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太阳能光催化分解水制取绿氢,是前沿和颠覆性低碳技术,在助力实现“双碳”战略目标方面极具潜力。该技术主要是利用太阳光谱中的紫外和可见光来驱动半导体光催化材料,以满足水分解所需的能量要求。其中,发展高效的半导体光催化材料是该技术走向应用的关键。经历近半个世纪的持续研究,半导体光催化材料对占比太阳光谱不足5%的紫外光的利用效率已近100%,而对占太阳光谱中占比达45%的可见光的利用效率却很低。究其原因是...
利用仿生超分子组装策略,在多层次上构筑类生命组装体,模拟自然界生命体的结构和功能,有助于深入阐明关键生命活动的物理化学机制,并有效干预甚至逆转疾病进程。生物能量代谢(包括合成代谢和分解代谢)在生命体中涉及数量众多且时空有序的生物酶催化级联化学反应。目前,通过仿生分子组装技术在体外构建单一体系,实现生物能量合成代谢和分解代谢的双向人工模拟仍然存在巨大挑战。
2024年6月18日,中国科学院大连化学物理研究所仿生催化合成研究组研究员陈庆安团队在卤代有机污染物的再利用方面取得进展,发展了溴化物催化的氯转移反应。该反应能够利用卤代有机污染物作为卤源,实现不同卤代有机污染物的再利用。这一策略为构建高附加值的卤代产物提供了新方法,并为卤代有机污染物的再利用提供了新途径。
锂享有“21世纪能源金属”的美誉,在能源领域发挥着不可替代的作用,我国锂资源丰富,但80%的可开采锂储存于盐湖,因此盐湖提锂逐渐成为保障我国锂资源安全的重要课题。考虑到我国盐湖中镁锂离子比例达数百,而二者水合直径差异却极小(约1 Å),构筑连续无缺陷的高品质筛分膜是提锂应用的难点。
利用分子组装策略,以活性生物大分子为组装基元,通过精准调控非共价相互作用,仿生构筑类生命组装体,模拟自然界生命体的结构和功能,对于在分子水平上深入解析和主动干预生命过程(如能量转换、信号传导和物质输运)具有重要意义。线粒体是一种存在于大多数真核细胞中的由双层膜包被的细胞器,作为细胞中制造能量的主要场所,被称为“能量工厂”。在体外条件下重构稳定且高效的仿生线粒体,是该领域一项挑战。
在国家自然科学基金项目(批准号:12225206、12050004)等资助下,清华大学航天航空学院、柔性电子技术实验室(柔电国重)张一慧教授团队在仿人类皮肤机械感知功能的新型三维电子皮肤研究方面取得进展。研究成果以“仿人类皮肤机械感知功能的新型三维电子皮肤(A Three-Dimensionally Architected Electronic Skin Mimicking Human Mecha...
中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室、太阳能研究部(DNL1600组群)李灿院士、丁春梅副研究员等在(光)电催化NAD(P)H辅酶再生方面取得新进展,通过耦合硫化镍电催化剂和分子催化剂,实现同时高效(光)电催化NAD(P)H辅酶再生,并揭示了其中的协同质子耦合电子转移(CEPT)机制,仿生模拟了酶催化NAD(P)+还原功能等。
2024年5月20日,中国科学院大连化学物理研究所生物技术研究部天然产物及糖工程研究组(1805组)尹恒研究员团队在农药高效利用研究领域取得新进展。农药是重要的农业生产资料,传统农药剂型在作物叶片的附着力较弱,由于雨水冲刷等原因导致只有小部分活性成分被目标生物所利用,这是导致农药过度使用的主要原因之一。因此,提高农药利用率已成为世界各国农业及环境可持续发展急需解决的重大问题。纳米农药可改善农药有效...
在生物体中,质子的浓度比其他离子低六七个数量级,为控制质子传输、维持pH平衡,生物质子通道采用了一种与其他离子通道不同的传输机制。它并不需要一个开放的通道来传输物质,而是内部形成一条连续的氢键线,质子可以在线上连续跳跃。这种独特的机制可以阻止离子和水分子的迁移,从而实现完美的质子选择性,允许质子快速传输的同时阻止其他离子和分子的传输。
2024年4月4日,中国科学院深圳先进技术研究院医药所退行性中心阮长顺团队在Nature Communications在线发表题为“Gradient matters via filament diameter-adjustable 3D printing”的研究性工作。该研究通过定制3D打印运动轨迹上的打印速度和打印高度,实现挤出3D打印纤维直径的精准控制,革新均匀纤维堆积的传统模式,实现梯度多孔...
2024年3月20日,中国科学院合肥物质院智能所仿生智能技术研究中心黄炫和韦虎课题组与中国科学技术大学、中国矿业大学与清华大学部分课题组合作完成的文章“Efficient Multi-scale Network with Learnable Discrete Wavelet Transform for Blind Motion Deblurring”被计算机视觉和模式识别领域的顶级会议Confer...
生物酶催化剂得益于酶分子通道的限域作用,使其可以实现低能耗、高转化率、高选择性、快速反应的化学合成。通过学习酶分子通道的结构,研究人员发展出了一系列纳米多孔材料作为纳米限域催化剂,可以降低反应温度并提高反应效率,但要实现接近酶催化的反应性能仍然是一个挑战。2018年,理化所江雷院士提出了“量子限域超流”的概念,并指出将其引入化学领域,将引发出精准高效的化学合成,即“量子限域超流化学反应”。理化所张...
太阳能光催化分解水绿氢制备技术属于前沿和颠覆性低碳技术,其走向应用的关键是构建高效、稳定且低成本的太阳能驱动半导体光催化材料薄膜(即人工光合成膜,亦被称为人工树叶)。领域常用的薄膜制备技术因制备环境苛刻或成膜质量差,所得薄膜往往难以满足太阳能光催化分解水制氢的实际应用需求。
2024年1月30日,中国科学院大连化学物理研究所精细化工研究室仿生催化合成研究组(211组)陈庆安研究员团队在丁富烯的水合[3+2]环调聚反应研究方面取得新进展。全取代碳中心具有丰富的sp3化学空间,是天然产物和药物的主要结构特征之一。由于其拥挤的三维空间环境,具有很大合成挑战性。当连续全取代碳中心结构单元嵌入多环/桥环体系,其合成难度会呈指数级增长。因此,采用传统的合成策略构建多个连续的全取代...
阿司匹林(乙酰水杨酸)是一种有百年历史的解热、镇痛抗炎药。目前,阿司匹林主要通过O-乙酰化反应制备。常用催化剂包括浓硫酸等酸性化合物和吡啶等碱性化合物,它们催化O-乙酰化反应所需的反应温度较高,难以完全转化并易造成环境污染。生物酶催化剂得益于酶分子通道的限域作用,使其可以实现低能耗、高转化率、高选择性、快速反应的化学合成。通过学习酶分子通道的结构,研究人员发展出一系列纳米多孔材料作为纳米限域催化剂...

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