计蛋白质以不同的方式影响量子点的形成来实现更好的质量。"LeahSpangler，论文的主要作者，去年在弗里克实验室基于通讯作者SaranganChari（Hecht实验室的高级化学家）所做的工作，该团队使用其设计的名为ConK的新蛋白质来催化该反应。研究人员于2016年首次从一个大型蛋白质组合库中分离出了ConK。它仍然由天然氨基酸组成，但它符合"从头开始"的条件，因为它的序列与天然蛋白质没有任何相似性。研究人员发现，ConK使大肠杆菌在其他有毒浓度的铜中生存，这表明它可能对金属结合和封存有用。这项研究中使用的量子点是由硫化镉制成的。镉是一种金属，所以研究人员想知道ConK是否可以用来合成量子点。他们的预感得到了回报，ConK将20种氨基酸之一的半胱氨酸分解成几种产物，包括硫化氢。这将作为活性硫源，然后与金属镉反应，其结果是硫化镉量子点。为了制造这种量子点，需要将镉源和硫源在溶液中反应。蛋白质所做的是随着时间的推移缓慢地制造硫源。因此，最初添加镉，但蛋白质会产生硫，然后发生反应，形成不同大小的量子点。这项研究得到了美国国家科学基金会MRSEC项目（DMR-2011750）、普林斯顿大学写作中心和加拿大高级研究所的支持。该研究还得到了美国国家科学基金会资助的MCB-1947720对MH的支持。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1338419.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1338419.htm

化学家开发出去除水中"永久化学物质"的可持续方法

化学家开发出去除水中"永久化学物质"的可持续方法含二茂铁单元的金属聚合物用于可逆吸收全氟化合物的图示。资料来源：MarkusGallei然而，这种广泛的使用也引起了人们的担忧。由于其性质稳定且缺乏自然降解途径，这些耐久性化学品会在我们的环境中持续累积，给人类健康和周围环境带来严重问题。如今，在全球范围内，从水、空气、土壤到植物和动物，都能发现PFAS的踪迹。它们不可避免地也会进入人体。这些化学物质对健康的危害到底有多大，目前还不清楚。初步的实验室动物研究表明，PFAS可能会损害生殖健康。显而易见的是，这些合成化合物不属于自然环境，当然也不属于生物体。因此，设法降低环境中的PFAS污染水平是合理的。但是，PFAS的修复工作既复杂又具有挑战性，而且所使用的工艺本身也会对环境和气候造成不利影响。在清除之前，必须先检测出PFAS。由于只需要少量的PFAS就能产生很大的影响（例如食品包装中的超薄涂层），因此检测工作并不容易。传统上，PFAS是通过使用特殊膜或成本较低的活性炭吸附剂进行过滤而从水中去除的。然而，要从这些过滤系统中回收PFAS并将其永久销毁，要么需要使用苛刻的化学条件，要么需要进行焚烧。至少到目前为止还是如此。由萨尔州大学高分子化学教授MarkusGallei、伊利诺伊大学香槟分校教授XiaoSu以及他们的博士生FrankHartmann（萨尔州）和PaolaBaldaguez（伊利诺伊州）领导的研究小组开发出了一种新的电化学方法，可以从水中去除全氟辛烷磺酸化学物质，然后再有效地释放出来进行销毁。这种新的PFAS修复平台可以收集、识别和销毁这些含氟污染物，而无需焚烧过滤器。在研究小组开发的方法中，起核心作用的是被称为茂金属的含金属聚合物。1951年，随着含铁分子二茂铁的发现，茂金属首次出现在人们的视野中。此后，又有许多其他茂金属被开发出来。弗兰克-哈特曼（FrankHartmann）、马库斯-加利（MarkusGallei）和他们的国际团队发现，二茂铁功能化电极或弗兰克-哈特曼合成的钴功能化电极（甚至更有效）能够去除水中微量的全氟辛烷磺酸分子。但真正的关键在于，如果在二茂铁或二茂钴金属聚合物上施加电压，它们就能'切换'电状态，释放之前捕获的全氟辛烷磺酸分子。弗兰克-哈特曼（FrankHartmann）说："钴在这方面的能力明显强于铁。我们已经找到了一种方法，可以有效地将PFAS从水中去除，然后再释放出来，从而有效地使电极再生，以便继续使用。""与活性炭过滤器不同，活性炭一旦被全氟辛烷磺酸分子饱和，我就必须将其销毁，但如果我愿意，我可以无数次地更换茂金属，"马库斯-加莱总结研究工作的意义时说。在奠定了技术基础之后，弗兰克-哈特曼、马库斯-加莱和他们在伊利诺伊大学的同事们现在正在寻求更大规模的开发，以促进从我们的河流和海洋中清除这些高持久性污染物。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1375833.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1375833.htm

机器人化学家RoboChem的速度和准确性均优于人类化学家

机器人化学家RoboChem的速度和准确性均优于人类化学家RoboChem由弗吉尼亚大学范特霍夫分子科学研究所TimothyNoël教授的研究小组开发。他们的论文显示，RoboChem是一种精确可靠的化学家，可以进行各种反应，同时产生极少量的废物。该系统全天候自主工作，能够快速、不知疲倦地提供结果。机器人化学的延时摄影。资料来源：阿姆斯特丹大学Noël介绍说："一周之内，我们就能优化合成大约十到二十个分子。而这需要一个博士生花费几个月的时间。机器人不仅能获得最佳反应条件，还能提供扩大规模的设置。这意味着我们可以生产与制药业供应商直接相关的数量。"Noël研究小组的专长是流动化学，这是一种新颖的化学方法，用柔性小管系统取代烧杯、烧瓶和其他传统化学工具。在RoboChem中，一根机械针小心翼翼地收集起始材料，并将这些材料混合在半毫升以上的小体积中。RoboChem基于流动化学原理。反应在体积仅为650微升的小管子中流动进行。资料来源：阿姆斯特丹大学然后，这些物质通过管道系统流向反应器。在那里，大功率LED发出的光通过激活反应混合物中的光催化剂，引发分子转换。然后，光流继续流向自动核磁共振波谱仪，以识别转化的分子。这些数据会实时反馈给控制RoboChem的计算机。Noël说："这是RoboChem的大脑。它利用人工智能处理信息。我们使用一种机器学习算法，它能自主决定进行哪些反应。它始终以最佳结果为目标，并不断完善对化学的理解。"机器人针式取样器精确地选择各种试剂的数量，并巧妙地将它们混合在一起，形成反应溶液。资料来源：阿姆斯特丹大学为了证实RoboChem的成果，研究小组付出了巨大的努力。《科学》论文中收录的所有分子都是经过人工分离和检查的。Noël说，该系统的独创性给他留下了深刻印象："我从事光催化研究已经十多年了。尽管如此，RoboChem所显示的结果是我无法预测的。例如，它发现了只需要很少光的反应。有时，我不得不挠头去想它到底做了什么。这时你会想，如果是我们，也会这样做吗？现在回想起来，你就会明白RoboChem的逻辑。但我怀疑我们自己是否也能获得同样的结果。至少不会这么快'。RoboChem的核心是一个功能强大的光化学反应器，其特点是有一排非常强大的LED照亮反应溶液。在这里，分子根据人工智能控制器的指令进行转化。资料来源：阿姆斯特丹大学研究人员还使用RoboChem复制了之前在四篇随机选取的论文中发表的研究成果。然后，他们确定了Robochem是否产生了相同或更好的结果。在大约80%的情况下，该系统产生了更好的结果。Noël说：'在另外20%的情况下，结果是相似的。这让我毫不怀疑，人工智能辅助方法将在最广泛的意义上有益于化学发现。"RoboChem和其他"计算机化"化学的意义还在于生成高质量的数据，这将有利于人工智能在未来的应用。在传统的化学发现中，只对少数分子进行深入研究。然后将结果推断到看似相似的分子上。RoboChem生成的数据集完整而全面，每个分子的所有相关参数都能在其中获得。这就提供了更多的洞察力。RoboChem采用机器学习算法处理从系统中获取的数据。它决定执行哪些反应，始终以最佳结果为目标。人工干预只发生在开始阶段，即设置储备溶液和启动RoboChem会话。资料来源：阿姆斯特丹大学另一个特点是，RoboChem系统还能记录"负面"数据。在目前的科学实践中，大多数发表的数据只反映成功的实验。失败的实验也能提供相关数据。但这些数据只能在研究人员的手写实验笔记中找到。这些数据没有公开发表，因此无法用于人工智能驱动的化学研究，RoboChem也将改变这一点。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416837.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1416837.htm

中国有机化学家陈庆云逝世 享年94岁

中国有机化学家陈庆云逝世享年94岁中国著名有机化学家、中国科学院上海有机化学研究所研究员陈庆云星期四（3月2日）逝世，享年94岁。据澎湃新闻报道，中国科学院上海有机化学研究所星期五（3月3日）在讣告中写道，陈庆云先生是中国有机氟化学开拓者之一，为中国氟化学、氟工业的发展和人才培养做出了重要贡献。陈庆云出生于1929年1月，1952年毕业于北京大学化学系，同年参加工作。他在1956年至1960年在苏联科学院元素有机化合物研究所作研究生，获副博士学位；1963年起在中科院上海有机化学研究所工作；1993年当选为中国科学院院士。据中科院官网介绍，陈庆云长期从事有机氟化学和氟材料的研究工作，对六氟丙酮的反应作了开创性研究。他系统地研究全氟磺酸的化学，发现许多的特殊性质和反应，如全氟磺酸全氟烷基酯在与亲核试剂反应时，只发生硫氧键断裂，为全氟烷烃不能发生双分子亲核取代反应这一规律首次提供例证。陈庆云另一项主要工作，是系统地研究了全氟碘代烷的单电子转移反应。这一研究工作不仅为有机氟化物的合成提供了多种有效途径，而且更重要的是将当代有机化学最重要理论之一——单电子转移反应，引入并发展了氟化学。

化学家发现3400年前古埃及画家在作品中暗藏的秘密

化学家发现3400年前古埃及画家在作品中暗藏的秘密纳克塔蒙墓中的拉美西斯二世肖像（约公元前1200年）。头饰、项链和皇家权杖是在绘画过程中润色的。资料来源：LAMS-MAFTO,CNRS他们的研究成果最近发表在《PLOSONE》杂志上。古埃及语言中没有"艺术"一词。人们通常认为古埃及文明的创造性表现形式非常形式化，其葬礼教堂画家完成的作品也不例外。然而，由法国国家科学研究中心（CNRS）研究人员菲利普-马丁内斯（PhilippeMartinez）和菲利普-沃尔特（PhilippeWalter）领导的一个跨学科国际研究小组却揭示了其绘画技术和实践，而这些技术和实践的微弱痕迹长期以来一直让人难以发现。在研究纳克塔蒙墓中拉美西斯二世的肖像和门纳墓中的绘画--以及卢克索其他数百座贵族墓中的绘画--时，他们发现了绘画制作过程中的修饰痕迹。例如，拉美西斯二世画像中的头饰、项链和权杖都经过了大幅修改，尽管肉眼无法看到。在门纳墓中描绘的一个崇拜场景中，一只手臂的位置和颜色都被修改过。用于表现肤色的颜料与最初使用的颜料不同，这导致了画像出现了微妙的变化，其目的至今仍不确定。因此，这些画家或"绘图者--书写者"--可以应委托其创作的个人的要求，或根据艺术家自己对作品的看法的变化，主动在传统图案上添加他们的个人色彩。科学家们依靠新颖的便携式工具进行无损原位化学分析和成像，从而获得发现。经过时间和物理化学变化的改变，这些画作中的颜色已经失去了原来的面貌。但是，科学家们所做的化学分析，以及他们利用摄影测量学和微距摄影技术对这些作品进行的三维数字重建，应该能够恢复它们原来的色调，并改变我们对这些杰作的看法，因为我们常常把它们看作是静态的艺术品。研究小组的研究表明，法老艺术及其制作条件肯定比人们想象的更加动态和复杂。科学家们的下一个任务将是分析其他绘画作品，寻找古埃及绘图者--书写者的工艺和知识身份的新迹象。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383143.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1383143.htm