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  • 可视化短暂的水介导氢键作用,这些氢键有助于酶的近攻击构象的形成

    水分子介导的氢键在多种大分子活动中起着至关重要的作用,特别是在酶的催化反应过程中。然而,这些氢键的动态特性给其检测带来了挑战。目前,尚缺乏能够直接在原子层面解析蛋白质中与水形成氢键的残基的方法。本文提出了一种结合超冷却技术和基于氮-15横向弛豫扰动的核磁共振(NMR)方法,通过合理调控偶极相互作用和量子相干性,以表征蛋白质中短暂的水分子介导的氢键。该方法经过对不同蛋白质的充分验证后,被应用于研究大肠杆菌腺苷酸激酶(AdK)的催化过程。结合分子动力学(MD)模拟,我们发现Q28与G14之间的水分子介导的氢键有助于酶的近攻击构象(NACs)形成,为理论框架提供了实验支持。这一研究不仅揭示了蛋白质中

    来源:JACS Au

    时间:2025-10-27

  • 主动学习优化的动态采样策略:提升化学化合物毒性预测的准确性

    化学化合物的毒性预测对于环境风险缓解和材料安全合成至关重要,尤其是在催化反应器安全、可持续工艺的溶剂筛选、工业材料危害评估以及化学品设计方面。机器学习(ML)的最新进展使得通过数据驱动的建模方法能够高效可靠地预测化学化合物。然而,使用ML方法构建的模型的泛化能力在很大程度上受到原始实验数据集质量和特征工程复杂性的限制。本研究提出了一种基于主动学习思想的新型动态数据采样方法,该方法源自ML技术。该方案包括量化化学空间距离,并利用可视化方法检测异常样本。随后,通过多轮加权训练和动态样本权重调整机制实现动态采样。基于阈值的选择机制被用来筛选用于升级训练模型的样本,从而显著提高了新模型的预测准确性。当

    来源:Industrial & Engineering Chemistry Research

    时间:2025-10-27

  • 来自脆弱拟杆菌(Bacteroides fragilis)的两性离子多糖A2的五糖重复单元的全合成及其异构构型的修正

    在这项研究中,科学家们成功完成了对一种名为PS A2的细菌多糖重复单元的全合成。PS A2来源于一种名为脆弱拟杆菌(*Bacteroides fragilis*)的临床病原体,该细菌主要与腹腔内感染和脓肿有关。PS A2是一种具有特殊免疫活性的二价糖类物质,它通过激活主要组织相容性复合体II类(MHCII)引发T细胞依赖性的免疫反应,而无需蛋白质偶联。这种特性使得PS A2成为疫苗开发和免疫治疗领域的有前景的候选分子。PS A2的结构包含了多种罕见的单糖和独特的修饰基团,其中包括2-氨基-4-乙酰氨基-2,4,6-三脱氧半乳糖(AAT)和3-乙酰氨基-3,6-二脱氧葡萄糖(ADG),以及一个含

    来源:JACS Au

    时间:2025-10-27

  • 肌醇作为一种生物基多功能添加剂:同时提高维生素E稳定聚丙烯的热氧化稳定性和结晶动力学

    聚丙烯(PP)兼具优异的机械性能和成本效益,但其实际应用受到热氧化稳定性和结晶动力学缓慢的制约。虽然传统的抗氧化剂和成核剂可以缓解这些问题,但对合成添加剂的担忧日益增加,从而激发了人们对天然替代品的兴趣。然而,像维生素E(VE)这样的天然抗氧化剂在低添加量下往往表现出不足的稳定效果,而且市面上可用的生物基成核剂也很少。在这项研究中,我们发现生物衍生的肌醇(Ins)具有双重功能:既能提高含VE的PP的热氧化稳定性,又能改善其结晶行为。将0.2 wt%的Ins加入含有0.1 wt% VE的PP中后,氧化诱导时间从7.5分钟延长到了45.3分钟,显示出显著的协同抗氧化效果。此外,Ins还增强了结晶动

    来源:Industrial & Engineering Chemistry Research

    时间:2025-10-27

  • Cu2O@rGO纳米复合材料在双重光催化和传感应用中的研究

    我们报道了一种简便的一步法合成Cu2O@rGO纳米复合材料的方法:5 ± 2纳米的Cu2O纳米颗粒均匀地沉积在还原氧化石墨烯(rGO)片层上。在此过程中,利用羟胺作为还原剂,通过一个步骤同时实现了氧化石墨烯(GO)向rGO的还原以及氢氧化铜向Cu2O的转化。该材料具有双重功能:在可见光照射下可作为光催化剂将有毒的Cr(VI)还原为Cr(III);同时还能用于非酶促电化学方法检测葡萄糖分子。作为支撑材料的rGO通过减小带隙、抑制Cu2O颗粒的聚集、降低光生激子的复合速率以及提高光生或电生电子的转移效率,从而提升了光催化或电催化反应的速度。对还原机制的研究表明,还原反应是通过电子从导带直接转移到C

    来源:Industrial & Engineering Chemistry Research

    时间:2025-10-27

  • 模块化金属间化合物形态的界面核模板构建:化学压力互补性、柱状结构域以及Y13Ag42.7Zn29.7中的复杂无序现象

    在金属间化合物的多样性研究中,一种显著的现象是复杂结构的形成源于更简单结构片段的组合。近年来,我们提出了一种称为“界面核模型”的理论框架,用于理解这种模块化结构的形成机制。该模型的核心观点是,不同结构之间的相互嵌套或共存可以通过共享的几何特征(称为界面核)在域界面处实现化学压力(CP)的释放。在本文中,我们介绍了Y₁₃Ag₄₂.₇Zn₂₉.₇这一新化合物的合成、晶体结构和CP分析,该化合物在这一主题上提供了进一步的例证。其六方结构由基于CaPd₅₊ₓ和EuMg₅类型的相互穿插域组成。基于CaPd₅₊ₓ的区域与之前在Y–Ag–Zn系统中观察到的层状共存结构相似,但在Y₁₃Ag₄₂.₇Zn₂₉.₇

    来源:Inorganic Chemistry

    时间:2025-10-27

  • 具有N2O3供体配体的Nd和Dy多核复合物:溶液物种形成与选择性沉淀研究

    该研究聚焦于使用源自N,N-双(水杨醛)基-1,3-二氨基-2-丙醇(H₃Lᴿ)的配体,探讨了钕(Nd³⁺)和镝(Dy³⁺)多核配合物的形成与选择性分离。这些配体通过不同的外围取代基,如H₃Lᴴ、H₃Lᴾ-OMe和H₃Lᴼ-tBu,影响了形成的配合物的核性。实验通过单晶X射线衍射(SC-XRD)对Nd³⁺和Dy³⁺配合物的结构进行了表征,并利用分离实验探讨了不同金属离子和配体结构对配合物溶解度的影响。研究中,Dy³⁺配合物表现出从二核到六核的多种分子结构,其溶解度特性也各不相同。而Nd³⁺配合物则在H₃Lᴼ-tBu配体作用下形成了七核结构。分离实验中,Nd:Dy摩尔比为1:1和4:1时,观察到

    来源:Inorganic Chemistry

    时间:2025-10-27

  • 金属取代的锐钛矿TiO2上的氧空位与吸附氢化物的形成及其在掺杂金属氧化物表面的普适性研究

    表面氧空位(Ovac)的形成以及与金属(M)结合的氢化物物种的可用性,对于利用可还原金属氧化物催化氢化反应至关重要。氢化物物种可以通过Ovac中的H–M键合形成,并参与C–H键的形成反应步骤。因此,在不削弱氢化物形成的前提下提高氧化物表面的可还原性,对于创建用于金属氧化物氢化催化剂的活性Ovac位点非常重要。可以通过用异金属阳离子替换纯氧化物表面上的一个金属阳离子(即掺杂)来调节表面的可还原性。然而,最佳阳离子的选择以及在提高可还原性与促进氢化物形成之间的潜在权衡尚不明确。在这项研究中,通过密度泛函理论(DFT)方法,对比分析了不同掺杂剂对锐钛矿TiO2(A-TiO2)表面Ovac和氢化物形成

    来源:Energy & Fuels

    时间:2025-10-27

  • 表面润湿性决定了二氧化碳水合物的形成动态:来自原位核磁共振研究的见解

    地质沉积物中的表面润湿性对天然气水合物的形成具有重要影响,然而润湿性对气体迁移和水合物生长的综合效应仍知之甚少。本研究通过原位核磁共振(NMR)光谱和成像技术,在从亲水到疏水的不同条件下,探讨了表面润湿性如何控制二氧化碳(CO2)水合物的形成过程。实验结果表明,水合物的形成模式会随着孔隙表面润湿性的变化而系统性地改变。在疏水性孔隙中,水合物壳层会在气体-水界面迅速形成,从而限制二氧化碳的扩散,最终降低水合物的饱和度。相反,在亲水性孔隙中,二氧化碳的溶解过程较为缓慢,使得水合物饱和度更高。时间分辨的T2弛豫谱显示,在疏水性样品中气体-水-水合物的分布具有更大的异质性,水合物主要呈填充孔隙的形态;

    来源:Energy & Fuels

    时间:2025-10-27

  • 氢碳涂层FeCo@Ni3S2–CeOx核壳纳米棒作为双功能电催化剂,用于通过海水分解实现可持续的氢气生产

    尽管过渡金属硫化物表现出活跃的氧进化反应(OER)活性,但在海水电解条件下其耐久性较低。本文报道了一种成功的“一锅法”顺序纳米结构生长策略,用于合成CH-FeCo@Ni3S2–CeOx核壳型纳米棒,这些纳米棒支撑在镍泡沫上,可在海水电解液中实现高效且耐久的OER和氢进化反应(HER)活性。该催化剂在1.0 M KOH溶液中表现出显著的OER活性,在较低的过电位(η)210 mV下实现了100 mA/cm2的电流密度(j)。在100 mA/cm2电流密度下记录的计时电流法数据表明,其活性在运行225小时后仍无明显下降,显示出良好的稳定性。该电极在碱性海水中也表现出有效的OER活性,在η为270

    来源:Chemistry of Materials

    时间:2025-10-27

  • 用于氧气析出反应的高活性NiFe氢氧化物电催化剂的声化学沉积

    本研究围绕一种新型的非贵金属基电催化剂的合成与性能优化展开,重点探讨了超声波辅助沉积技术在水裂解反应中的应用潜力。水裂解作为一种绿色制氢方法,近年来受到广泛关注,因其能够在不产生二氧化碳的前提下,将可再生能源转化为氢气。然而,水裂解过程中,析氧反应(OER)由于其复杂的四质子耦合电子转移过程,通常比析氢反应(HER)更慢,因此需要高效的催化剂来降低反应活化能并提升反应速率。在此背景下,本研究通过超声波辅助沉积方法,在镍泡沫(NF)基底上制备了一种具有高度活性的非晶态NiFe基电催化剂,并进一步结合了短时水热预处理,以期在提升催化剂活性的同时扩大其有效表面积,从而实现高效、可扩展的电催化水裂解。

    来源:Energy & Fuels

    时间:2025-10-27

  • 立方ZrO2纳米晶的形貌、相变、表面性质及催化性能

    在现代工业和科技领域,氧化锆(ZrO₂)因其独特的物理、化学和表面特性而备受关注。它在陶瓷、传感器、固体氧化物燃料电池、光催化和催化反应中具有广泛的应用。ZrO₂的性质与其晶体相密切相关,三种常见的晶型包括单斜相、四方相和立方相。在常温下,单斜相是最稳定的,而高温下的四方相和立方相则需要通过特定的稳定机制才能在室温下维持其结构。传统的稳定方法通常依赖于引入异价阳离子,例如钇(Y³⁺)或钙(Ca²⁺),但这种依赖性限制了纯ZrO₂的使用。因此,探索在不引入稳定阳离子的情况下稳定立方相ZrO₂的方法具有重要的科学意义。本研究通过溶剂热反应合成了具有不同结构的ZrO₂纳米晶体,反应体系包括低浓度的Z

    来源:Chemistry of Materials

    时间:2025-10-27

  • 可调谐超表面外腔量子级联激光器,频率可达5.74 THz

    基于放大型量子级联超表面的垂直外腔面发射激光器首次在5–6 THz频段内得到实现。为了提高与损耗表面模式的耦合效率,需要更新设计准则;然而,较高的损耗以及较低的可用材料增益限制了超表面周期的扩展能力(相较于之前的设计)。研究人员制造并测试了一系列具有不同周期的超表面器件,这些器件同时采用了均匀超表面和聚焦超表面结构。将超表面周期缩短至自由空间波长的70%以下后,器件的性能得到了显著提升:实现了最高5.74 THz的脉冲输出(峰值功率为1.3 mW),最大工作温度可达83 K;在连续波模式下,输出功率为23 μW,工作温度可达到54 K。在最佳情况下,激光器能够在5.23–5.73 THz的范围

    来源:ACS Photonics

    时间:2025-10-27

  • 具有组分梯度层的高性能长波长红外雪崩光电二极管

    长波红外(LWIR)雪崩光电二极管(APD)由于具有乘法增益,能够进一步提高响应灵敏度,因此成为远距离检测和低温物体成像的理想选择。然而,在窄带隙器件中会出现隧穿现象,而表面漏电流会显著影响器件的实际性能。在这项研究中,我们提出了一种新型的多层复合梯度结构LWIR APD器件,其截止波长为8 μm,旨在解决这些问题。该设计表现出优异的雪崩效应,有效降低了表面漏电流并抑制了隧穿电流。在80 K的温度下,该器件的单位增益暗电流为7.16 × 10–7 A/cm2,在6.31 μm波长处的外部量子效率达到峰值78%(3.93 A/W)。此外,该APD的增益为280,超额噪声因子仅为1.1。在增益为2

    来源:ACS Photonics

    时间:2025-10-27

  • 水对俯冲板块高压高温条件下n-C25热反应的影响

    被俯冲到地球内部的有机沉积物中的碳氢化合物在深层碳循环中起着关键作用。在这项研究中,研究人员在高压高温条件下(这些条件与俯冲板块的环境相关),实验性地研究了长链烷烃戊二十五烷(n-C₂₅)的热反应。通过对反应产物的气相色谱-质谱(GC/MS)分析,发现形成了更轻的烷烃,表明在360至400°C、0.5 GPa的压力以及SiO₂的存在下,n-C₂₅发生了热裂解。比较干燥和湿润条件下的n-C₂₅残留物发现,即使在0.5 GPa的压力下,水的存在也促进了热裂解过程。在干燥条件下,较重的烷烃主要通过加成反应形成;而在湿润条件下,则主要通过脱氢反应形成无定形碳。相比之下,红外光谱显示,在湿润条件下形成了

    来源:ACS Earth and Space Chemistry

    时间:2025-10-27

  • 具有空穴选择性双层结构及独立碳电极的钙钛矿太阳能电池

    钙钛矿太阳能电池作为下一代太阳能电池的有希望的候选材料,由于其迅速提升的功率转换效率而受到广泛研究。然而,高效钙钛矿太阳能电池通常使用黄金和银等昂贵的金属作为电极,这不仅削弱了其成本优势,还由于沉积过程的复杂性而限制了其应用范围。为了解决这些问题,研究人员尝试使用碳膜电极;但与金属电极相比,碳膜电极的性能通常较差。在这项研究中,我们将一种自组装的、具有孔选择性的双层结构引入传统的n-i-p钙钛矿太阳能电池中,并使用独立的碳电极,从而增强了界面接触并促进了空穴向碳电极的有效传输。与对照组相比,该器件展示了更高的功率转换效率(24.25%)、更好的稳定性以及更优的可重复性。

    来源:ACS Energy Letters

    时间:2025-10-27

  • 通过掺杂手性分子的手性液晶,实现卤化物钙钛矿中放大自发辐射的手性切换

    近年来,圆偏振(CP)相干光源在先进光子学领域扮演着至关重要的角色,其独特的性质使其成为手性传感、自旋光电子学以及量子通信等应用的有力工具。然而,实现这种光源的动态且可逆地控制其手性仍然是一个具有挑战性的课题。为此,研究人员提出了一种创新性的解决方案,通过将光响应性胆甾相液晶(CLC)调制层与有机-无机杂化钙钛矿增益介质相结合,成功构建出一种具有可逆手性翻转功能的圆偏振光源。这一成果不仅拓展了光子学材料的可调性,还为开发具有高灵活性和可配置性的手性激光器件提供了新的可能性。该研究的核心在于利用CLC的光响应特性,实现对钙钛矿增益介质发射光的圆偏振态的动态调控。CLC是一种具有螺旋结构的液晶材料

    来源:ACS Energy Letters

    时间:2025-10-27

  • 手性分子的应用:手性钙钛矿及其衍生材料的化学性质

    近年来,手性金属卤化物在材料科学领域引起了广泛关注,其独特的结构不对称性为实现自旋选择性传输和偏振光相互作用提供了新的可能性。这种材料特性不仅为光电子和自旋电子器件的发展开辟了新的方向,也推动了对新型功能材料的探索。手性金属卤化物的核心特征在于其晶体结构的不对称性,这种不对称性通常来源于手性配体的引入。通过将手性分子嵌入金属卤化物晶格或其纳米晶(NCs)表面,可以有效赋予材料手性特征,从而实现手性相关的光学和电子性能。研究发现,手性分子的选择与金属卤化物的种类对材料的晶格结构和维度具有决定性影响,进而显著改变了其物理和化学性质。手性材料的光学特性主要体现在其对圆偏振光(CPL)的响应上。圆偏振

    来源:ACS Energy Letters

    时间:2025-10-27

  • 桥接解决方案与固态机制:锂硫电池中的受限准固态转化

    锂-硫(Li–S)电池作为一种新型的高能量密度储能技术,近年来受到了广泛关注。其优势在于具有极高的理论比容量(1675 mAh g⁻¹)和能量密度(2500 Wh kg⁻¹),同时硫作为正极材料具有成本低、重量轻、资源丰富等特性,使其成为替代传统金属氧化物正极材料的潜在候选者。然而,Li–S电池在实际应用中仍面临诸多挑战,其中最核心的问题之一是硫及其转化产物(如锂硫化物Li₂S)的非导电性,这导致了电子转移过程受阻,进而影响电池的性能和寿命。此外,硫在电解液中的溶解与迁移现象——即“穿梭效应”——也是制约Li–S电池发展的关键因素之一。因此,研究Li–S电池中硫的转化机制对于提升其性能和稳定性

    来源:ACS Energy Letters

    时间:2025-10-27

  • 设计适用于低温锂离子和钠离子电池的阳极-电解质界面:挑战与策略

    锂离子电池和钠离子电池在极端环境中的能量存储应用日益受到重视,尤其是在低温条件下。随着电动汽车、航空航天、军事行动和可再生能源系统的快速发展,电池在寒冷环境下的性能需求变得尤为关键。然而,尽管这两种电池技术在低温环境下展现出一定的潜力,其实际应用仍面临诸多挑战,尤其是在电化学行为和界面稳定性方面。传统的电池设计往往假设锂离子(Li⁺)和钠离子(Na⁺)在电化学特性上具有相似性,这种假设在一定程度上限制了对两者在低温条件下不同退化机制的深入研究。本文通过分析Li⁺和Na⁺在低温环境下的溶剂化结构、脱溶剂动力学以及固态电解质界面(SEI)的离子传输机制,揭示了它们在低温性能上的差异,并提出了相应的

    来源:ACS Energy Letters

    时间:2025-10-27


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