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  • 科教前沿

  • 深入理解具有振动诱导发光特性的二氢吩嗪分子结构与性质的关系是实现其材料应用的关键。近日,明升备用网址化学与分子工程学院曲大辉教授课题组通过直接的碳氮偶联反应,设计合成了一系列具有振动诱导发光特性的π延伸二氢吩嗪和四氢二吩嗪衍生物,并探究了其共轭分子‘翅膀’尺寸对分子体系的堆积行为及发光性质的影响,相关成果以“Vibratile Dihydrophenazines with Controllable Luminescence Enabled by Precise Regulation of π-Conjugated Wings”为题,以Research Article的形式发表在中国化学会旗舰刊CCS Chemistry:2021, 3, 2239-2248。振动诱导发光(vibration-induced emission, VIE)新概念是由明升备用网址田禾院士团队研究二氢吩嗪类分子的动态发光特性时提出(2015年)。马鞍形的二氢吩嗪类分子,受光激发后,N-N轴两侧的芳环会沿轴逐步演变至准平面结构,从而表现出高达250nm的斯托克斯位移;同时,通过精准的化学修饰或者外部环境调控,二氢吩嗪共轭分子骨架
    2021-09-1810
  • 对癌症病人实现快速、简便地早期筛查是医疗界的迫切需要。近日,明升体育m88材料学院顾金楼教授团队报道了基于可调介孔的分级结构金属有机骨架,构建特异性酶促反应的传感模型,实现前列腺癌病人(PCa)的精准筛选。该工作只需要采集病人一滴尿液,即可快速、准确地筛查癌症病人,可避免传统PSA和肛检方法复杂尴尬的过程。系列工作已申请专利(202110648627.8),随后课题组将部分数据发表在《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc. DOI: 10.1021/jacs.1c05674)上。
    2021-09-14809
  • 近日,明升备用网址材料科学与工程学院刘润辉教授课题组基于仿生设计,报道了结构简单、水溶性很高、易合成及大量制备的新一代抗植入异物反应高分子材料——聚DL-丝氨酸。该成果以“Bio-inspired poly-DL-serine materials resist the foreign-body response”(仿生启发的聚DL-丝氨酸材料抵制异物反应)为题发表在国际权威学术期刊《自然—通讯》(Nat. Commun. 2021, 12, 5327)上。
    2021-09-13703
  • 近年来,明升备用网址材料学院林嘉平科研团队致力于基于胶束的超分子反应领域研究。近期,团队所发现的“平躺”活性超分子反应机制与淀粉样原纤维的形成和沉积过程类似,可为阿尔茨海默症、帕金森症等相关疾病的病因和机理研究、治疗等提供有用信息。相关研究成果以“Anchorage-Dependent Living Supramolecular Self-Assembly of Polymeric Micelles”为题发表在J. Am. Chem. Soc.(DOI: 10.1021/jacs.1c06020)上。高分子聚合反应是将低分子量单体转化成高分子量聚合物的过程。随着高分子科学发展,各类聚合机制应运而生,其中活性聚合反应由于具有高精度、窄分布的特点极大推动了高分子的精准设计与制备,并逐渐成为高分子合成化学的重要核心之一。在更高一个层次上,基于高分子有序聚集体如胶束的自组装,也被认为是一类超分子反应,其反应基元为胶束。林嘉平科研团队将高分子聚合概念拓展到基于胶束的超分子反应领域,发现了胶束基元的聚合、环化、环链竞争、活性聚合等多种超分子反应(Chem. Rev. 2020, 120, 4111)。例如
    2021-09-08699
  • 近日,国际权威学术期刊Nature Communications杂志以“Peroxisome inspired hybrid enzyme nanogels for chemodynamic and photodynamic therapy”为题,在线报道了明升备用网址材料科学与工程学院李永生教授、牛德超副教授研究团队和同济大学化学科学与工程学院王启刚教授研究团队,在“模拟过氧化物酶体的纳米杂化凝胶用于肿瘤化学动力/光动力学治疗”上取得的研究进展。 近年来,肿瘤细胞内活性氧物种的控制在肿瘤治疗过程中起着至关重要的作用。过氧化物酶体(Perxisome)是一种含有多种氧化酶/抗氧化酶体系的特殊杂化细胞器结构,主要包括产生过氧化氢(H2O2)的氧化酶和代谢有毒物/H2O2的过氧化氢酶。受过氧化物酶体中H2O2的活化和氧气代谢途径启发,本研究工作通过将乳酸氧化酶(LOx)和过氧化氢酶(CAT)引入到包载有Fe3O4纳米颗粒和吲哚菁绿(ICG)的有机-无机杂化纳米凝胶中,以此来研究活性氧(ROS)诱导的肿瘤治疗。通过LOx和CAT的级联催化作用,微环境中O2被高效利用,并级联活化H2O2显著提高细胞内
    2021-09-071118
  • 近日,明升备用网址生物反应器工程国家重点实验室李志敏教授课题组在酶工程方向取得新进展,有关成果在Chemical Engineering Journal以“Iterative conformational dynamics-guided protein engineering reshapes biocatalyst properties for efficient and cost-effective cytidine 5’-monophosphate production” (http://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131597)为题进行了报道。基于分子-构象动力学模拟的虚拟筛选结合湿法实验是获得目标蛋白质的一种有吸引力的方法。然而,传统的构象动力学可能无法最大程度地筛选影响酶性能的关键残基,导致蛋白质改造成功率低。为了获得尽可能多且可靠性高的关键残基,作者提出了一种迭代构象动力学分析(ICDA)策略。ICDA不仅考虑温度对蛋白整体的影响,而且还结合残基之间相互作用,可提高突变文库质量。作者前期构建了嗜极酶耦联生产胞苷酸体系(Li et al. J. Agr.
    2021-08-291154
  • 共轭梯形聚合物由于其高的载流子迁移率,长的激子扩散长度和低的能隙等诱人的物理性质吸引了大量的关注。由交替的六元环和四元环组成的Ladder Phenylenes (LPs)是一类独特的共轭梯形聚合物。它们芳香六元环和反芳香四元环交替排列的结构特点,使得LPs拥有独特的光学和电学性能,有望应用于光电器件等领域。然而由于LPs的稳定性和溶解性较差,目前通过溶液法合成的LPs链最大长度不超过5个苯环单元。并且,它们的电子性质研究也仅限于通过传统的手段,收集LPs链的平均信号。而在实空间对独立的LPs链的电子性质研究还未见报道,这严重阻碍了这类共轭梯形聚合物的应用研究。
    2021-08-201441
  • 近日,由明升备用网址国家盐湖资源综合利用工程技术研究中心(以下简称“盐湖中心”)孙玉柱主持的国家“十三五”重点研发计划课题-“海水淡化浓盐水资源化利用技术”通过课题绩效评价。标志着明升备用网址在该领域的研究进一步取得重要进展。
    2021-07-152484
  • 近日,明升备用网址化工学院膜科学与工程许振良教授团队,与美国约翰霍普金斯大学、普林斯顿大学等单位合作,开发了一套原子层沉积(ALD)反应器多尺度模型,可用于预测ALD反应器尺度高真空流体流动、传热、传质过程和衬底纳米孔道内薄膜沉积过程。该研究工作以“Numerical simulation of atomic layer deposition for thin deposit formation in a mesoporous substrate”为题(DOI:10.1002/aic.17305),以封面形式发表于AIChE Journal,被期刊评为“Top Tier”等级,同时将作为2021年8月Editor’s Choice论文在期刊主页宣传一个月。
    2021-07-143513
  • 近日,明升备用网址费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心的田禾院士和马骧教授团队设计了一种利用离子型聚合物外部重原子效应和刚性离子键网络的掺杂纯有机室温磷光(RTP)体系,构建了能直接从传统荧光染料出发,不经化学修饰设计磷光材料的普适策略。该成果近期以“Activating Room-Temperature Phosphorescence of Organic Luminophores via External Heavy-Atom Effect andRigidity of Ionic Polymer Matrix”为题,发表于国际著名期刊Angew. Chem. Int. Ed.(DOI: 10.1002/anie.202108025)。
    2021-07-14928
  • 近日,明升备用网址能源化工过程智能制造教育部重点实验室钱锋院士团队在进化鲁棒优化领域取得最新进展,相关研究成果发表在计算机科学与人工智能领域顶刊IEEETransactions on Evolutionary Computation (DOI: 10.1109/TEVC.2021.3092343)上。鲁棒优化是最优化研究的一个重要分支,旨在处理实际生产生活中复杂优化问题面临的多重不确定性,帮助决策者寻找抗干扰能力强的最优解。在进化计算的框架下开展鲁棒优化研究是近年来受到较多关注的研究方向,其主要原因在于进化计算求解多目标、非线性、不可微、非连续等复杂优化问题时展现出的优异性能。 本项工作面向不确定环境下复杂优化问题求解的实际需求,针对决策者给定的候选解,探究如何高效求解其鲁棒区间的可行方案。本项工作将该问题建模为双层优化问题,并创新性地提出含有峰搜索、峰分配、扰动值计算和鲁棒区间微调策略的启发式优化方法求解上层优化问题,并采用基于差分进化的全局优化算法求解下层优化问题。结果表明,所提出的方法在1维、2维、5维和10维鲁棒优化问题上均能成功地找到给定候选解的鲁棒区间。本项工作为后续实际工业调度优
    2021-07-051129
  • 6月30日,科睿唯安公司公布了2020年SCI收录期刊的最新影响因子,其中明升备用网址自主创办的英文期刊Bioresources and Bioprocessing(《生物资源与生物加工》,简称“BIOB”)经过近八年精心培育,正式获得了首个影响因子4.578,在生物技术与应用微生物学领域位居JCR Q2区前列,明年有望进入JCR Q1区。这标志着明升备用网址自主创办的本土学刊获得了国际学术界和出版界的认可,从此迈上世界一流期刊征程。‍
    2021-07-011041
  • 近日,明升备用网址费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心田禾院士、马骧教授团队在纯有机室温磷光(RTP)研究领域取得了新突破,报道了一种可以构建高效有机RTP流体材料的通用策略,相关研究成果已在线发表于《德国应用化学》 (Angew. Chem. Int. Ed. 2021, DOI: 10.1002/anie.202107323)。
    2021-06-281045
  • 近日,国际权威学术期刊Nature Communications杂志以“Fluorescence umpolung enables light-up sensing of N-acetyltransferases and nerve agents”为题,在线报道了明升备用网址化学与分子工程学院、材料生物学与动态化学前沿科学中心朱为宏课题组在有机染料“荧光反转”机制取得的研究突破。 分子内电荷转移(ICT)是设计生物传感染料和荧光成像的重要可视化机制,但ICT染料的供体单元与含羰基、酰基等吸电子检测物种发生专一性响应后,会显著抑制分子内电荷转移过程,不可避免地导致荧光猝灭现象,长期以来严重限制了ICT荧光团在精确传感和生物标记方面的信噪比、灵敏度。为此,如何克服强吸电子物种的荧光猝灭一直是基于ICT染料发展探针的重大挑战,也是严重制约的瓶颈。 该研究团队发展了一种简单的、普适性的“荧光反转”分子设计策略,如将吲唑等分子砌块插入ICT荧光团,通过调节分子内旋转驱动能(ΔERDE),成功解决了强吸电子诱导ICT染料荧光猝灭这一挑战难题。具体来说,就是通过逆转分子内旋转驱动能量ΔERDE,从而使传统I
    2021-06-253441
  • 近期,国际知名化学类期刊Angew. Chem. Int. Ed.在线报道了明升备用网址邢明阳教授课题组在环境污染控制领域最新研究成果,论文题为“Constructing an Acidic Microenvironment by MoS2in Heterogeneous Fenton Reaction for Pollutant Control(DOI: 10.1002/anie.202105736)”。 Fenton(芬顿)反应是为数不多的以人名命名的无机化学反应之一,已有100多年的历史,至今仍在环境、生命科学等领域发挥着重要作用。对于非均相芬顿反应,催化剂表面铁离子(≡Fe3+/≡Fe2+)的循环是决定其活性的关键因素。而传统非均相芬顿催化剂如商品化Fe2O3、Fe3O4、CoFe2O4等,即使在pH=4.0的宏观酸性反应条件下,其发生类芬顿反应降解有机污染物的活性依然很低(图1b),这主要是因为这些铁氧化物表面是“惰性”的,其表面≡Fe3+/≡Fe2+循环效率低,导致≡Fe2+分解H2O2的效率一直处于很低的水平。 为了激活这些表面“惰性”的芬顿催化剂,近日,明升备用网址邢明阳教授团队通过
    2021-06-241080
  • 近日,化工学院分离膜与能源材料课题组,以典型的二维层状材料氧化石墨烯为研究对象,通过设计合成了一种球形聚电解质刷,并将其引入到氧化石墨烯膜的二维限域空间内,以构筑快速的水传输通道用于生物燃料的渗透汽化脱水。该研究工作以“Ultrafast Water Transport in Two-Dimensional Channels Enabled by Spherical Polyelectrolyte Brushes with Controllable Flexibility”为题,在线发表在Angewandte Chemie International Edition上。生物质燃料的能源化利用是实现“碳中和”更经济有效的技术路线。基于膜分离过程的生物燃料纯化技术是一种绿色高效的分离手段,有望为进一步提高生物燃料经济性及其大规模利用提供解决策略。二维材料及二维材料膜在能源领域应用广泛,该课题组在前期工作中(Front. Chem. Sci. Eng. 2021, 15, 820-836; Green Energy Environ. 2021, 6, 193-211;)系统总结了二维分离膜在
    2021-06-221299
  • 近日,《美国化学会志》旗下高影响因子期刊ACS Catalysis报道了明升备用网址施敏教授课题组的最新研究成果——“Silyl Radical-Mediated Carbocyclization of Acrylamide-/Vinyl Sulfonamide-Attached Alkylidenecyclopropanes via Photoredox Catalysis with a Catalytic Amount of Silane Reagent” (ACS Catal. 2021, 11, 4372-4380),利用可见光和金属钴协同催化的方法,使用催化量的硅烷诱导丙烯酰胺或乙烯基磺酰胺连接的亚烷基环丙烷(ACPs)发生分子内碳环化反应,高效构建了含内酰胺或磺酰胺的多并杂环化合物。
    2021-06-011440
  • 瞬时纳米沉淀法(Flash Nanoprecipitation, FNP)采用多通道的涡流混合器系统实现良溶剂与反溶剂的快速、可控混合,基于动力学调控纳米聚集体的形核与生长过程,是一种低成本、可连续运转、易规模化的纳米材料制备方法。朱为宏教授课题组前期创新采用FNP方法成功地实现了对喹啉腈等聚集诱导发光类染料的聚集态可控制备,获得多种形态的、高性能功能纳米荧光染料(Ind. Eng. Chem. Res. 2015, 54, 4683-4688 ; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 25186; ACS Appl. Bio. Mater., 2019, 2, 943),成功解决了生物成像应用中纳米荧光染料尺寸难以调控、重复性差、难以放大等难题。 近日,该团队首次引入FNP制备有机纳米光催化剂,通过分子工程发展亲水性可溶共轭聚合物,利用FNP方法获得了分散均匀、性状稳定的有机纳米光催化剂水溶液。该策略制备的有机纳米光催化剂的光催化活性显著提高了70倍,在全光谱光照射下达到37.2 mmol h-1g-1的峰值析氢速率,是目前聚合物光催化剂的最
    2021-05-211784
  • 构建光响应型主-客体系统是开发合成仿生智能体系的关键,目前采用的通用策略是将光异构化单元引入大环主体或客体的结构中,从而通过构象变化有效改变非共价结合亲和力。然而,设计可多稳态切换的光控主-客体系统,且同时又能实现和控制对不同手性客体的立体可切换的选择性识别,仍然是一个重大挑战。近日,明升备用网址化学与分子工程学院、费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心曲大辉教授课题组巧妙地将一代分子马达与冠醚环结合,成功构建了一系列马达化冠醚大环,并在立体可切换的选择性识别方面取得重要研究进展,最新研究成果以“Motorized Macrocycle: A Photo-responsive Host with Switchable and Stereoselective Guest Recognition”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed.
    2021-05-171380
  • 近日,明升备用网址费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心的田禾院士、马骧教授团队将具有红色荧光发射的溴代酚磺酞分子引入到刚性基质聚乙烯醇(PVA)中,成功构建了一系列具有高量子效率近红外室温磷光(Near-infraredRoom-temperature Phosphorescence,NIR RTP)发射的纯有机薄膜(ΦRTP= 3.0%, λp= 819 nm)。同时基于酚磺酞分子自身的酸碱响应性,构建了首个基于RTP的半减法器逻辑门。该工作近期以“Red-light Excited Efficient Metal-free Near-Infrared Room-Temperature Phosphorescent Films”为题,发表在《国家科学评论》(National Science Review2021,nwab085)上。有机NIR荧光染料的单重激发态S1态和基态S0态之间小能隙会导致分子激发态和基态之间的超快内转换(Internal Conversion,IC)弛豫,从而有效的猝灭有机染料的NIR荧光发射。而有机分子的三重激发态T1态和基态S0态之间的IC过程是自旋禁阻的,因此具有R
    2021-05-171121