学 会 资 讯 天 使? 魔 鬼? 认 识 化 学, 让 生 活 更 美 好 走 近 化 学 美 在 其 中 化 学, 让 生 活 更 美 好 主 题 文 章 封 远 方 的 思 念 深 切 缅 怀 导 师 邢 其 毅 院 士 4 科 学 动 态 科 学 家 研 制 新 型 催 化 剂

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2 天 使? 魔 鬼? 认 识 化 学, 让 生 活 更 美 好 甘 勃 从 牛 仔 裤 到 汽 车, 从 电 脑 手 机 到 瓶 装 水, 人 们 生 活 中 出 现 的 各 种 商 品 基 本 上 都 离 不 开 化 学 或 者 说 是 利 用 化 学 原 理 进 行 的 加 工 产 品 人 们 在 享 受 便 利 的 同 时, 总 能 发 现 其 中 的 阴 暗 面 而 且 似 乎 越 是 好 用 的 东 西, 副 作 用 越 大 万 能 农 药 DDT 的 故 事 是 一 个 有 点 老 掉 牙, 但 很 有 说 服 力 的 例 子 1939 年, 二 氯 二 苯 基 三 氯 乙 烷 (DDT) 被 发 现 神 奇 药 水 不 仅 带 来 了 农 作 物 的 增 产, 还 有 效 地 控 制 了 疟 疾 痢 疾 等 疾 病 的 流 行 1948 年, 发 明 者 因 此 获 得 了 诺 贝 尔 医 学 及 生 理 学 奖,DDT 被 誉 为 万 能 杀 虫 剂, 而 当 时 学 术 界 也 认 定 它 是 安 全 无 风 险 的, 至 少 对 人 无 害 但 1962 年 出 版 的 寂 静 的 春 天, 为 人 们 讲 述 了 一 个 令 人 震 惊 的 明 天 : 一 个 美 丽 而 充 满 生 机 的 美 国 中 部 小 城, 以 其 鸟 类 丰 富 多 彩 而 驰 名, 当 候 鸟 蜂 拥 而 至 的 季 节, 人 们 会 长 途 跋 涉 来 这 里 观 光 一 天 随 着 一 批 携 有 杀 虫 剂 居 民 的 到 来, 很 快 发 生 许 多 不 祥 变 化 人 从 梦 中 醒 来, 再 也 听 不 到 鸟 儿 歌 唱, 原 野 森 林 和 沼 泽 都 是 一 片 沉 寂, 一 切 声 音 都 没 有 了, 只 有 可 怕 的 寂 静 此 时, 科 学 家 们 才 发 现 万 能 药 剂 对 环 境 及 人 类 贻 害 无 穷 它 们 残 留 在 粮 食 蔬 菜 中, 通 过 饲 料 饮 用 水 进 入 家 畜 体 内, 继 而 又 通 过 食 物 链 进 入 人 体 而 它 们 在 人 体 中 的 不 断 累 积, 会 对 人 的 神 经 系 统 和 肝 脏 功 能 造 成 损 伤, 还 会 引 起 皮 肤 癌 造 成 胎 儿 畸 形 等 危 害 1972 年, 美 国 环 保 部 宣 布 在 农 业 生 产 中 全 面 禁 用 DDT 针 对 越 来 越 多 的 污 染 事 件 和 负 面 报 道, 到 了 上 世 纪 80 年 代, 国 际 社 会 对 有 毒 化 学 品 开 始 采 取 控 制 措 施 2001 年, 关 于 持 久 性 有 机 污 染 物 的 斯 德 哥 尔 摩 公 约 通 过, 标 志 着 人 类 向 这 些 自 己 制 造 出 来 的 魔 鬼 正 式 宣 战 2008 年 6 月 1 日, 欧 盟 开 始 全 面 实 施 欧 盟 化 学 品 注 册 评 估 许 可 和 限 制 法 规 ( 即 REACH 制 度 ) 这 意 味 着 欧 盟 对 化 学 品 的 管 理 从 以 前 的 无 罪 推 定 走 向 了 有 罪 推 定 一 种 化 学 物 质, 只 要 没 有 证 据 表 明 它 是 危 险 的, 它 就 是 安 全 的 一 直 以 来 国 际 化 学 品 界 都 将 其 视 为 一 个 假 定 原 则, 世 界 各 国 都 是 按 照 这 个 假 定 原 则 管 理 着 数 以 万 计 的 化 学 品 然 而, R EACH 制 度 则 完 全 否 定 了 这 一 假 设, 即 : 一 种 化 学 物 质, 在 尚 未 证 明 其 是 否 存 在 危 险 之 前, 它 就 是 不 安 全 的 作 为 当 前 全 世 界 最 为 严 格 的 化 学 品 监 控 管 理 体 系, 虽 然 带 有 技 术 性 贸 易 壁 垒 的 色 彩, 但 从 中 不 难 看 出 欧 盟 保 护 环 境 和 消 费 者 健 康 安 全 的 决 心 当 然, 如 何 减 少 化 学 品 的 危 害 仅 有 法 规 当 然 不 够, 问 题 应 如 何 解 决? 简 单 的 抵 制 并 不 是 办 法 不 少 专 家 的 观 点 大 同 小 异, 他 们 认 为, 问 题 的 最 终 解 决, 除 了 依 靠 国 际 社 会 的 通 力 合 作 依 靠 政 府 的 重 视 和 决 心 依 靠 学 术 界 的 科 技 支 撑 ; 而 在 人 类 面 临 可 持 续 发 展 的 挑 战 之 际, 提 高 公 众 对 于 化 学 这 门 基 础 学 科 的 认 识 尤 其 具 有 重 要 意 义 ( 来 源 : 上 海 科 普 作 家 网 )

3 学 会 资 讯 天 使? 魔 鬼? 认 识 化 学, 让 生 活 更 美 好 走 近 化 学 美 在 其 中 化 学, 让 生 活 更 美 好 主 题 文 章 封 远 方 的 思 念 深 切 缅 怀 导 师 邢 其 毅 院 士 4 科 学 动 态 科 学 家 研 制 新 型 催 化 剂 让 二 氧 化 碳 变 身 低 成 本 液 态 燃 料 6 纳 米 天 线 将 光 转 化 为 电 流 23 科 学 家 发 明 水 电 池 6 新 SIV 疫 苗 进 展 对 HIV 的 启 示 23 化 学 家 警 告 全 球 磷 峰 值 到 来 7 科 学 家 用 石 墨 烯 合 成 新 型 碳 材 料 24 电 化 学 方 式 可 改 进 聚 合 反 应 过 程 7 美 国 化 学 文 摘 社 化 学 文 献 实 现 自 定 义 选 项 合 成 检 索 25 俄 罗 斯 将 建 全 球 首 座 浮 动 式 海 上 核 电 站 8 新 研 制 精 细 纤 维 具 有 二 极 管 功 能 年 诺 贝 尔 化 学 奖 得 主 利 普 斯 科 姆 逝 世 8 研 究 发 现 从 野 蛾 茧 中 抽 丝 方 法 26 自 然 社 论 敦 促 日 本 公 布 高 质 量 核 事 故 数 据 9 水 钠 锰 矿 或 可 将 水 裂 解 为 氢 与 氧 26 美 研 究 发 现 新 材 料 可 滤 掉 水 中 放 射 性 碘 9 美 开 发 出 具 有 高 度 均 匀 亚 纳 米 通 道 的 自 组 装 聚 合 物 膜 27 氯 原 子 涂 层 可 提 高 OLED 发 光 率 9 美 国 化 学 会 志 报 道 铜 纳 米 团 簇 研 究 重 要 进 展 28 可 降 解 纳 米 球 搭 载 细 胞 修 复 伤 口 10 科 学 家 提 出 元 素 碳 的 一 种 新 结 构 28 美 国 研 发 出 几 乎 无 籽 的 新 品 橙 10 高 分 子 薄 膜 去 润 湿 诱 导 有 序 图 案 构 筑 取 得 系 列 成 果 29 石 墨 烯 能 有 效 传 导 电 子 自 旋 11 单 分 子 磁 体 研 究 新 进 展 29 美 国 中 情 局 档 案 解 密 隐 形 墨 水 配 方 11 吲 哚 衍 生 物 合 成 反 应 研 究 获 进 展 29 日 本 开 发 出 能 捕 捉 放 射 物 粉 末 11 颜 德 岳 院 士 等 主 编 超 支 化 聚 合 物 英 文 专 著 出 版 30 巴 西 用 植 物 废 料 生 产 超 级 塑 料 12 我 国 花 生 四 烯 酸 资 源 开 发 和 产 业 化 达 到 国 际 领 先 水 平 30 科 学 家 发 明 依 靠 光 照 自 我 修 复 新 型 塑 料 12 非 线 性 光 学 材 料 结 构 设 计 研 究 获 突 破 31 美 培 育 新 型 转 基 因 家 蚕 可 吐 出 具 有 蛛 丝 性 能 的 超 级 蚕 丝 12 质 子 触 发 螺 旋 体 结 构 转 化 研 究 获 进 展 31 萝 卜 硫 素 有 助 肺 部 清 除 细 菌 13 水 溶 液 中 离 子 团 簇 化 研 究 获 进 展 32 科 学 家 建 构 出 不 可 能 存 在 的 化 合 物 13 非 晶 碳 纳 米 管 生 长 研 究 取 得 新 进 展 32 科 学 家 利 用 病 毒 提 高 光 电 池 转 化 率 14 核 酸 适 配 体 肿 瘤 活 体 成 像 基 础 研 究 获 进 展 33 科 学 家 开 发 出 可 助 术 后 凝 血 新 型 纳 米 材 料 14 碳 化 硅 表 面 制 备 双 层 碳 膜 获 成 功 33 科 学 网 站 关 注 中 国 优 秀 论 文 外 流 现 象 15 Janus 胶 体 材 料 研 究 获 系 列 进 展 34 科 学 家 研 发 新 自 动 血 液 分 析 芯 片 15 我 国 研 制 出 核 污 染 废 水 处 理 新 技 术 34 科 学 家 开 发 出 新 生 物 传 感 器 芯 片 16 多 功 能 造 影 剂 研 究 取 得 新 进 展 34 科 学 家 制 造 出 DNA 链 环 形 物 16 N- 烷 基 化 胺 制 备 研 究 获 新 进 展 35 美 国 部 分 肉 禽 制 品 细 菌 污 染 严 重 17 非 晶 合 金 材 料 合 作 研 究 取 得 进 展 36 科 学 家 开 发 细 胞 培 养 新 三 维 结 构 材 料 17 量 子 点 荧 光 检 测 研 究 取 得 新 进 展 37 香 烟 采 用 简 易 包 装 或 有 助 于 控 烟 18 生 物 物 理 所 合 作 研 究 揭 示 DNA 复 制 起 始 复 合 体 亚 基 结 构 38 研 究 首 次 揭 示 细 菌 抗 生 素 耐 药 化 学 机 制 18 异 氰 酸 酯 前 体 合 成 研 究 取 得 进 展 38 三 位 华 人 学 者 当 选 2011 年 美 国 科 学 院 院 士 19 中 国 科 学 院 科 学 家 研 制 出 戒 烟 产 品 遭 烟 草 公 司 抵 触 年 亚 洲 大 学 排 行 榜 揭 晓 香 港 科 技 大 学 居 首 19 石 墨 烯 纳 米 带 制 备 研 究 获 新 进 展 40 加 拿 大 开 发 出 平 板 式 纸 张 电 话 原 型 如 纸 薄 可 折 叠 20 ACS Nano: 研 究 建 立 免 标 记 比 色 法 检 测 SNPs 新 法 41 科 学 家 开 发 新 超 导 场 效 应 晶 体 管 20 新 中 国 放 射 化 学 奠 基 人 杨 承 宗 逝 世 41 世 界 自 然 基 金 会 报 告 : 中 国 清 洁 能 源 技 术 产 值 世 界 第 一 21 金 纳 米 壳 层 微 胶 囊 : 实 现 癌 症 诊 断 和 治 疗 过 程 的 完 美 结 合 42 新 纳 米 管 传 感 器 能 检 测 到 单 个 爆 炸 物 分 子 21 上 海 应 用 物 理 研 究 所 二 维 纳 米 材 料 合 成 及 环 境 催 化 研 究 取 43 新 方 法 或 有 助 测 定 饮 料 真 实 成 分 22 得 新 进 展 科 学 家 发 现 一 种 艾 滋 病 病 毒 抗 体 或 有 望 研 发 出 预 防 艾 滋 22 铜 - 石 墨 自 润 滑 复 合 材 料 润 滑 机 理 研 究 进 展 43 病 的 疫 苗

4 泛 素 多 聚 体 折 叠 中 间 体 研 究 获 进 展 44 苏 州 纳 米 所 新 型 纳 米 载 药 体 系 研 究 取 得 系 列 进 展 45 单 壁 碳 纳 米 管 生 长 研 究 取 得 进 展 45 科 学 家 抓 住 反 物 质 原 子 长 达 一 千 秒 46 石 墨 烯 化 学 掺 杂 及 物 性 研 究 获 进 展 46 具 有 靶 向 功 能 的 高 分 子 阿 霉 素 键 合 药 纳 米 胶 囊 研 究 取 得 新 进 展 47 上 海 有 机 所 抗 肿 瘤 天 然 产 物 生 物 合 成 研 究 获 重 要 进 展 47 构 筑 异 质 复 杂 一 维 纳 米 结 构 方 法 研 究 获 进 展 48 催 化 不 对 称 偶 极 环 加 成 反 应 研 究 获 进 展 49 长 春 应 用 化 学 研 究 所 生 物 无 机 化 学 / 化 学 生 物 学 研 究 取 得 新 进 展 49 金 纳 米 微 胶 囊 实 现 癌 症 诊 治 一 体 化 50 长 春 应 用 化 学 研 究 所 在 病 毒 样 颗 粒 荧 光 示 踪 研 究 方 面 取 得 重 要 进 展 51 美 借 用 软 体 动 物 皮 肤 变 色 机 理 研 究 新 型 伪 装 材 料 51 研 究 发 现 手 性 歧 化 反 应 收 敛 现 象 51 新 法 可 简 单 制 备 自 修 复 超 双 疏 表 面 52 研 究 制 备 高 灵 敏 复 合 物 修 饰 电 极 52 靶 向 c-met 多 取 代 喹 啉 衍 生 物 53 高 温 耐 磨 涂 层 制 备 研 究 获 新 进 展 53 科 普 天 地 也 谈 塑 料 瓶 底 的 奥 秘 馒 头 事 件 只 是 冰 山 一 角 国 际 名 刊 掠 影 4 月 1 日 科 学 杂 志 内 容 精 选 Nature 本 月 最 受 关 注 的 十 篇 论 文 化 学 教 学 理 论 思 维 的 重 要 地 位 历 史 上 的 NOBEL 铯 元 素 的 发 现 者 化 学 家 罗 伯 特 威 廉 本 生 诞 辰 200 周 年 中 国 科 学 院 推 出 2011 国 际 化 学 年 纪 念 展 -- 百 年 诺 贝 尔 化 学 奖 群 像 董 川 开 讲 研 究 获 得 新 型 碱 金 属 卤 素 硼 酸 盐 新 法 利 用 表 面 增 强 拉 曼 光 谱 检 测 蛋 白 质 膜 污 染 新 材 料 孔 径 仅 为 头 发 丝 万 分 之 一 硫 属 化 物 多 孔 材 料 研 究 取 得 进 展 科 学 家 首 创 出 新 型 太 阳 能 电 池 磁 晶 各 向 异 性 材 料 研 究 获 新 进 展 甲 酰 基 或 是 碳 链 增 长 重 要 中 间 体 离 子 注 入 改 性 氧 化 石 墨 烯 纸 研 究 获 进 展 元 素 周 期 表 再 添 两 新 丁 石 墨 烯 富 集 材 料 及 其 性 能 研 究 获 进 展 孙 文 华 研 究 员 当 选 英 国 皇 家 化 学 学 会 会 士 爆 炸 物 及 农 药 快 速 检 测 试 纸 研 制 成 功 细 胞 色 素 催 化 尼 古 丁 反 应 机 理 研 究 获 进 展 设 计 生 物 相 容 性 树 枝 形 分 子 用 于 癌 症 诊 疗 综 述 研 究 发 展 出 两 种 化 学 键 活 化 新 法 研 究 揭 示 ZnO 纳 米 颗 粒 杀 菌 分 子 机 理 吃 药 加 糖 可 能 增 强 药 物 杀 菌 效 果 材 料 表 面 粘 附 行 为 研 究 获 新 进 展 抗 生 素 滥 用 的 健 康 与 环 境 问 题 74 主 编 : 安 立 佳 主 任 : 吕 世 权 编 辑 : 王 重 洋 孙 智 权 通 讯 地 址 : 吉 林 省 长 春 市 人 民 大 街 5625 号 (130022) 网 址 : 联 系 电 话 : , 电 子 邮 箱 :hxtx@ciac.jl.cn 印 刷 装 订 : 长 春 方 圆 印 业 有 限 公 司 印 数 :20000 册

5 走 近 化 学 美 在 其 中 黄 明 建 ( 首 都 师 范 大 学 附 属 中 学, 北 京,100048) 当 你 对 着 镜 子 化 妆 的 时 候 当 你 穿 上 时 尚 服 装 的 时 候 当 你 陶 醉 在 撼 人 心 魄 的 交 响 乐 中 的 时 候 当 你 欣 赏 着 清 明 上 河 图 等 艺 术 杰 作 的 时 候 当 你 在 观 看 节 日 夜 空 那 争 相 怒 放 的 烟 花 的 时 候 你 的 内 心 会 有 一 种 什 么 感 受? 用 一 个 字 表 达 - 美! 用 两 个 字 表 达 - 真 美! 用 三 个 字 表 达 - 太 美 了! 可 你 是 否 知 道, 各 类 化 妆 品 的 制 剂 各 种 时 尚 服 装 的 衣 料 和 染 料 那 些 迸 发 出 美 妙 音 色 的 乐 器 材 料 还 有 作 画 的 各 种 颜 料 制 作 烟 花 的 火 药 都 与 化 学 有 着 千 丝 万 缕 的 联 系 我 们 的 生 活 离 不 开 化 学, 化 学 之 美 就 在 我 们 的 身 边 尽 管 在 科 学 的 殿 堂 上, 相 对 于 历 史 地 理 哲 学 物 理 生 物 等 学 科 的 发 展, 化 学 以 一 门 独 立 学 科 出 现 的 时 间 相 对 较 晚, 但 这 并 不 意 味 着 化 学 对 于 人 类 社 会 进 步 的 重 要 性 有 丝 毫 的 逊 色, 恰 恰 相 反, 追 溯 数 千 年 的 人 类 文 明 发 展 史, 化 学 的 重 要 作 用 无 以 替 代 可 以 认 为, 世 间 存 在 的 万 事 万 物, 无 时 无 刻 不 在 发 生 着 化 学 变 化, 这 些 变 化 往 往 是 游 离 于 人 的 主 观 意 识 之 外, 却 又 常 常 应 用 于 人 的 主 观 意 识 之 中 早 在 远 古 时 代, 我 们 的 祖 先 就 关 注 到 火, 在 那 吱 啦 啦 的 烈 焰 中, 一 些 物 质 消 失 了, 另 一 些 物 质 生 成 了 当 他 们 第 一 次 从 葬 身 火 海 的 兽 类 身 上 撕 下 一 块 肉 塞 进 嘴 里 咀 嚼 的 时 候, 我 们 不 难 想 象 - 当 时 那 种 香 喷 喷 的 美 味 带 来 的 诧 异 表 情 人 们 开 始 知 道, 火 不 仅 能 用 来 取 暖, 还 可 以 用 来 烧 烤 美 味 可 口 的 食 物 用 来 抵 御 猛 兽 的 侵 袭 人 们 开 始 注 意 研 究 保 留 火 种 和 取 火 的 方 法 逐 渐 地 人 们 又 发 现 水 和 粘 土 合 在 一 起 经 过 烈 火 烧 烤 能 制 成 盛 水 的 容 器 ( 陶 器 ), 那 些 五 颜 六 色 的 矿 物 粉 末 还 能 为 这 些 容 器 增 添 许 多 美 丽 的 色 彩 和 花 纹 过 了 若 干 年, 由 于 人 类 的 繁 衍 部 落 群 体 的 不 断 壮 大, 一 些 人 希 望 在 一 个 安 定 的 环 境 中 长 期 生 活, 这 时 需 要 解 决 一 个 重 要 的 问 题 - 粮 食, 于 是 又 有 一 些 人 开 始 注 意 到 : 被 天 火 ( 由 雷 电 或 物 体 自 燃 等 自 然 原 因 引 起 的 大 火 ) 光 顾 过 的 土 地 上, 第 二 年 会 更 茂 盛 地 生 长 出 许 多 可 食 用 的 植 物 果 实 在 大 自 然 这 位 恩 师 的 引 领 下, 人 类 又 学 会 了 刀 耕 火 种 等 技 能 在 经 历 了 一 次 又 一 次 成 功 和 磨 难 之 后, 人 类 逐 渐 有 了 敬 畏 有 了 崇 拜 有 了 思 想 有 了 追 求 正 是 大 自 然 中 千 姿 百 态 的 各 类 物 质 及 其 五 彩 纷 呈 的 变 化, 给 人 类 带 来 了 一 次 又 一 次 美 妙 的 惊 喜, 激 发 了 人 类 不 可 穷 尽 的 灵 感 源 泉 一 件 件 精 美 的 瓷 器 青 铜 器 钢 铁 器 具 陆 陆 续 续 地 从 烈 焰 升 腾 的 火 炉 中 夺 目 而 出 而 这 每 一 次 材 料 的 重 大 变 革 都 极 大 的 促 进 了 生 产 力 的 发 展, 帮 助 人 类 从 石 器 时 代 一 步 步 跨 越 到 青 铜 器 时 代 - 铁 器 时 代 - 工 业 革 命 时 代 只 有 当 人 类 积 累 到 足 够 的 知 识 和 经 验 当 科 学 技 术 发 展 到 一 定 程 度 的 时 候, 人 类 才 有 机 遇 走 进 微 观 世 界, 揭 开 化 学 神 秘 的 面 纱, 才 能 领 略 化 学 所 蕴 含 的 那 些 变 幻 莫 测 的 奥 妙 所 在 化 学 是 神 奇 的 化 学 研 究 中 常 用 到 一 个 计 量 单 位 叫 做 摩 尔, 每 摩 尔 物 质 含 有 该 物 质 的 粒 子 数 约 为 假 如, 你 能 象 孙 悟 空 那 样 把 自 己 变 大, 变 大 到 倍, 那 将 是 一 种 什 么 感 觉 呢? 用 会 当 凌 绝 顶, 一 览 众 山 小 根 本 无 法 比 拟, 因 为 这 时 的 地 球 在 你 的 脚 下 已 经 不 足 弹 丸 之 地, 只 要 你 乐 意, 一 抬 腿 就 能 跨 上 月 球, 一 纵 身 就 可 跳 出 银 河 系 原 来, 世 界 并 不 大, 宇 宙 也 不 过 如 此 是 的, 从 化 学 的 某 个 角 度 看, 世 界 本 来 就 简 单, 组 成 世 间 万 物 的 元 素 也 不 过 一 百 多 种 如 果 你 把 自 己 缩 小 到 原 来 的 1/10 23, 世 界 在 你 的 眼 中 又 是 一 番 什 么 光 景 呢? 你 将 亲 眼 目 睹 空 气 中 飘 动 的 那 些 氧 分 子 氮 分 子 二 氧 化 碳 分 子, 还 有 臭 氧 分 子, 甚 至 你 有 可 能 幸 运 地 观 察 到 一 些 深 藏 在 原 子 中 的 电 子 云 ; 你 可 以 亲 手 触 摸 到 那 些 璀 璨 夺 目 的 钻 石 中 每 一 个 碳 原 子, 你 会 惊 奇 的 发 现, 自 然 界 中 许 多 美 丽 的 矿 物 晶 体 中, 各 类 原 子 ( 或 离 子 ) 竟 是 如 此 规 则 对 称 地 有 序 排 列 着, 如 果 它 们 当 中 某 一 种 原 子 的 位 置 发 生 挪 动 都 有 可 能 导 致 晶 体 性 质 的 根 本 改 变 科 学 家 们 正 是 通 过 对 各 类 晶 体 的 细 心 观 察 和 研 究, 才 发 明 了 许 多 新 型 的 陶 瓷 材 料 半 导 体 材 料 超 导 材 料 光 导 材 料 等 多 种 功 能 材 料 例 如, 单 晶 硅 就 是 现 代 信 息 技 术 中 不 可 缺 少 的 芯 片 材 料 化 学 的 魅 力 是 无 穷 的 大 胆 想 象, 小 心 求 证, 这 正 是 许 多 科 学 家 所 共 有 的 基 本 素 养 十 九 世 纪 初, 英 国 化 学 家 道 尔 顿 正 是 运 用 他 丰 富 的 想 象 力 和 严 谨 的 逻 辑 思 维 能 力, 建 构 出 近 代 的 原 子 结 构 模 型, 并 提 出 了 近 代 原 子 学 说, 为 化 学 成 为 自 然 科 学 中 一 门 独 立 的 学 科 奠 定 了 坚 实 的 理 论 基 础 十 九 世 纪 中 叶, 俄 国 化 学 家 门 捷 列 夫 以 其 超 强 的 综 合 能 力 和 辩 证 思 维 能 力 成 功 地 发 现 了 元 素 周 期 律, 他 创 建 的 元 素 周 期 表 为 后 人 研 究 化 学 发 挥 了 重 要 的 指 导 作 用, 其 中 预 测 多 种 尚 未 发 现 元 素 的 相 关 数 据 与 后 来 的 发 现 成 果 惊 人 的 吻 合, 更 是 为 科 学 界 惊 叹 不 已 瑞 典 化 学 家 诺 贝 尔 以 其 超 人 的 毅 力 和 为 科 学 献 身 的 忘 我 精 神 发 明 了 硝 化 甘 油 炸 药, 为 世 界 各 国 大 规 模 的 矿 业 开 采 水 利 和 交 通 建 设 发 挥 了 巨 大 作 用 在 他 们 的 身 前 身 后 还 有 众 多 的 化 学 家, 如 拉 瓦 锡 李 比 希 凯 库 勒 戴 维 居 里 夫 人 阿 仑 尼 乌 斯 候 德 榜 科 比 他 们 用 自 己 的 学 会 资 讯 / 化 学 通 讯

6 化学通讯 智慧在不同的国度 不同的时代 不同的领域将化学之美向世 人展示 让化学的星火世代相传 这-就是化学神奇的魅力 人类只有用科学的态度尊重科学 学习科学 严格地按科 学规律办事 才能赢得与自然的和谐相处 才能让科学造福于 在现代生活中 许多人一提到化学就会联想到毒品 毒气 人类社会 只要我们共同努力 共同承担起我们对社会 对未来 化学腐蚀 环境污染等等 化学 几乎与 有害 成了同义词 应尽的义务和责任 就一定能让化学之花香飘世界 让化学之 其实 关于化学物质对人类的伤害 对环境的污染并非化学之 美溢满人间 过 只是人们缺乏对这门科学的深入了解 缺乏科学的决策作 年12月3 0日 联 合国第 6 3届大会上 通 过了一项议 导引 一些重大的化学灾难事故以及对环境的严重污染 更多 案 为纪念化学学科所取得的成就以及对人类文明的贡献 将 的是人的自身过失 甚至是人性的贪婪 所导致的悲剧 不记得 2011年作为国际化学年 Intemational Year of Chemistr y 是哪位先生说过 不排除就是我 如果人类与大自然发生了 因为2011年正值居里夫人获得诺贝尔化学奖10 0周年 也恰 逢 冲突 那么有过错的决不是大自然 而是我们自己 目前 正当 国际纯粹与应用化学联合会 I U PAC 的前身国际化学会联盟 人类面临着能源危机 环境污染 食品安全等多重困扰的时候 IACS 成立100周年 绿色化学 正向我们走来 随着现代科学技术的迅速发展 为响应联合国决议 国际化学年在中国 启动大会已于4 化学 在农 业 工 业 医学 食品加工以及 新能源 新材料的开 月9日上午 在北京人民大会堂小礼堂隆重举行 相关纪念活动 发等方面与其它学科的相互渗透和合作有着越来越广阔的前 正在全国各地展开 笔者谨以此文献给所有关注化学 热爱化 景 学的人们 化学 让生活更美好 化学不会自我炫耀 但没有它 一些真正令人瞩目的成就不 可能达成 它在食品和药品 衣服和住房 能源和材料 交通和 通讯等方面为人类做出了极其重要的贡献 的确良 这个活跃在上世纪七八十年代的物品 如今说 来让人依然怀旧 手感滑爽 耐穿易干 不用烫 颜色艳 不褪 色 尤其是印染出的鲜亮 对熟悉了粗布粗衣或者是洋布洋衫 的单一灰暗的中国人来说 不能不说是一次巨大的视觉冲击 在化学家族中 的确良 的化学名称是聚酯 学名聚对苯 二甲酸乙二酯 属于合成纤维 合成纤维是将人工合成的 具有 我们穿的衣服 吃的食物 药以及用的手机 处处都 有化学的功劳 在日前的 国际化学年在中国 科普活动启动 仪式上 中科院院士陈懿带观众走进了我们的 化学生活 早起洗漱用的牙膏 香皂 出门乘车所需的汽油 单位上班 必备的纸笔 下班聚餐吃的美味大餐 盘点一天的生活 会 发现化学对生活的影响无处不在 适宜分子量并具有可溶 或可熔 性的线型聚合物 经纺丝成 形和后处理而制得的化学纤维 通常将这类具有成纤性能的聚 合物称为成纤聚合物 与天然纤维和人造纤维相比 合成纤维 的原料是由人工合成方法制成 生产不受自然条件的限制 合 成纤维除了具有化学纤维的一般优越性能 如强度高 质轻 易 洗快干 弹性好 不怕霉蛀等外 不同品种的合成纤维还具有 一个没有化学的世界将没有合成材料 这意味着没有电 话 没有电脑 没有电影院 没有合成布料 那也将是一个没有 阿司匹林 肥皂 洗发水 牙膏 没有化妆品 避孕药 纸张 因 此也就没有报纸和书籍 没有胶水和油漆的世界 1987年诺 贝尔化学奖得主莱恩这样说 某些独特性能 据统计 目前世界合成纤维年产量大约为150 0万吨 已超 过天然纤维产量 形象地说 这相当于30万亩棉田或250万头绵 羊的产量 再如工业用的一种合成材料-芳纶 它具有5-6倍于 钢丝的超高强度 但重量仅为钢丝的1/5 而且 它耐酸碱 在 的确良 的诱惑 化学 通过其研究主题-分子和材料 显示了创造力 即产 生新的 前所未有的分子和材料的能力 这些原创物质及其无 限的变 异形态 通 过原子组合和结 构的重新排列而被创造出 来 石头 声音和文字并不是雕塑家 作曲家或作家打造的作 品 而化学家用构成物质的元素创造了原创分子 新材料和未 560度的高温下不分解 不融化 当今最主要的3大合成材料-合成塑料 合成纤维和合成橡 胶 它们均主要以石油 天然气或煤等为原料 全球年产量已达 数亿吨 这些材料在工农业 国防以及人民生活等方面正发挥 着巨大的作用 假如没有这些材料 我们今天的生活显然是无 法想象的 事实上 这些合成材料的发明彻底改变了人类的生 知物质 学会资讯/化学通讯

7 化学通讯 活方式 从物质到生命 相信很多人都有过做青霉素皮试的经历 感冒发烧或者扁 桃体 发炎 就 打 青霉素 这 恐 怕是 人 类的集体记忆 因为疗 效 明显而且价格 便宜 上个世纪 青霉素曾被亲切地称为 一针 灵 然而 在20 世纪40年代以前 当时若某人患了肺结核 那 么就意味着此人不久就会离开人世 为了改变这种局面 科研人 员进行了长期探索 然而在这方面所取得的突破性进展却源自 一个意外发现 1928年的一天 英国细菌学家弗莱明在一间简陋的实验室 利用氮 氢为原料合成氨的工业化生产曾是一个挑战性课 里研究导致人体发热的葡萄球菌 由于盖子没有盖好 他发觉 题 从第一次实验室研制到工 业化投产 经历了150多年的时 培养细菌用的琼脂上附了一层青霉菌 这是从楼上的一位研究 间 1909年 德国物理化学家哈勃在 个大气压下 青霉菌的学者的窗口飘落进来的 使弗莱明感到惊讶的是 在 用金属锇作催化剂 以6%的收率成功地在实验室中获得合成 青霉菌的近旁 葡萄球菌忽然不见了 这个偶然的发现深深吸引 氨 开启了合成氨的新纪元 后来 化工专家博施进一步改进了 了他 他设法培养这种霉菌进行多次试验 证明青霉素可以在 这一技术 以铁为催化剂 成为著名的 哈伯-博施法 合成 几小时内将葡萄球菌全部杀死 弗莱明据此发现了葡萄球菌的 氨过程 克星-青霉素 今天 合成氨已经成为最为重要的化工产品之一 世界上每 1929年 弗莱明发表学术论文 报告了他的发现 但当时未 引起重视 而且青霉素的提纯问题也还没有解决 年合成氨产量超过2亿吨 以合成氨为原料的尿素产量达到1.5 亿吨 在国民经济和社会发展中占有重要地位 合成氨的工业 1935年 英国牛津大学生物化学家钱恩和物理学家弗罗里 技术结束了人类完全依靠天然氮肥的历史 农业上使用的其他 对弗莱明的发现大感兴趣 钱恩负责青霉菌的培养和青霉素的 氮肥 例如硝酸铵 磷酸铵 氯化铵以及各种含氮复合肥 都是 分离 提纯和强化 使其抗菌力提高了几千倍 弗罗里负责对动 以合成氨为原料 大大促进了农业的发展 由于这项革命性的 物观察试验 至此 青霉素的功效得到了证明 合成技术 哈勃和博施分别获得1918年和1931年度的诺贝尔化 1942年 青霉素正式应用于临床 挽救了二战中12% -15% 盟军士兵的生命 为了表彰这一 造福人类的贡献 弗莱明 钱 恩 弗罗里于1945年共同获得诺贝尔医学或生理学奖 学奖 如果不施用农药 世界粮食产量将因受病 虫 草害的影响 而损失1/3 举例来说 在美国 如果不使用农药 农作物和畜 青霉素只是现在全世界正在使用中的成千上万种化学合成 产品将减产30% 而农产品的价格将增长50% -70% 如果不用 药物中的一员 2009年 全球前200个销售额最大的药物中 至 除草剂 人工除草不仅会大大增加农产品的生产成本 土壤流 少有140种是化学合成药物 这还不包括那些半合成的化学药 失的风险也将急剧增加 如果不用杀菌剂 不仅花生的产量将 物 但是 仅从青霉素的发展历程中便可以窥见化学所起的巨 下降60%多 由病菌产生的天然毒素 毒性可能强于某些农药 大作用 的量也可能会急剧增加 对人类的健康产生威胁 20世纪最重要的发明 不可否认的是 农药的长期大量使用 对环境 生物安全和 19世纪以前 农业上所需氮肥的来源主要是有机物的副产 人体健康都可能产生较大的不利影响 上世纪曾一度广泛使用 品 如粪类 种子饼及绿肥等 用现在的话说 这叫 有机肥 的农药DDT就是一个典型的例子, 这给科学家们提出了一个不 天然 环保 但这并不能满足农业的需求 因为当时需要的是提 容回避的现实问题 在充分肯定农药的有利作用的同时 如何 高产量 由于大气中4/5都是氮气 如何将大气中极其稳定的氮 充分认识农药对生态环境和人体健康产生的危害以及如何防治 气转化成可被植物利用的物质形式即所谓的 固氮 一直是科 农药对环境的污染危害 学家关注的重大课题 来源 上海科普作家网 学会资讯/化学通讯

8 化学通讯 远方的思念 深切缅怀导师邢其毅院士 刘 平* 一 燕园的骄傲 合成的兴趣以及我们学习和应用有机化学知识去认识自然 创 燕园印记着您人生的足迹 未名湖畔的青松铭刻着您奋斗 造生命价值的主动性 使我们追求科学的理想和一辈子耕耘于 实验室的决心更加坚定 的事迹 慧眼选题 科学丰碑 媲美诺奖 教书育人 千古留芳 邢先生是我国最著名的有机化学家之一 人工合成结晶牛 二 永远的思念 追忆往事 您的音容笑貌和谆谆教诲 宛如昨日的一幕幕 胰岛素是他和我国几位科学家及其团队在上个世纪60年代共同 清晰地展现 协作完成的最重大的课题 与 两弹一星 一起并列为我国科 第一堂课 技工作者自主创新的代表作 为祖国争得了荣誉 北大也由此 1978年秋全国恢复招收研究生 我有幸被录取为北京大学 形成了多肽 蛋白质合成的骨干队伍 在国内外研究领域占有 化学系有机化学专业邢其毅院士的研究生 重回北大 师从邢 一席之地 邢其毅院士也成为北京大学理科最具影响力的教授 先生 心情十分高兴 高等有机化学的的第一堂课就是由邢先 之一 我在北大念本科时就听说了我国人工合成结晶牛胰岛素 生亲自主持 他以图表 信件深入浅出地讲述了美国伍德沃德教 这一成果 十分敬佩 本科毕业后分在江西医科大学 有机化学 授带领的小组如何克服困难合成出维生素B12 他在合成上的 第一堂课我就讲了这一成果 以激发同学们对科学的向往和追 创造性贡献 特别体现在关环反应上 在合成方法和技术上都 求 有重大的发展 伍德沃德教授因在合成复杂有机分子上的贡献 邢先生在科研选题方面的洞察力和前瞻性 深深地启发和 而荣获1965年诺贝尔化学奖 大家都聚精会神地听着 整个教 影响了我们的科研智慧的发展方向 这也是邢先生留给我们最 室鸦雀无声 宝贵的遗产之一 我的研究生论文是有关苯并杂卓的合成 拆 邢先生总结说 有机化学家现在有足够的方法和能力合成 分和构象研究 在邢先生和金声教授的指导下 我选用新的催 出许多复杂的分子 有机化学是一门理论和实践紧密相连的学 化剂 突破了合成的瓶颈 看到柳暗花明又一村 心里真正感受 科 大家要十分重视实验 不要怕被说成是 炒菜 这时全场 到研究成功的喜悦 是邢先生引导我走上了药物合成的既有乐 反应热烈 这是一堂生动而深刻的课 聆听邢先生的课是一种 趣又艰辛之路 邢先生还很注意培养我们多方面的研究能力 享受 更进一步拓展了我们对有机化学的认识 提高了对有机 他安排我参加了荔枝的文献调研和捕集实验 暑假金声教授和 1981年10月研究生毕业与导师和有机室老师们合影 导师前排右起 张滂院士 邢其毅院士 文重教授 研究生 前排左1 王道全 中排右起 郑之詹 马凡风 女 刘平 第6张雅文 第7周晴中 后排右1李可中 左1马庆一 其中李 马 女 刘三位为邢先生所带 作者单位 中国科学院福建物质结构研究所 * pliu@fjirsm.ac.cn 主题文章/化学通讯

9 化学通讯 他还赠送新版的基础有机化学书和DVD 并合影留念 没想到 这竟是最后的一面 后来每年新的研究生来组 我都要放一遍 DVD 我们小组的生物膜抗肿瘤药物研究历经十几年艰难跋涉 在细胞和动物实验中 终于获得高效低毒广谱等令人十分欣慰 的结果 并有望通过信号调控解决肿瘤的多重基因的难题 我 们还要继续努力奋斗 由于药物的开发需要资本的投入 借此 我们也热忱地希望各界有识之士 企业和我们携手用最快的速 度共同完成这一造福民生的项目 以最好的成果告慰邢先生的 在天之灵 1998年北大百年校庆时作者拜望导师邢其毅院士及夫人钱存柔教授 林祖铭老师带领我们赴福州 与福建省轻工研究所的香料小组 三 人间的瑰宝 2011年11月24日是邢先生百年诞辰 我深切地缅怀他的人 生和精神 一起 利用冷冻法收集荔枝 白兰花头香 十分有趣 我后来在 科学造福人类 没有科学的世界是愚昧的 科学家留给世 中科院工作中 还搞了茉莉花茶某些香成分的合成和调香 也 人的是探索自然的结晶 是他们对自然和生命的热爱 是他们 是受到这一研究思想的影响 追求科学 崇尚创新的精神 以医药学为例 医药学首先就是 良师益友 一个人文学 志在救人 心欲救世 八个字是后人对唐代药王 邢先生对我们是很关心和重视的 当时有机化学专业八名 孙思邈的真实写照 孙思邈留有 千金要方 明代医圣李时珍 研究生分由邢其毅院士 张滂院士和文重教授带 开学不久 看 著有 本草纲目 我国科学家上世纪六十年代在世界上首次 到大家学习和工作辛苦 邢先生自费请我们到海淀小西餐厅改 人工全合成结晶牛胰岛素 惜与诺奖擦肩而过 现代药物学家 善生活 席间 邢先生说很多年没招研究生了 你们现在来充实 留给世人的更是一幅幅精美的药物分子图 从青霉素 箐蒿素 了科 研力量 我很高兴 他还逐一询问每个人的家庭收入和困 到万艾可 达菲这些拯救生命的神奇分子 从双螺旋DNA到精 难 致无比的细胞膜 美丽的生命基础之图 他一贯十分重视实验 他与教研室商量 请经验丰富的李崇 艺术点亮生命 没有艺术的空间是黑暗的 达 芬奇等一代 熙教授来指导高等有机实验 记得有一次邢先生召集大家交流 大师留给世人是不朽的画作 是他们对人类和生活的热爱 对 实验情况 他还教大家如何防止固体颗粒在过滤中漏下去 他 真理探知的精神 音乐是有声的画 在奥地利萨尔斯堡 莫扎 对实验的细节也十分注意 我到图书馆查阅文献时好几次都看 特的故乡 美妙的音乐会时时在你的心中流淌 在维也纳公园 到他老人家拿着一个放大镜在看文章 令人感动 在斯特劳斯拉小提琴的镀金塑像前 人们在 蓝色多瑙河 的 毕业后我到中科院工作 一直与邢先生保持着经常的通讯 旋律中翩翩起舞 这个仅有70 0多万人口的音乐王国却有16 位 联系 他在信中总是称我们学生为学友 而且有信必回 关怀备 奥地利人荣获诺贝尔奖 建筑则是一种三维的立体画 大型的 至 我先是参加固氮酶活性中心的合成研究 1984年立组开展 如中国的万里长城 埃及的金字塔 罗马的圣彼得教堂和广场 药物和精细化学品的研究 1991年至1994年底 我先后到加拿 巴塞罗那的箭形家族教堂 巴黎的巴黎圣母院 维也纳的国家 大哥伦比亚大学和奥地利格拉兹理工大学从事生物膜的基础和 歌剧院 它们在默默地讲述着历史 留给世人永恒的赞叹 药物研究 邢先生一直给予支持和关注 由于年事已高 他还请 叶蕴华教授和裴伟伟教授常常联系关心我们 1998年北大百年 校庆时 我去看望邢先生和钱教授 邢先生还十分关心我的研 燕园红烛 点 点泪 科学长河星星灿 但愿人间多瑰宝 化 作彩虹映穹苍 在此一并向为了我们的成长付出辛劳的老师们表示感谢 究 他说生物膜这课题有意思 建议我到院里做个报告 临走时 主题文章/化学通讯 本文写于2011年3月

10 科 学 家 研 制 新 型 催 化 剂 让 二 氧 化 碳 变 身 低 成 本 液 态 燃 料 利 用 太 阳 能 量 引 发 化 学 反 应 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 4 月 7 日 报 道, 美 国 加 州 理 工 学 院 和 瑞 士 科 学 家 携 手 研 制 出 了 一 种 太 阳 能 反 应 器 该 太 阳 能 反 应 器 采 用 了 低 成 本 的 新 型 催 化 剂, 可 集 中 太 阳 的 热 量, 通 过 热 化 学 循 环 方 法, 将 水 和 二 氧 化 碳 转 变 为 氢 气 和 一 氧 化 碳, 而 大 量 的 氢 气 和 一 氧 化 碳 结 合 在 一 起 可 形 成 液 态 燃 料, 为 汽 车 手 提 电 脑 和 全 球 定 位 系 统 (GPS) 供 电 太 阳 是 地 球 上 主 要 的 能 量 来 源, 更 好 地 利 用 丰 富 的 阳 光 是 所 有 新 能 源 专 家 试 图 摘 取 的 圣 杯 科 学 家 很 早 就 知 道 如 何 将 水 和 二 氧 化 碳 转 变 为 氢 气 和 一 氧 化 碳 但 如 何 高 效 批 量 且 低 廉 地 转 换 一 直 困 扰 着 科 学 家 其 中 的 一 个 拦 路 虎, 是 转 换 过 程 需 要 昂 贵 且 稀 有 的 铂 或 铱 等 元 素 来 作 催 化 剂, 以 促 使 反 应 发 生 该 研 究 的 领 导 者 之 一 加 州 理 工 学 院 材 料 科 学 和 化 学 工 程 教 授 索 西 娜 海 尔 将 目 光 投 向 了 二 氧 化 铈, 金 属 铈 的 氧 化 物 二 氧 化 铈 常 用 于 自 洁 烤 箱 内 壁, 可 作 催 化 剂 使 用 铈 储 量 丰 富, 因 此, 在 完 成 同 样 任 务 时, 成 本 更 低 新 方 法 分 两 步 进 行 : 首 先, 使 用 太 阳 光 散 发 的 高 温 将 二 氧 化 铈 分 解 为 铈 和 氧 气 ; 然 后 在 低 温 下 将 二 氧 化 碳 和 水 变 为 一 氧 化 碳 和 氢 气 海 尔 如 是 描 述 该 过 程 : 当 将 二 氧 化 铈 加 热 至 约 1500 摄 氏 度 高 温 时, 会 自 动 地 从 其 结 构 内 释 放 出 氧 气 ; 接 着 将 其 冷 却, 氧 气 离 开 后 留 下 的 空 白 需 要 新 氧 气 来 填 满 在 约 为 900 摄 氏 度 的 较 低 温 度 时, 铈 氢 气 和 碳 都 需 要 氧 气, 但 铈 的 需 求 更 强 烈, 于 是, 它 就 会 从 水 和 二 氧 化 碳 中 掠 夺 氧 气 来 填 满 这 些 空 白, 因 此, 水 和 二 氧 化 碳 就 变 成 了 氢 气 和 一 氧 化 碳 海 尔 表 示, 实 验 设 备 包 括 两 部 分, 其 中 一 部 分 是 由 加 州 理 工 学 院 研 制 的 圆 柱 状 容 器, 其 内 壁 布 满 了 二 氧 化 铈 第 二 部 分 是 目 前 安 放 在 瑞 士 保 罗 谢 勒 研 究 所 的 太 阳 能 收 集 器, 它 是 一 套 巨 大 的 曲 面 镜, 可 大 范 围 收 集 太 阳 光 科 学 家 让 这 两 个 设 备 联 姻, 首 先 用 积 聚 的 阳 光 加 热 圆 柱 内 的 二 氧 化 铈, 然 后 朝 反 应 器 中 输 入 水 蒸 气 和 二 氧 化 碳, 并 测 量 流 出 的 氢 气 和 一 氧 化 碳 的 数 量 海 尔 表 示, 铈 储 量 丰 富, 是 铂 储 量 的 10 万 倍, 因 此, 可 将 反 应 成 本 减 少 几 个 数 量 级 但 目 前 这 个 将 太 阳 光 二 氧 化 碳 和 水 转 变 为 液 态 燃 料 的 反 应 器 的 转 换 效 率 不 足 1% 科 学 家 表 示, 热 动 力 学 分 析 表 明, 理 论 上 转 换 效 率 可 达 15% 以 上 此 外, 科 学 家 也 希 望 能 找 到 比 二 氧 化 铈 更 好 的 燃 料, 同 时 降 低 发 生 反 应 所 需 要 的 高 温 和 低 温 ( 来 源 : 科 学 网 ) 科 学 家 发 明 水 电 池 美 国 斯 坦 福 大 学 研 究 人 员 最 近 发 明 一 种 水 电 池, 这 种 电 池 能 利 用 淡 水 与 海 水 之 间 含 盐 量 差 别 进 行 发 电 这 一 发 明 为 新 能 源 的 开 发 与 利 用 开 辟 一 条 新 路 研 究 人 员 解 释 说, 这 种 电 池 原 理 很 简 单, 它 的 正 负 两 极 都 浸 泡 在 含 有 电 离 子 ( 钠 离 子 和 氯 离 子 ) 的 液 体 中 发 电 时, 先 往 电 池 里 注 入 淡 水, 用 微 小 电 流 来 充 电, 然 后 将 淡 水 排 干, 代 之 以 海 水, 因 为 海 水 所 含 的 电 离 子 是 淡 水 的 60 至 100 倍, 这 就 增 加 了 正 负 两 极 之 间 的 电 压, 这 时 所 产 生 的 电 能 远 大 于 一 开 始 用 来 充 电 的 电 能 当 电 能 被 释 放 完 时, 海 水 又 被 淡 水 所 代 替, 开 始 新 一 轮 循 环 研 究 人 员 说, 为 提 高 效 率, 电 池 的 正 电 极 可 以 用 二 氧 化 锰 纳 米 棒 为 材 料, 因 为 与 其 他 材 料 相 比, 这 种 材 料 与 钠 离 子 作 用 的 表 面 积 会 大 大 增 加, 而 纳 米 棒 则 使 得 钠 离 子 进 出 电 极 更 为 方 便 这 项 成 果 已 发 表 在 新 一 期 纳 米 快 报 上 ( 来 源 : 新 华 网 )

11 化 学 家 警 告 全 球 磷 峰 值 到 来 将 进 一 步 引 发 全 球 粮 食 危 机 日 前,5 个 主 要 的 科 学 组 织 联 合 发 出 警 告 : 全 球 磷 肥 产 量 已 达 峰 值, 并 将 在 本 世 纪 的 后 期 逐 步 下 降, 这 将 引 起 磷 肥 的 短 缺 和 价 格 上 涨, 并 将 进 一 步 危 及 全 球 的 粮 食 产 量 这 次 粮 食 危 机 将 在 全 球 人 口 超 过 90 亿 时 爆 发 这 一 言 论 是 中 国 化 学 会 德 国 化 学 会 日 本 化 学 会 英 国 皇 家 化 学 会 和 美 国 化 学 会 在 一 次 为 期 4 天 的 峰 会 上 提 出 的 30 位 来 自 材 料 科 学 领 域 的 国 际 专 家 参 加 了 本 次 峰 会 本 次 峰 会 是 由 5 家 化 学 会 举 办 的 系 列 峰 会 之 一, 目 的 是 寻 求 应 对 全 球 最 具 挑 战 问 题 的 解 决 方 法 峰 会 还 发 布 了 一 份 题 为 Chemist r y for a Sust ai nable Global Society 的 报 告, 报 告 不 仅 发 出 了 磷 峰 值 的 警 告, 同 时 也 预 警 垄 断 或 政 治 的 不 稳 定 性 可 能 会 导 致 其 他 自 然 资 源 的 紧 缺 或 价 格 猛 增 这 些 自 然 资 源 包 括 稀 土 元 素, 贵 金 属 如 锂 铂 钯, 它 们 都 是 制 造 计 算 机 手 机 充 电 电 池 太 阳 能 电 池 燃 料 电 池 药 物 汽 车 控 制 污 染 设 备 等 产 品 所 必 需 的 原 材 料 如 果 少 数 国 家 对 这 些 贵 重 稀 有 资 源 加 以 控 制, 将 危 及 到 许 多 国 家 的 国 家 安 全 报 告 指 出, 实 际 上 已 经 有 些 国 家 出 于 政 治 利 益 的 考 虑, 限 制 某 些 矿 石 的 出 口 稀 缺 自 然 资 源 的 供 应 不 足 和 高 昂 价 格, 将 很 快 影 响 到 很 多 工 业 部 门 的 发 展 2001 年 度 诺 贝 尔 化 学 奖 获 得 者 日 本 名 古 屋 大 学 教 授 Ryoji Noyori 在 报 告 前 言 中 呼 吁 : 化 学 工 作 者 的 一 项 使 命 就 是 为 社 会 建 言 献 策, 告 诉 人 们 用 化 学 能 解 决 哪 些 问 题 希 望 我 们 的 建 议 能 够 在 各 国 政 府 和 社 会 形 态 中 广 泛 传 播, 并 希 望 全 世 界 共 同 努 力 以 构 建 理 想 的 可 持 续 发 展 的 国 际 社 会 磷 和 氮 钾 一 样, 是 维 持 大 米 玉 米 小 麦 和 其 他 谷 类 植 物 生 长 所 必 需 的 3 种 肥 料 之 一 目 前, 土 壤 中 磷 的 匮 乏 在 全 球 排 名 第 七 的 小 麦 生 产 国 澳 大 利 亚 已 经 十 分 突 出 而 在 非 洲 撒 哈 拉 沙 漠 地 区, 磷 的 缺 乏 限 制 了 玉 米 的 生 长, 数 百 万 民 众 已 面 临 着 营 养 不 良 和 周 期 性 的 饥 荒 全 球 2/3 的 磷 资 源 分 布 在 中 国 摩 洛 哥 等 地 区 用 于 生 产 肥 料 的 磷 酸 盐 矿 石 可 能 在 未 来 30 年 至 100 年 内 枯 竭, 但 目 前 人 类 还 没 有 找 到 可 以 代 替 磷 肥 的 自 然 资 源 随 着 对 磷 需 求 的 激 增, 近 年 来 磷 酸 二 氢 胺 ( 也 含 有 氮 ) 肥 料 的 价 格 翻 了 一 倍 因 此, 报 告 号 召 科 学 家 努 力 寻 求 科 技 突 破 以 保 证 未 来 磷 的 供 应 不 过 报 告 也 传 递 了 乐 观 的 态 度, 相 信 化 学 家 能 够 通 过 开 发 出 新 的 材 料, 从 河 流 海 洋 土 壤 的 成 分 中 寻 求 大 量 磷 的 新 来 源 ; 人 类 也 可 通 过 化 学 方 法 开 发 新 的 技 术 以 从 水 中 提 取 磷 报 告 同 时 指 出, 其 他 一 些 现 代 科 技, 如 计 算 机 和 混 合 动 力 汽 车 所 需 资 源 的 短 缺 也 将 出 现, 除 非 人 类 付 出 同 样 的 努 力 去 寻 找 替 代 品, 或 提 高 现 有 资 源 的 提 取 和 利 用 效 率 比 如 锂 是 电 池 和 某 些 药 物 的 成 分 之 一 ; 又 如 铂 既 可 作 为 大 规 模 化 学 生 产 中 的 催 化 剂, 又 可 在 燃 料 电 池 中 使 用 ; 稀 土 元 素 是 生 产 计 算 机 混 合 动 力 汽 车 武 器 和 其 他 高 科 技 产 品 时 所 必 须 的 组 成 部 分 英 国 皇 家 化 学 会 理 事 长 David Philips 说 : 对 于 全 球 变 暖 的 关 注 有 时 会 使 人 类 忽 略 人 口 激 增 和 资 源 枯 竭 所 带 来 的 其 他 后 果, 而 这 些 资 源 都 是 人 类 可 持 续 发 展 和 提 高 生 活 质 量 所 必 需 的 这 份 报 告 提 醒 人 们 资 源 是 有 限 的, 而 某 些 资 源 目 前 已 经 出 现 了 短 缺, 同 时 这 份 报 告 也 向 人 们 传 达 了 积 极 的 信 息 - 化 学 家 有 能 力 为 社 会 提 供 可 持 续 发 展 的 方 法 ( 来 源 : 科 学 时 报 ) 电 化 学 方 式 可 改 进 聚 合 反 应 过 程 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 报 道, 美 国 科 学 家 在 近 日 出 版 的 科 学 杂 志 上 撰 文 指 出, 通 过 在 原 子 转 移 自 由 基 聚 合 (ATRP) 过 程 中 向 其 施 加 电 力, 可 以 更 精 准 地 控 制 整 个 过 程, 这 种 更 环 保 的 电 化 学 方 法 有 望 生 产 出 具 有 专 门 用 途 的 更 复 杂 材 料 ATR P 技 术 由 卡 内 基 梅 隆 大 学 化 学 家 克 里 斯 托 弗 马 提 亚 斯 兹 维 斯 基 于 1995 年 发 明, 是 一 种 普 遍 采 用 的 加 工 方 法 该 技 术 能 将 单 体 (monomer) 快 速 地 聚 合 成 所 需 的 聚 合 物, 被 广 泛 运 用 于 制 造 塑 料 皮 革 化 妆 品 等 特 种 聚 合 物 以 及 可 随 温 度 压 力 光 线 等 环 境 变 化 的 智 能 材 料 马 提 亚 斯 兹 维 斯 基 团 队 在 实 验 中 使 用 计 算 机 控 制 的 电 池 对 ATR P 反 应 施 加 电 力, 使 其 升 级 为 一 个 电 化 学 介 导 的 ATR P (eatrp) 反 应 马 提 亚 斯 兹 维 斯 基 指 出, 这 是 首 次 让 ATRP 过 程 和 电 化 学 反 应 成 功 联 姻, 通 过 调 整 电 流 和 电 压, 能 按 需 让 eatrp 过 程 开 始 或 结 束, 加 速 或 减 速, 这 种 对 反 应 更 加 精 准 的 控 制 能 力 有 助 于 生 产 出 更 好 更 专 业 的 材 料 传 统 ATR P 反 应 过 程 依 靠 两 种 铜 催 化 剂 ( 活 化 剂 CuI 和 减 活 化 剂 CuII) 之 间 的 氧 化 还 原 反 应 来 进 行, 这 两 种 催 化 剂 之 间 会 相 互 交 换 电 子 但 其 中 的 一 种 交 换 偶 尔 会 自 动 停 止, 这 种 被 称 为 自 由 基 终 止 的 情 况 会 导 致 CuII 积 聚 在 一 起 为 了 让 该 聚 合 反 应 能 继 续 进 行, 科 学 家 必 须 抵 消 过 量 的 CuII, 让 整 个 系 统 重 新 达 到 平 衡 以 前, 科 学 家 通 过 朝 该 系 统 添 加 更 多 C u I 来 抵 消 过 量 的 CuII, 但 这 样 会 使 聚 合 物 中 铜 的 浓 度 过 高, 现 有 的 工 业 设 备 很

12 化学通讯 难将这种高浓度铜移除 马提亚斯兹维斯基和同事后来使用活 减少了100倍 整个过程非常环保 效率与在反应中使用维生素 化剂和还原剂来重新激活CuII 并发现糖或维生素C等还原剂 C和糖作还原剂一样高 而且该反应不需要额外的有机或无机 在减少ATRP反应中出现的过量铜方面表现良好 还原剂 马提亚斯兹维斯基团队这次的新方法则使用电化学来维持 研究人员使用eATR P过程制造出了ATR P过程已经制造出 ATR P反应中铜的平衡 他们发现 施加电力能让转移电子的数 的标准聚合物 精确控制eAT R P过程有望研制出更复杂的聚 量水平适中 ATR P反应中不再出现自由基终止 CuII的积聚量 合物结构 来源 科技日报 俄罗斯将建全球首座浮动式海上核电站 日本核危机让一些国家重新思考核电站的风险 但据香港 报道说 这座海上浮动式核电站由2座小型反应堆组成 文汇报 网站4月19日报道 尽管安全疑虑及成本攀升 俄罗 发电量达70百万瓦 足够3.5万户家庭使用 核电站将设于船坞 斯仍执意兴建全球首座外海浮动核电站 圣彼得堡巴尔迪斯基 中 或定锚于海岸附近 以方便接上电缆传输电力 造船厂厂长佛米契夫说 我们并不担心 俄罗斯核电站的安全 水平比日本高出许多倍 佛米契夫说 这座核电站使用冷战时期潜艇与核动力破冰 船技术 所有可能发生的紧急状况都已测试过 安全测试早 据报 道 该船厂正建 造14 4米长 用于承载核电站设施的 驳船 完成后 预定明年拖往尚未向外界透露的 秘密 地点 在前苏联时代就已开始 消息说 俄罗斯预计总共将建造7座海上浮动式核电站 据悉 俄罗斯这座海上浮动式核电站将成为俄罗斯未来数十年 来源 中国新闻网 间 有效利用北极巨大能源资源的核心策略之一 1976年诺贝尔化学奖得主利普斯科姆逝世 享年91岁 因在硼烷结构方面的研究贡献而获诺奖 年诺贝尔化学奖获得者 哈佛大学 教 授威廉 利普斯科姆 William Lipscomb 于4 月14日因肺炎及并发症不幸逝世 享年91岁 利 普 斯 科 姆 于 年 出生 年从 美 国 肯 塔 基 大 学 毕业 同 年 进 入 加 州 理 工学 院 攻 读 物 理 年 师从 里 纳 斯 鲍 林 L i n u s Pauli ng 学习物理化学 1946年获理学博士 年在明尼苏达大学任教 1959年任哈 佛大学教授直至退休 1976年 因在硼烷结构方面的研究贡献 利普斯科姆荣获诺贝尔化学奖 来源 科学网 威廉 利普斯科姆 图片来源 哈佛大学 科学动态/化学通讯

13 自 然 社 论 敦 促 日 本 公 布 高 质 量 核 事 故 数 据 化 学 通 讯 4 月 14 日 出 版 的 英 国 自 然 杂 志 发 表 社 论 说, 自 日 本 福 岛 第 一 核 电 站 发 生 事 故 以 来, 日 本 当 局 虽 然 公 布 了 大 量 相 关 数 据, 但 这 些 数 据 的 内 容 和 公 布 方 式 还 有 待 进 一 步 改 善, 尤 其 应 该 更 好 地 公 布 当 前 大 气 中 放 射 性 物 质 扩 散 情 况 的 数 据 社 论 指 出, 公 布 高 质 量 且 易 于 使 用 的 核 事 故 数 据, 对 于 建 立 公 众 信 任 至 关 重 要 社 论 说, 自 地 震 和 海 啸 引 起 福 岛 核 电 站 事 故 以 来, 日 本 有 关 机 构 在 需 要 处 理 地 震 和 海 啸 后 果 的 同 时, 仍 然 公 布 了 大 量 与 核 事 故 有 关 的 数 据, 如 每 天 发 布 环 境 中 辐 射 剂 量 监 测 数 据 等, 这 些 工 作 值 得 肯 定 但 是, 日 本 当 局 在 公 布 核 事 故 数 据 方 面 仍 有 许 多 有 待 改 进 的 地 方 比 如 日 本 当 局 根 据 所 掌 握 情 况, 应 该 能 够 提 前 推 测 出 核 泄 漏 会 对 海 洋 食 物 和 自 来 水 造 成 污 染, 甚 至 有 可 能 提 前 推 测 出 核 事 故 会 被 调 至 最 高 级 别 7 级, 但 日 本 当 局 没 有 把 这 些 情 况 提 前 告 知 公 众, 损 害 了 公 众 对 日 本 当 局 的 信 任 度 此 外, 东 京 电 力 公 司 至 少 4 次 收 回 了 之 前 公 布 的 不 正 确 的 核 泄 漏 数 据, 这 也 造 成 公 众 不 信 任 情 绪 滋 长 尽 管 可 以 为 此 辩 护 说, 事 故 导 致 福 岛 第 一 核 电 站 里 一 些 监 测 设 备 失 灵 或 读 数 不 准 确, 但 这 难 以 解 释 另 一 个 问 题, 即 为 什 么 现 在 有 关 核 电 站 情 况 的 最 为 完 整 可 靠 和 公 开 的 数 据 居 然 不 是 来 自 日 本 国 内, 而 是 来 自 外 部 一 些 专 家 核 设 备 制 造 商 和 相 关 管 理 机 构? 尤 其 值 得 一 问 的 是, 对 于 大 气 中 放 射 性 物 质 的 浓 度 和 可 能 扩 散 的 方 向, 现 在 仅 有 的 详 细 的 公 开 预 测 为 什 么 同 样 来 自 日 本 以 外 的 机 构? 几 乎 可 以 肯 定, 日 本 拥 有 相 关 数 据, 能 够 制 作 出 福 岛 及 其 周 边 地 区 大 气 中 放 射 性 物 质 扩 散 情 况 的 高 清 晰 预 测 图 但 日 本 当 局 目 前 对 相 关 数 据 的 发 布 是 分 散 的 不 成 体 系 的, 难 以 从 中 获 得 对 事 故 的 完 整 了 解, 这 在 事 故 初 期 还 可 以 理 解, 但 现 在 明 显 需 要 改 善 社 论 呼 吁, 日 本 政 府 和 东 京 电 力 公 司 应 该 更 好 地 公 布 与 核 事 故 有 关 的 数 据, 不 仅 应 该 增 强 内 容, 在 公 布 方 式 上 也 应 该 让 这 些 数 据 能 够 更 容 易 地 被 外 部 研 究 者 使 用 对 这 些 数 据 的 分 析 不 应 该 只 被 视 为 政 府 的 事, 一 些 民 间 专 家 和 研 究 者 往 往 在 某 些 方 面 更 有 优 势, 能 够 对 这 些 数 据 做 出 更 好 的 分 析, 并 及 时 公 布 结 果 ( 来 源 : 新 华 网 ) 美 研 究 发 现 新 材 料 可 滤 掉 水 中 放 射 性 碘 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 4 月 14 日 ( 北 京 时 间 ) 报 道, 美 国 北 卡 罗 来 纳 州 大 学 的 研 究 人 员 日 前 发 现, 一 种 由 林 业 副 产 品 和 甲 壳 类 动 物 外 壳 组 成 的 复 合 物 或 能 帮 助 我 们 从 水 中 滤 掉 放 射 性 污 染 物 负 责 该 项 研 究 的 北 卡 罗 来 纳 州 大 学 生 物 材 料 学 副 教 授 乔 尔 帕 夫 拉 克 说, 正 如 我 们 目 前 在 日 本 所 看 到 的, 由 核 电 事 故 引 发 的 众 多 灾 害 中, 放 射 性 碘 化 物 对 饮 用 水 水 体 的 污 染 是 其 中 的 一 大 问 题 由 于 放 射 性 碘 化 学 性 质 与 非 放 射 性 碘 化 物 相 同, 人 体 无 法 通 过 感 官 进 行 区 分, 而 这 种 物 质 一 旦 进 入 人 体 就 会 在 甲 状 腺 中 形 成 沉 积, 如 果 不 及 时 采 取 措 施 便 有 可 能 引 发 癌 症 研 究 人 员 称, 这 种 新 材 料 是 一 种 半 纤 维 素 的 复 合 物, 外 形 如 同 塑 料 泡 沫 一 般, 主 要 由 林 业 副 产 品 和 壳 聚 糖 组 成, 外 部 涂 有 一 层 木 质 纤 维 该 材 料 在 水 中 能 与 放 射 性 碘 相 结 合 并 将 其 捕 获, 在 使 用 时 只 需 将 其 浸 入 需 要 净 化 的 水 中 即 可, 不 需 要 电 力 和 专 门 的 装 置 此 外, 帕 夫 拉 克 和 他 的 同 事 还 发 现, 该 材 料 也 能 清 除 淡 水 或 海 水 中 的 砷 等 重 金 属 物 质 帕 夫 拉 克 说, 在 发 生 自 然 灾 害 等 紧 急 事 件 时, 供 电 一 般 都 会 出 现 紧 张, 复 杂 的 大 型 电 力 净 化 装 置 一 般 都 难 以 派 上 用 场, 此 时 这 种 新 材 料 的 优 势 便 会 体 现 出 来 该 材 料 应 用 起 来 也 较 为 方 便 灵 活 : 小 尺 度 应 用 中, 可 将 这 种 材 料 像 茶 包 一 样 浸 入 杯 中 实 现 净 水 ; 在 大 规 模 净 化 中, 则 可 以 将 其 制 成 大 型 过 滤 装 置, 让 需 要 净 化 的 水 从 其 中 通 过 即 可 ( 来 源 : 科 技 日 报 ) 氯 原 子 涂 层 可 提 高 OLED 发 光 率 氯 是 自 然 界 中 广 泛 存 在 的 一 种 化 学 元 素, 可 用 于 对 自 来 水 消 毒 制 备 盐 酸 农 药 塑 料 等, 在 工 农 业 生 产 中 应 用 极 为 广 泛 加 拿 大 的 一 组 研 究 人 员 日 前 发 现, 在 传 统 OLED( 有 机 发 光 二 极 管 ) 的 电 极 材 料 上 涂 上 一 层 氯 原 子 涂 层, 不 但 可 提 高 OLED 的 发 光 效 率, 还 能 大 幅 简 化 生 产 工 序, 降 低 生 产 成 本, 将 加 速 OLED 在 主 流 平 板 显 示 和 其 他 发 光 技 术 上 的 应 用 相 关 论 文 4 月 14 日 发 表 在 科 学 杂 志 网 站 上 据 负 责 该 项 研 究 的 加 拿 大 多 伦 多 大 学 迈 克 尔 赫 兰 德 和 王 治 斌 ( 音 译 ) 介 绍, 这 项 技 术 的 应 用 极 为 简 便, 只 需 在 现 有 标 准 工 业 化 OLED 的 电 极 材 料 氧 化 铟 锡 (ITO, 也 称 掺 锡 氧 化 铟 ) 上 增

14 加 一 层 一 个 原 子 厚 的 氯 元 素 涂 层 即 可 新 技 术 不 但 能 够 提 高 传 统 OLED 的 电 气 性 能, 还 能 省 去 在 传 统 OLED 上 大 量 应 用 的 多 种 昂 贵 涂 层 赫 兰 德 表 示, 在 氧 化 铟 锡 上 涂 上 一 层 一 个 原 子 厚 的 氯 并 非 难 事, 他 们 已 经 开 发 出 了 一 种 通 过 紫 外 线 辅 助 加 氯 的 技 术, 可 以 免 去 使 用 氯 气 过 程, 从 而 使 整 个 生 产 过 程 更 为 安 全 可 靠 据 研 究 人 员 介 绍, 长 期 以 来 OLED 都 以 高 效 闻 名, 但 在 提 高 亮 度 的 情 况 下 其 效 能 就 会 出 现 显 著 的 快 速 下 降 为 了 对 新 型 OLED 的 发 光 效 能 进 行 验 证, 研 究 人 员 将 这 种 Cl-OLED 与 传 统 的 OLED 进 行 了 对 比 测 试 结 果 发 现, 具 有 氯 原 子 涂 层 的 OLED 在 提 高 亮 度 后 可 以 避 免 效 能 下 降, 在 发 光 亮 度 非 常 高 的 情 况 下, 工 作 效 率 可 提 高 一 倍 多 加 拿 大 多 伦 多 大 学 材 料 与 工 程 学 系 教 授 吕 正 红 称, 除 提 高 发 光 效 能 外, 新 技 术 完 全 免 去 了 在 传 统 OLED 制 造 中 所 使 用 的 昂 贵 涂 层, 减 少 了 生 产 步 骤 和 设 备 以 及 生 产 线 的 安 装 调 试 成 本 这 有 效 地 降 低 了 OLED 的 生 产 成 本, 也 为 相 关 设 备 的 大 规 模 生 产 铺 平 了 道 路 他 相 信, 在 这 项 技 术 的 支 持 下,OLED 显 示 及 照 明 设 备 将 日 渐 普 及, 市 场 占 有 率 也 将 逐 步 提 高 ( 来 源 : 科 技 日 报 ) 可 降 解 纳 米 球 搭 载 细 胞 修 复 伤 口 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 4 月 17 日 报 道, 美 国 科 学 家 首 次 成 这 种 纳 米 纤 维 微 球 有 很 多 孔 隙, 使 营 养 物 质 很 容 易 进 入 其 功 制 造 出 可 生 物 降 解 的 新 型 聚 合 物, 这 种 聚 合 物 能 自 我 组 装 中, 而 且, 这 种 微 球 也 承 当 了 细 胞 基 质 的 功 能, 同 时 也 不 会 产 生 成 中 空 的 纳 米 纤 维 球, 当 将 这 种 纤 维 球 和 细 胞 一 起 注 射 入 伤 伤 害 细 胞 的 降 解 副 产 品 口 时, 纤 维 球 会 生 物 降 解, 而 细 胞 则 活 下 来 形 成 新 组 织 相 关 科 学 家 先 将 这 种 中 空 的 纳 米 纤 维 微 球 同 细 胞 结 合 在 一 起, 研 究 发 表 在 自 然 材 料 学 杂 志 网 络 版 上 (doi: / 随 后 将 其 注 射 入 伤 口, 当 这 些 仅 仅 比 其 携 带 的 细 胞 大 一 点 的 纳 nmat2999) 米 纤 维 球 在 伤 口 处 降 解 时, 其 携 带 的 细 胞 已 开 始 很 好 地 生 长, 该 技 术 研 发 人 美 国 密 歇 根 大 学 生 物 材 料 系 终 身 教 授 皮 特 因 为, 这 些 纳 米 纤 维 球 提 供 了 一 个 让 细 胞 茁 壮 生 长 的 环 境 皮 马 表 示, 这 种 纳 米 纤 维 球 能 模 拟 细 胞 的 自 然 生 长 环 境, 因 此 可 特 马 表 示, 这 是 科 学 家 首 次 制 造 出 能 够 注 入 体 内 的 复 杂 细 胞 作 为 细 胞 载 体 将 细 胞 送 到 伤 口 处, 这 是 组 织 修 复 领 域 的 重 要 进 基 质 在 对 实 验 鼠 进 行 测 试 的 过 程 中, 这 种 纳 米 纤 维 球 修 复 组 步 生 长 出 的 组 织 是 控 制 组 的 3 倍 到 4 倍 由 于 缺 乏 足 够 的 捐 赠 组 织 以 及 现 有 治 疗 受 损 软 骨 的 方 法 效 为 了 修 复 形 状 复 杂 或 怪 异 的 组 织 缺 陷, 能 被 注 射 入 体 内 的 果 有 限, 该 技 术 有 望 为 一 些 软 骨 受 损 患 者 带 来 福 音 目 前 修 复 细 胞 载 体 要 求 大 小 非 常 精 准, 而 且 尽 量 不 要 进 行 手 术 皮 特 马 受 损 软 骨 的 技 术 是 将 病 人 自 己 的 细 胞 直 接 注 入 病 人 体 内, 没 有 的 团 队 一 直 试 图 通 过 仿 生 方 法, 使 用 能 进 行 生 物 降 解 的 纳 米 纤 模 拟 该 细 胞 的 自 然 生 长 环 境 并 将 细 胞 运 送 入 体 内 的 载 体, 注 入 维 设 计 出 细 胞 基 质 - 在 细 胞 生 长 并 形 成 组 织 的 过 程 中 为 其 提 供 体 内 的 细 胞 稀 稀 拉 拉, 治 疗 效 果 因 此 并 不 乐 观 支 撑 的 一 套 系 统 ( 来 源 : 科 技 日 报 ) 美 国 研 发 出 几 乎 无 籽 的 新 品 橙 据 英 国 每 日 邮 报 近 日 报 道, 美 国 科 学 家 通 过 对 Kinnow 金 橘 进 行 诱 变 育 种 而 获 得 了 橙 子 新 品 种 K innowls(ls 表 示 籽 比 较 少 ) 新 品 橙 子 仅 有 2 粒 或 3 粒 籽, 远 远 少 于 一 般 橙 子 的 15 粒 到 30 粒 籽 新 橙 子 是 美 国 加 州 大 学 河 滨 分 校 的 科 学 家 在 过 去 10 年 中 研 发 出 的 第 8 种 新 柑 橘 类 水 果 该 研 究 团 队 的 成 员 之 一 加 州 大 学 河 滨 分 校 植 物 学 系 主 任 柑 橘 专 家 米 克 尔 鲁 斯 表 示,KinnowLS 的 个 头 仅 比 普 通 桔 子 大 一 点 点, 其 外 皮 薄 而 光 滑, 呈 深 橙 色 每 个 橙 子 有 10 到 11 瓣, 肉 质 多 且 味 道 甜 美, 将 会 广 受 喜 欢 甜 味 水 果 人 士 的 青 睐 鲁 斯 说 : 当 其 他 柑 橘 品 种 成 熟 到 和 KinnowLS 一 样 甘 甜 时, 它 们 的 其 他 品 质 会 下 降, 然 而,Kinnow 金 橘 和 KinnowLS 橙 都 不 会 出 现 这 种 情 况 鲁 斯 指 出,KinnowLS 的 另 一 个 诱 人 之 处 在 于, 其 成 熟 期 为 2 月 到 4 月 之 间, 能 承 受 炎 热 的 气 候, 因 此 可 以 种 植 在 加 州 的 沙 漠 地 区 这 种 橙 子 的 母 体 Kinnow 金 橘 于 1935 年 在 美 国 加 州 大 学 异 花 受 粉 培 育 而 成, 是 印 度 和 巴 基 斯 坦 旁 遮 普 邦 地 区 最 重 要 的 柑 橘 类 水 果, 在 此 处,Kinnow 金 橘 树 木 的 数 量 占 所 有 柑 橘 树 的 80% 科 学 家 计 划 在 6 月 份 将 这 种 新 橙 子 分 给 加 州 地 区 的 种 植 户 让 其 种 植, 不 过, 印 度 和 巴 基 斯 坦 的 种 植 户 可 能 还 需 要 等 上 几 年,KinnowLS 才 能 在 这 些 地 方 落 地 生 根 这 种 新 品 橙 子 有 望 5 年 内 出 现 在 超 市 的 货 架 上 ( 来 源 : 科 技 日 报 ) 10

15 石 墨 烯 能 有 效 传 导 电 子 自 旋 英 国 曼 彻 斯 特 大 学 教 授 安 德 烈 海 姆 (Andre Konstantin G e i m ) 与 其 同 事 因 制 成 石 墨 烯 而 荣 获 去 年 诺 贝 尔 物 理 学 奖 日 前, 他 和 同 事 又 在 新 一 期 美 国 科 学 (doi: / scinece ) 杂 志 上 报 告 说, 他 们 发 现 石 墨 烯 能 有 效 传 导 电 子 自 旋, 有 望 成 为 下 一 代 基 于 电 子 自 旋 的 电 子 元 件 材 料 目 前 的 电 子 元 件 基 本 上 都 是 利 用 电 子 具 有 电 荷 这 种 性 质, 电 荷 的 传 导 能 够 形 成 电 流 并 成 为 电 子 元 件 工 作 的 基 础 然 而, 电 子 还 具 有 另 一 种 被 称 作 自 旋 的 性 质, 如 果 能 够 加 以 开 发 利 用, 可 制 造 出 比 现 有 电 子 元 件 更 小 更 快 的 电 子 元 件 但 是, 寻 找 能 够 有 效 传 导 自 旋 的 材 料 成 为 一 个 难 题 海 姆 领 导 的 国 际 研 究 小 组 报 告 说, 他 们 发 现 如 果 给 石 墨 烯 施 加 一 个 特 殊 磁 场, 就 可 以 在 其 中 实 现 电 子 自 旋 的 传 导, 而 这 种 自 旋 流 具 有 成 为 下 一 代 电 子 元 件 工 作 基 础 的 潜 力 研 究 还 显 示, 在 石 墨 烯 中 产 生 的 自 旋 流 比 在 其 他 一 些 材 料 中 更 强 烈 并 且 更 易 控 制 海 姆 表 示, 本 次 研 究 提 供 了 一 个 新 的 机 制, 有 助 于 推 动 基 于 电 子 自 旋 的 下 一 代 电 子 元 件 的 研 发 石 墨 烯 是 从 石 墨 材 料 中 剥 离 出 来 的 由 碳 原 子 组 成 的 二 维 晶 体, 它 只 有 一 层 碳 原 子 的 厚 度, 是 目 前 世 界 上 最 薄 的 材 料 2004 年, 海 姆 与 同 事 康 斯 坦 丁 诺 沃 肖 洛 夫 制 成 石 墨 烯, 它 从 此 成 为 科 学 界 和 工 业 界 关 注 的 焦 点 ( 来 源 : 新 华 网 ) 美 国 中 情 局 档 案 解 密 隐 形 墨 水 配 方 美 国 中 央 情 报 局 近 日 公 布 了 一 批 解 密 文 件, 这 些 文 件 一 直 被 封 锁 了 近 一 个 世 纪 共 有 六 份 解 密 文 件 详 细 介 绍 了 1917 年 和 1918 年 美 国 海 军 情 报 局 所 使 用 的 间 谍 技 术, 其 中 包 括 隐 形 墨 水 的 制 作 方 法 这 些 文 件 自 从 形 成 后 就 从 未 再 见 天 日, 直 至 近 期 被 解 密 并 公 布 在 其 中 一 份 解 密 文 件 中, 一 名 匿 名 特 工 是 这 样 介 绍 某 种 绝 密 配 方 的, 经 过 试 验, 并 不 成 功 美 国 中 央 情 报 局 局 长 里 昂 - 帕 内 塔 解 释 说, 经 过 近 一 个 世 纪 后, 科 学 技 术 的 发 展 使 得 解 密 这 些 文 件 成 为 一 种 可 能 不 过 在 早 期, 政 府 为 了 维 护 国 家 安 全 必 须 将 其 对 公 众 保 密 中 央 情 报 局 发 言 人 马 丽 - 哈 夫 也 表 示, 近 年 来, 生 产 隐 形 墨 水 的 化 学 技 术 以 及 用 来 探 测 隐 形 墨 水 的 照 明 设 备 已 经 有 了 很 大 的 进 步 在 1917 年 10 月 30 日 的 一 封 信 中, 商 务 部 一 位 名 叫 海 因 泽 尔 曼 的 助 理 药 剂 师 介 绍 了 关 于 制 作 隐 形 墨 水 的 配 方, 并 警 告 称 这 些 配 方 可 能 会 对 钢 笔 产 生 很 强 烈 的 腐 蚀 作 用 ( 如,100 毫 升 的 水 中 加 入 3 克 溴 化 钾 和 同 样 数 量 的 硫 酸 铜 ) 在 第 一 次 世 界 大 战 中, 人 体 也 常 常 被 怀 疑 是 传 送 秘 密 消 息 的 载 体 一 本 专 门 为 邮 局 检 查 员 印 制 的 小 册 子 建 议, 反 间 谍 机 构 应 该 发 明 一 种 喷 雾 剂, 这 种 喷 雾 剂 可 以 让 隐 形 的 纹 身 现 形 在 第 一 次 世 界 大 战 中, 使 用 隐 形 墨 水 是 重 要 的 间 谍 技 术 之 一 两 份 用 法 语 写 于 1918 年 的 文 件 详 细 介 绍 了 德 国 人 调 制 隐 形 墨 水 的 方 法, 即 将 乙 酰 水 杨 酸 与 纯 水 混 合 另 一 种 方 法 就 是, 将 5 克 碘 化 钾 与 100 克 水 2 克 酒 石 酸 苏 打 水 氰 化 钾 和 普 通 墨 水 混 合 在 一 起 此 外, 还 有 其 他 更 传 统 的 方 法, 如 将 柠 檬 汁 与 钾 混 合 在 一 起, 这 是 美 国 革 命 战 争 中 最 常 用 的 方 法 之 一 ( 来 源 : 新 浪 科 技 ) 日 本 开 发 出 能 捕 捉 放 射 物 粉 末 日 本 研 究 人 员 19 日 宣 布, 他 们 开 发 出 一 种 能 有 效 捕 捉 溶 解 在 水 中 的 放 射 性 碘 铯 锶 等 并 使 之 沉 淀 的 粉 末 这 一 成 果 有 望 用 于 处 理 福 岛 第 一 核 电 站 的 高 放 射 性 污 水 日 本 金 泽 大 学 教 授 太 田 富 久 与 一 家 专 业 污 染 处 理 公 司 合 作 取 得 了 上 述 成 果 这 种 粉 末 是 将 天 然 沸 石 等 数 种 矿 物 和 一 些 化 学 物 质 混 合 在 一 起 制 成 的 研 究 人 员 用 没 有 放 射 性 的 铯 进 行 11

16 了 实 验 他 们 向 100 毫 升 浓 度 为 1 至 10ppm(ppm 指 百 万 分 之 几 ) 溶 有 铯 的 水 中 加 入 1.5 克 粉 末, 搅 拌 10 分 钟 后, 铯 几 乎 被 完 全 除 去 用 溶 有 碘 和 锶 的 水 进 行 实 验, 也 取 得 了 同 样 的 结 果 太 田 富 久 指 出, 无 论 是 否 有 放 射 性, 元 素 的 基 本 化 学 性 质 是 相 同 的, 因 此 这 种 粉 末 也 能 用 于 处 理 放 射 性 碘 铯 和 锶 福 岛 第 一 核 电 站 的 高 放 射 性 污 水 所 含 放 射 性 物 质 的 浓 度 据 估 计 在 10ppm 左 右 另 外, 放 射 性 碘 的 浓 度 即 使 达 到 100ppm, 用 这 种 粉 末 也 能 清 除 沸 石 中 有 大 量 与 铯 离 子 大 小 几 乎 相 同 的 孔, 这 种 孔 能 捕 捉 溶 解 在 水 中 的 铯 离 子 并 让 其 沉 淀 不 过, 单 靠 沸 石 还 不 够, 所 以 还 混 合 了 其 他 物 质 这 些 物 质 能 与 铯 离 子 发 生 化 学 反 应, 产 生 化 合 物 并 沉 淀, 从 而 提 高 捕 捉 放 射 性 铯 的 效 率 如 果 要 清 除 碘 和 锶, 只 要 在 粉 末 中 添 加 能 分 别 让 它 们 沉 淀 的 物 质 即 可 ( 来 源 : 新 浪 科 技 ) 巴 西 用 植 物 废 料 生 产 超 级 塑 料 据 巴 西 圣 保 罗 科 研 基 金 会 报 道, 圣 保 罗 州 立 大 学 农 艺 学 系 教 授 阿 尔 西 德 洛 佩 斯 莱 昂 主 持 的 一 项 研 究 项 目, 从 植 物 废 料 中 提 取 纤 维 制 造 出 新 一 代 超 级 塑 料, 这 种 塑 料 较 传 统 的 聚 乙 烯 具 有 重 量 轻 强 度 高 符 合 生 态 要 求 等 特 点 从 上 世 纪 90 年 代 起, 该 科 研 小 组 就 开 始 从 植 物 废 物 中 提 取 原 料, 包 括 菠 萝 香 蕉 椰 子 剑 麻 以 及 木 头 等 废 料 中 的 天 然 纤 维 素, 在 厘 米 与 毫 米 级 别 上 进 行 实 验 最 近 两 年 来, 他 们 进 行 了 纳 米 级 实 验, 发 现 这 种 纤 维 具 有 与 碳 纤 维 和 玻 璃 纤 维 相 似 的 强 度, 可 以 提 取 出 来 作 为 原 料 生 产 塑 料 其 产 品 与 传 统 的 以 石 油 和 天 然 气 为 原 料 生 产 的 塑 料 相 比, 具 有 强 度 和 持 久 性 方 面 的 优 势, 是 一 种 全 新 的 产 品 阿 尔 西 德 洛 佩 斯 教 授 说 : 这 种 纳 米 级 纤 维 的 机 械 特 性 大 大 增 强 用 这 种 纤 维 制 造 的 产 品 比 传 统 产 品 轻 30 倍, 强 度 增 加 3 到 4 倍 该 科 研 小 组 在 巴 西 Braskem 化 工 公 司 进 行 的 实 验 表 明, 向 该 公 司 生 产 的 聚 丙 烯 中 添 加 2% 的 纳 米 纤 维, 聚 丙 烯 的 强 度 增 加 了 50% 以 上 在 汽 车 的 保 险 杠 控 制 盘 齿 轮 箱 等 部 件 的 塑 料 注 塑 实 验 中, 加 上 0.2% 到 1.2% 的 纳 米 纤 维, 这 些 部 件 均 显 示 出 比 目 前 市 场 上 的 部 件 更 大 的 强 度 和 更 轻 的 重 量 ( 来 源 : 新 浪 科 技 ) 科 学 家 发 明 依 靠 光 照 自 我 修 复 新 型 塑 料 手 机 漂 亮 的 塑 料 外 壳 被 刮 擦 了 一 条 深 痕 怎 么 办? 将 来 也 许 不 用 更 换, 只 要 用 一 束 光 照 照 受 损 部 位, 擦 痕 就 会 消 失 瑞 士 弗 里 堡 大 学 科 学 家 在 最 新 一 期 英 国 自 然 (doi: /nature09963) 杂 志 上 报 告 了 一 种 具 有 神 奇 自 我 修 复 能 力 的 塑 料 与 塑 料 通 常 由 长 链 分 子 构 成 不 同, 这 种 塑 料 的 成 分 是 较 短 的 分 子 同 时, 塑 料 中 掺 杂 了 一 些 锌 离 子 和 镧 离 子, 这 些 离 子 把 这 些 较 短 的 分 子 连 成 长 链 锌 离 子 和 镧 离 子 的 特 点 是 能 够 吸 收 紫 外 线 当 这 种 新 型 塑 料 出 现 伤 痕 时, 只 需 要 用 紫 外 线 照 射 受 损 部 位, 这 一 局 部 就 会 受 热 融 化 并 自 动 修 复 损 伤 实 验 显 示, 在 一 块 厚 度 为 0.4 毫 米 的 新 型 塑 料 板 上 划 出 一 条 深 0.2 毫 米 的 痕 迹, 只 需 要 经 过 两 次 短 时 间 的 紫 外 线 照 射, 划 痕 就 会 消 失 ( 来 源 : 新 华 网 ) 美 培 育 新 型 转 基 因 家 蚕 可 吐 出 具 有 蛛 丝 性 能 的 超 级 蚕 丝 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 报 道, 美 国 的 一 组 研 究 人 员 日 前 宣 称, 他 们 成 功 培 育 出 了 一 种 转 基 因 家 蚕, 其 能 吐 出 含 有 蛛 丝 蛋 白 的 蚕 丝 纤 维, 比 天 然 蚕 丝 具 有 更 好 的 强 度 和 柔 韧 性, 可 在 医 疗 军 事 纺 织 等 领 域 发 挥 重 要 作 用 12

17 很 早 之 前 科 学 家 们 就 注 意 到 了 蛛 丝 的 优 良 性 能 : 在 力 学 强 度 上, 蛛 丝 纤 维 能 和 用 来 制 造 防 弹 衣 和 轻 型 头 盔 的 凯 夫 拉 尔 纤 维 相 媲 美, 其 所 含 牵 丝 蛋 白 的 强 度 比 钢 还 要 高 出 十 几 倍 ; 在 柔 韧 性 上, 蛛 丝 可 被 拉 伸 到 原 来 长 度 的 1 倍 到 1.5 倍 而 不 发 生 断 裂, 弹 性 极 佳 可 蜘 蛛 从 来 都 不 是 一 个 勤 奋 的 吐 丝 者, 天 然 蛛 丝 主 要 用 于 结 网, 产 量 极 低 此 外, 蜘 蛛 具 有 同 类 相 食 的 特 点, 无 法 大 规 模 养 殖, 而 吐 丝 能 手 家 蚕 就 能 很 好 地 解 决 这 一 问 题 美 国 圣 母 大 学 和 怀 俄 明 大 学 的 研 究 人 员 正 是 看 到 了 这 一 点, 数 年 前 就 开 始 了 转 基 因 家 蚕 的 研 究 负 责 该 项 研 究 的 圣 母 大 学 生 物 学 教 授 马 尔 科 姆 弗 雷 泽 发 现, 一 个 被 称 为 piggybac 转 座 子 的 遗 传 因 子 可 在 转 基 因 家 蚕 的 培 育 中 发 挥 重 要 作 用 这 种 遗 传 因 子 能 像 计 算 机 中 的 剪 切 粘 贴 操 作 一 样 改 变 原 有 基 因 的 结 构 和 排 序 配 合 使 用 锌 指 核 酸 酶 (ZFN) 技 术, 研 究 人 员 将 蛛 丝 蛋 白 基 因 插 入 到 了 家 蚕 的 基 因 中, 从 而 使 家 蚕 吐 出 与 蛛 丝 类 似 的 超 级 蚕 丝 据 了 解, 这 种 新 的 纤 维 目 前 还 尚 未 命 名, 与 天 然 蚕 丝 相 比, 这 种 新 纤 维 强 度 更 大 柔 韧 性 也 更 好 研 究 人 员 称, 如 果 在 插 入 蜘 蛛 基 因 前 将 蚕 的 部 分 DNA 敲 除, 生 产 出 的 超 级 蚕 丝 性 能 与 蛛 丝 将 更 加 接 近 由 于 该 技 术 已 经 为 量 产 进 行 了 改 进, 可 通 过 传 统 的 方 式 大 规 模 获 取 蚕 丝 研 究 人 员 相 信, 随 着 技 术 的 逐 步 完 善, 这 种 新 材 料 或 许 能 取 代 凯 夫 拉 尔 纤 维 生 产 出 强 度 更 好 更 柔 软 更 贴 身 的 防 弹 衣 ; 同 时 还 能 为 外 科 医 生 提 供 更 为 柔 软 结 实 的 手 术 缝 合 线 ; 而 在 未 来 的 某 一 天, 或 许 这 种 超 级 蚕 丝 还 能 用 来 制 成 既 柔 软 舒 适 又 结 实 耐 用 的 高 级 时 装 萝 卜 硫 素 有 助 肺 部 清 除 细 菌 美 国 研 究 人 员 在 人 类 及 小 鼠 身 上 的 试 验 显 示, 十 字 花 科 植 物 富 含 的 萝 卜 硫 素 有 助 肺 部 清 除 有 害 细 菌 美 国 约 翰 斯 霍 普 金 斯 大 学 研 究 人 员 4 月 13 日 发 表 报 告 说, 萝 卜 硫 素 能 激 活 一 种 名 为 NRF2 的 信 号 通 道 这 种 信 号 通 道 一 旦 不 能 发 挥 作 用, 人 体 巨 噬 细 胞 就 无 法 清 除 肺 部 的 死 亡 细 胞 及 外 来 细 菌, 从 而 使 肺 部 无 法 保 持 清 洁, 导 致 感 染 吸 烟 者 及 慢 性 阻 塞 性 肺 病 ( 慢 阻 肺 ) 患 者 的 巨 噬 细 胞 都 失 去 了 这 种 清 理 功 能 研 究 人 员 首 先 将 43 名 慢 阻 肺 患 者 的 巨 噬 细 胞 暴 露 于 两 种 细 菌 环 境 中, 其 中 一 种 环 境 下, 巨 噬 细 胞 不 能 发 挥 清 道 夫 作 用 ; 而 另 一 种 环 境 下, 巨 噬 细 胞 接 受 萝 卜 硫 素 治 疗 后,NRF2 通 道 得 以 激 活, 巨 噬 细 胞 分 辨 吞 噬 细 菌 的 能 力 也 得 到 修 复 研 究 人 员 随 后 培 育 了 两 组 分 别 暴 露 于 吸 烟 环 境 一 周 以 及 六 个 月 的 小 鼠, 它 们 的 肺 部 细 菌 均 开 始 增 多, 与 人 类 慢 阻 肺 患 者 症 状 类 似 利 用 萝 卜 硫 素 治 疗 小 鼠 后, 它 们 肺 部 的 细 菌 开 始 逐 步 得 到 清 理 研 究 人 员 发 现, 萝 卜 硫 素 似 乎 并 没 有 刺 激 小 鼠 产 生 更 多 巨 噬 细 胞, 而 是 增 强 了 现 有 巨 噬 细 胞 的 功 能 ( 来 源 : 新 华 社 ) 科 学 家 建 构 出 不 可 能 存 在 的 化 合 物 高 温 下 可 转 变 为 光 致 发 光 材 料 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 4 月 26 日 ( 北 京 时 间 ) 报 道, 加 拿 大 中 国 土 耳 其 德 国 科 学 家 组 成 的 科 研 小 组 报 告 称, 他 们 合 成 出 了 一 种 之 前 被 认 为 不 可 能 存 在 的 化 合 物 - 周 期 性 中 孔 硅 氢 化 合 物, 其 在 高 温 下 能 转 为 光 致 发 光 材 料, 可 广 泛 应 用 于 太 阳 能 设 备 等 设 备 中, 相 关 研 究 发 表 在 最 新 出 版 的 美 国 化 学 会 志 (JACS,doi: /jia11495x) 上 当 原 子 结 合 形 成 化 合 物 时, 必 须 遵 守 某 些 键 和 价 的 规 则, 因 此, 很 多 化 合 物 不 可 能 存 在 但 也 有 一 些 遵 循 键 和 价 规 则 的 13

18 化 合 物, 因 其 结 构 不 稳 定 也 被 认 为 不 可 能 存 在 科 学 家 在 一 个 含 水 的 酸 催 化 模 板 上 合 成 出 了 该 周 期 性 中 孔 硅 氢 化 合 物 (meso- HSiO 1.5 ), 其 由 一 个 类 似 蜂 巢 的 晶 格 结 构 组 成 从 理 论 上 讲, 这 种 结 构 中 的 中 孔 ( 蜂 巢 内 的 洞 ) 在 高 热 下 会 坍 塌, 其 结 构 会 因 此 变 得 非 常 不 稳 定 但 当 科 学 家 将 模 板 移 除 后 发 现, 这 种 不 可 能 存 在 的 化 合 物 在 300 摄 氏 度 下 仍 能 保 持 稳 定 科 学 家 认 为, 氢 键 效 应 和 空 间 效 应 ( 同 原 子 间 的 距 离 相 关 ) 使 中 孔 足 够 坚 硬, 让 该 材 料 在 模 板 移 除 后 仍 能 保 持 稳 定 该 团 队 的 领 导 者 加 拿 大 多 伦 多 大 学 化 学 系 教 授 杰 弗 瑞 厄 津 解 释 说, 这 种 特 性 同 模 板 无 关, 而 同 硅 氢 化 合 物 中 O 3 SiH 单 元 间 固 有 的 氢 键 有 关, 弥 散 于 孔 隙 壁 的 硅 烷 醇 (O 3 SiOH) 也 很 坚 硬, 足 以 给 该 化 合 物 提 供 充 足 的 机 械 强 度, 让 其 多 孔 性 毫 发 无 伤 科 学 家 还 发 现, 在 300 摄 氏 度 以 上 的 高 温 下, 这 种 中 孔 材 料 的 形 态 会 发 生 变 化, 转 变 为 光 致 发 光 材 料 - 光 致 发 光 硅 纳 米 晶 体, 科 学 家 可 将 其 内 嵌 于 硅 二 氧 化 硅 纳 米 复 合 材 料 内, 使 得 到 的 纳 米 复 合 材 料 保 持 住 其 周 期 性 的 多 孔 结 构 另 外, 该 纳 米 晶 体 的 光 致 发 光 性 质 能 通 过 改 变 热 处 理 方 法 得 以 控 制, 可 将 其 用 于 发 光 设 备 太 阳 能 设 备 和 生 物 传 感 设 备 的 研 制 中 厄 津 指 出, 也 可 用 周 期 性 中 孔 硅 氢 化 合 物 当 作 固 体 反 应 盒 子, 在 其 内 部 进 行 各 种 化 学 反 应, 制 造 出 无 数 新 材 料 最 新 发 现 是 科 学 界 的 惊 喜, 在 化 学 合 成 领 域, 我 们 永 远 不 应 该 说 不 可 能 ( 来 源 : 科 技 日 报 ) 科 学 家 利 用 病 毒 提 高 光 电 池 转 化 率 美 国 麻 省 理 工 学 院 的 研 究 人 员 日 前 成 功 利 用 病 毒 提 高 太 阳 能 电 池 能 量 转 化 效 率, 该 技 术 有 望 应 用 于 太 阳 能 电 池 生 产 研 究 报 告 发 表 在 新 一 期 的 自 然 纳 米 技 术 (doi: / nnano ) 上 图 片 来 源 :MIT/Matt Klug 碳 纳 米 管 一 直 是 科 学 家 试 图 应 用 于 太 阳 能 电 池 的 理 想 材 料, 它 可 以 提 高 电 池 的 电 子 收 集 效 率, 但 碳 纳 米 管 容 易 发 生 团 簇 导 电 性 不 均 匀, 这 又 使 得 碳 纳 米 管 的 效 果 反 而 降 低 科 学 家 在 这 项 研 究 中 注 意 到, 一 种 被 称 为 M13 的 转 基 因 病 毒 可 用 于 控 制 碳 纳 米 管 的 排 列, 让 碳 纳 米 管 变 得 分 散 不 会 团 簇 在 一 起, 从 而 避 免 电 流 因 为 碳 纳 米 管 而 发 生 短 路 他 们 将 这 种 病 毒 加 入 染 料 敏 化 太 阳 能 电 池 中 进 行 测 试, 发 现 电 池 能 量 转 化 率 从 8% 提 高 到 10.6% 这 样 的 变 化 是 很 显 著 的 通 过 进 一 步 研 究, 科 学 家 发 现 M13 病 毒 可 以 产 生 出 二 氧 化 钛 涂 层 并 包 裹 在 每 根 碳 纳 米 管 表 面 - 而 二 氧 化 钛 又 是 染 料 敏 化 太 阳 能 电 池 的 一 种 关 键 成 分, 且 M13 具 有 的 缩 氨 酸 可 固 定 碳 纳 米 管 的 空 间 位 置, 保 持 其 分 散 性 正 是 以 上 两 点 提 升 了 染 料 敏 化 太 阳 能 电 池 的 光 电 转 化 率 研 究 人 员 表 示 在 未 来 的 研 究 中, 电 池 的 能 量 转 化 率 还 能 得 到 进 一 步 提 高, 并 且 由 于 加 入 M13 病 毒 的 步 骤 很 简 单, 该 技 术 的 产 业 化 可 以 很 快 实 现 ( 来 源 : 科 学 网 ) 科 学 家 开 发 出 可 助 术 后 凝 血 新 型 纳 米 材 料 加 快 患 者 康 复 英 国 约 克 大 学 4 月 26 日 发 布 公 报 说, 该 校 研 究 人 员 开 发 出 一 种 能 帮 助 病 患 手 术 后 血 液 恢 复 凝 结 能 力 的 新 型 纳 米 材 料, 它 有 望 替 代 目 前 常 用 且 有 副 作 用 的 凝 血 药 物 在 一 些 手 术 中, 为 保 持 病 患 血 液 循 环 畅 通, 往 往 要 使 用 肝 素 等 抗 凝 剂 防 止 血 液 凝 结, 但 在 手 术 结 束 后, 又 需 要 恢 复 患 者 的 血 液 凝 结 能 力, 以 加 快 伤 口 愈 合, 因 此 又 要 用 其 他 药 物 来 中 和 肝 素 的 效 果, 如 鱼 精 蛋 白, 但 它 有 一 定 副 作 用 约 克 大 学 的 戴 维 史 密 斯 教 授 等 研 究 人 员 在 德 国 期 刊 应 用 14

19 化 学 (Angewandte Chemie)(doi: /anie ) 上 发 表 研 究 报 告 说, 他 们 研 发 出 一 种 与 鱼 精 蛋 白 在 结 构 上 类 似 的 纳 米 材 料, 实 验 显 示 它 可 以 很 好 地 中 和 肝 素 史 密 斯 说, 有 望 利 用 这 种 材 料 制 造 出 适 用 于 人 体 且 可 降 解 的 药 物, 它 不 仅 可 以 中 和 肝 素, 还 可 以 避 免 鱼 精 蛋 白 的 副 作 用, 加 快 患 者 的 手 术 后 康 复 ( 来 源 : 新 华 网 ) 科 学 网 站 关 注 中 国 优 秀 论 文 外 流 现 象 称 论 文 激 励 措 施 需 要 革 新 ; 中 国 科 学 家 持 乐 观 态 度 4 月 12 日, 科 学 网 站 刊 登 文 章, 就 中 国 科 协 科 技 期 刊 发 展 报 告 (2011) ( 以 下 简 称 发 展 报 告 ) 所 涉 及 的 我 国 优 秀 论 文 外 流 这 一 现 象 进 行 了 解 读 文 章 引 用 了 发 展 报 告 列 举 的 数 字 和 分 析, 称 虽 然 中 国 的 论 文 产 量 在 2007 年 就 已 位 居 世 界 第 二, 仅 次 于 美 国, 但 新 增 论 文 的 大 部 分 都 发 在 了 国 外 SCI 期 刊 上 文 章 认 为, 近 年 来, 中 国 政 府 以 各 种 奖 励 措 施 鼓 励 科 学 家 在 有 影 响 力 的 英 文 期 刊 上 发 表 论 文, 同 时, 中 国 许 多 大 学 渴 望 提 高 自 己 在 上 海 交 通 大 学 发 布 的 世 界 大 学 排 行 榜 上 的 排 名, 而 该 排 行 榜 又 倾 向 于 以 发 表 在 科 学 和 自 然 的 论 文 数 量 作 为 评 价 标 准 这 是 导 致 中 国 优 秀 论 文 外 流 的 因 素 之 一 如 若 不 进 行 改 革, 中 文 期 刊 将 更 难 留 住 优 秀 研 究 成 果 文 章 称 中 国 科 学 家 们 对 此 还 是 表 现 出 乐 观 态 度 文 章 援 引 中 国 科 学 院 上 海 药 物 研 究 所 研 究 员 王 明 伟 的 话 说 中 国 发 表 在 国 外 期 刊 上 的 文 章 数 量 增 长 了, 我 们 对 此 应 该 珍 视 而 不 应 该 只 是 批 评, 他 同 时 也 反 对 限 制 科 学 家 在 何 种 期 刊 上 发 表 论 文 的 任 何 做 法, 何 时 何 地 以 何 种 形 式 发 表 文 章, 取 决 于 科 学 家 自 己 ( 来 源 : 科 学 网 ) 科 学 家 研 发 新 自 动 血 液 分 析 芯 片 来 自 加 州 大 学 伯 克 利 分 校, 爱 尔 兰 都 伯 林 城 市 大 学 等 处 的 血 浆 中 的 细 胞, 就 能 在 10 分 钟 内 就 能 分 析 出 有 用 的 结 果, 这 种 研 究 人 员 发 表 了 一 种 新 型 的 微 流 控 芯 片 全 分 析 系 统 (lab-on-achip), 这 种 芯 片 可 以 在 几 分 钟 内 进 行 疾 病 诊 断, 这 种 具 有 小 的 廉 价 的 超 便 携 的 疾 病 检 测 设 备, 未 来 可 用 于 疾 病 检 测 领 域, 方 法 也 不 需 要 电, 机 械 或 化 学 反 应 即 可 工 作, 这 将 是 一 款 快 速 巧 便 携 廉 价 优 点 的 芯 片 未 来 也 许 能 用 于 疾 病 检 测 领 域 这 例 如 HIV 和 结 核 病 的 检 测 一 研 究 成 果 公 布 在 芯 片 实 验 室 (Lab on a Chip,2011,11, SIMBAS 是 一 种 塑 料 质 地 的 生 物 芯 片, 表 面 有 五 个 可 以 滴 ) 杂 志 上 入 血 液 样 品 的 入 口 样 品 滴 入 后, 较 重 的 血 红 细 胞 和 白 细 胞 沉 降 在 沟 的 底 部, 然 后 在 排 气 驱 动 的 方 式 下 流 入 芯 片 多 孔 装 置 内 气 体 分 子 的 流 动 是 通 过 将 装 置 置 于 真 空 密 封 包 装 中 驱 动 的 当 密 封 条 件 被 破 坏 时, 装 置 又 暴 露 于 大 气 环 境, 气 体 分 子 重 新 进 入 装 置 这 样 产 生 的 压 力 差, 使 得 血 液 流 进 芯 片 研 究 人 员 认 为 通 过 这 种 方 法 他 们 能 够 将 99% 的 血 细 胞 从 血 液 中 与 血 浆 分 离 开 他 们 演 示 了 将 5 微 升 的 血 液 样 品 滴 在 芯 片 的 入 口, 然 后 在 10 分 钟 内 就 能 读 出 生 物 素 水 平 的 结 果 这 种 方 法 具 有 小 巧 便 携 廉 价 的 优 点, 能 让 疾 病 检 测 可 以 像 妊 娠 试 验 那 样 简 单 廉 价, 这 无 疑 是 疾 病 检 测 领 域 的 一 项 领 导 这 一 研 究 的 是 加 州 大 学 伯 克 利 分 校 生 物 工 程 教 授 Luke 重 要 突 破, 可 以 用 于 HIV 和 结 核 病 的 检 测, 而 且 对 于 一 些 偏 远 P. Lee( 卢 克 李 ), 这 位 教 授 本 身 是 学 工 程 科 学 的, 曾 在 生 物 工 的 地 区 的 疾 病 检 测, 具 有 重 要 意 义 程 研 究 领 域 里 获 得 了 许 多 重 要 的 成 果, 比 如 利 用 一 种 纳 米 粒 子 除 此 之 外, 近 期 还 有 一 组 科 学 家 发 明 了 一 种 技 术, 只 需 采 集 技 术, 首 次 探 测 到 单 个 细 胞 内 生 物 分 子 的 动 力 反 应 机 制 这 项 相 当 少 量 的 血 液 便 能 够 完 成 目 前 大 部 份 的 血 液 分 析, 也 就 是 说 技 术 是 分 子 成 像 技 术 的 突 破, 并 将 对 细 胞 药 物 开 发 和 生 物 医 疗 只 需 要 扎 扎 手 指, 而 不 必 将 一 根 粗 粗 的 针 扎 进 我 们 手 臂, 便 能 诊 断 产 生 深 远 影 响 够 完 成 许 多 种 血 液 检 测 这 种 新 研 制 的 全 分 析 系 统, 即 Stand-alone self-powered 这 项 新 技 术 利 用 一 种 称 之 为 微 乳 剂 的 结 构, 这 种 不 会 和 水 integrated microf luidic blood analysis system(simbas) 是 溶 合 的 物 质, 能 够 精 确 地 控 制 定 量 的 液 体 到 指 定 的 位 置, 数 量 一 种 自 动 血 液 分 析 芯 片, 研 究 人 员 只 需 要 采 取 一 点 血, 然 后 分 离 级 可 达 pico(10-12 ) 的 程 度 测 试 样 本 会 在 芯 片 上 头 进 行 检 测, 15

20 最 终 的 结 果 会 透 过 无 线 讯 号 传 送 到 计 算 机 上 头, 因 此 也 能 够 减 少 人 为 污 染 的 可 能 性 研 究 团 队 最 终 的 目 标 希 望 能 够 制 造 出 方 便 手 持 的 设 备, 让 有 需 要 的 患 者 能 够 在 家 自 行 检 测 血 液 或 尿 液 同 时 新 的 技 术 也 能 够 减 少 等 候 样 本 分 析 的 时 间, 更 快 让 我 们 看 到 检 验 结 果 ( 来 源 : 生 物 通 ) 科 学 家 开 发 出 新 生 物 传 感 器 芯 片 斯 坦 福 大 学 的 研 究 人 员 开 发 出 一 款 新 的 生 物 传 感 器 芯 片, 能 显 著 加 速 药 物 开 发 的 过 程 此 款 芯 片 能 分 析 蛋 白 之 间 如 何 结 合, 有 助 于 评 估 潜 在 药 物 治 疗 的 效 果 和 可 能 的 副 作 用 此 项 成 果 发 表 在 4 月 10 日 的 自 然 纳 米 技 术 N a t u r e Nanotechnology 在 线 版 上 文 章 的 通 讯 作 者 是 斯 坦 福 大 学 材 料 科 学 和 工 程 学 系 的 王 善 祥 教 授 王 善 祥 教 授 1986 年 毕 业 于 中 国 科 技 大 学,1993 年 或 美 国 卡 内 基 梅 隆 大 学 机 电 系 博 士 学 位 他 的 研 究 方 向 是 磁 性 纳 米 技 术, 包 括 生 物 磁 性 传 感 磁 性 芯 片 新 的 磁 性 纳 米 颗 粒 磁 阻 材 料 等 等 他 已 经 发 表 了 100 多 篇 文 章, 并 拥 有 8 项 专 利 在 这 款 纳 米 传 感 器 上, 每 平 方 厘 米 阵 列 能 同 时 并 连 续 监 控 数 千 个 蛋 白 结 合 事 件 这 种 新 的 传 感 器 芯 片 比 现 有 芯 片 有 着 更 高 的 灵 敏 度, 且 能 更 快 提 供 结 果 文 章 的 通 讯 作 者, 斯 坦 福 大 学 材 料 科 学 和 工 程 学 王 善 祥 教 授 表 示 : 你 可 以 在 单 个 芯 片 上 放 上 数 千 甚 至 数 万 个 不 同 蛋 白, 并 运 行 蛋 白 结 合 实 验 纳 米 传 感 器 芯 片 的 优 势 在 于 两 方 面 首 先, 磁 性 纳 米 标 签 (nanotag) 与 待 研 究 的 蛋 白 结 合, 大 大 提 高 了 监 控 的 灵 敏 度 其 次, 研 究 人 员 开 发 出 一 种 分 析 模 型, 能 够 帮 助 他 们 根 据 仅 仅 几 分 钟 的 监 控 数 据 来 监 控 相 互 作 用 的 最 终 结 果 目 前 的 技 术 一 般 同 时 监 控 不 超 过 4 个 相 互 作 用, 且 过 程 需 要 几 小 时 此 研 究 小 组 在 几 年 前 曾 开 发 出 磁 性 纳 米 传 感 器 技 术, 并 在 微 量 的 小 鼠 血 液 中 检 测 到 癌 症 相 关 的 生 物 标 志 物 此 技 术 所 能 检 测 的 血 液 浓 度 为 其 他 技 术 的 千 分 之 一, 显 示 出 它 的 灵 敏 度 研 究 人 员 将 纳 米 标 签 与 待 研 究 的 特 定 蛋 白 结 合 当 带 标 签 的 蛋 白 与 纳 米 传 感 器 上 固 定 的 其 他 蛋 白 结 合 时, 磁 性 纳 米 标 签 改 变 了 纳 米 传 感 器 周 围 的 磁 场, 这 可 被 检 测 器 检 测 到 文 章 的 第 一 作 者 Richard Gaster 谈 到 : 我 们 正 在 寻 找 一 种 乳 腺 癌 药 物 我 们 的 目 标 是 药 物 与 乳 腺 癌 细 胞 中 的 目 标 蛋 白 尽 可 能 强 地 结 合 但 是 我 们 还 想 知 道 : 药 物 是 否 会 与 机 体 内 其 他 蛋 白 结 合 为 了 确 定 这 一 点, 研 究 人 员 将 乳 腺 癌 蛋 白 以 及 肝 肺 肾 及 其 他 组 织 的 蛋 白 固 定 在 纳 米 传 感 器 芯 片 上 随 后 加 入 结 合 了 磁 性 纳 米 标 签 的 药 物, 并 观 察 哪 些 蛋 白 与 药 物 结 合, 结 合 作 用 有 多 强 研 究 人 员 能 够 从 实 验 结 果 中 判 断 该 药 物 与 乳 腺 癌 细 胞 以 及 机 体 内 其 他 蛋 白 的 结 合 程 度, 并 判 断 该 药 物 可 能 的 副 作 用 据 王 教 授 介 绍, 此 纳 米 传 感 器 与 计 算 机 硬 盘 所 使 用 的 传 感 器 是 同 一 类 型, 很 容 易 扩 展 尽 管 目 前 每 平 方 厘 米 芯 片 上 有 超 过 1000 个 传 感 器, 但 他 相 信 以 后 能 扩 展 到 数 万 个 下 一 步, 他 们 打 算 将 此 技 术 与 一 种 正 在 开 发 的 药 物 结 合 他 认 为, 这 才 是 这 项 技 术 的 真 正 应 用 ( 生 物 谷 推 荐 原 文 出 处 :N a t u r e N a n o t e c h n o l o g y doi: /nnano ) 科 学 家 制 造 出 DNA 链 环 形 物 科 学 家 可 能 已 经 制 造 出 了 迄 今 为 止 最 复 杂 的 DNA 手 工 折 纸 : 仅 为 70 纳 米 高 的 一 个 微 型 3 维 花 瓶 5 年 来, 研 究 人 员 已 经 能 够 制 造 出 DNA 纳 米 结 构, 但 大 多 数 的 形 状 都 相 当 乏 味, 例 如 盒 子 或 多 边 形, 这 是 因 为 研 究 人 员 需 要 沿 着 DNA 的 格 钉 或 像 素 进 行 折 叠 在 4 月 1 4 日 发 表 于 美 国 科 学 ( d o i : / science ) 杂 志 网 络 版 上 的 一 篇 论 文 中, 研 究 人 员 描 述 了 16

21 一 种 新 的 折 纸 技 术, 即 用 不 同 半 径 的 DNA 链 形 成 的 环 形 物 研 究 人 员 将 这 些 环 形 物 堆 叠 起 来, 从 而 形 成 了 基 本 的 3 维 形 状, 随 后 嵌 入 交 叉 点 使 DNA 链 与 毗 邻 的 环 混 为 一 体, 最 终 将 这 一 结 构 连 在 一 起 他 们 希 望 这 个 花 瓶 ( 上 图 为 一 张 原 子 力 显 微 图 像 以 及 一 张 计 算 机 生 成 图 像 ) 能 够 用 于 医 学 研 究, 例 如 将 药 物 或 酶 投 递 到 身 体 的 特 定 部 位 ( 来 源 : 科 学 时 报 ) 美 国 部 分 肉 禽 制 品 细 菌 污 染 严 重 美 国 一 家 研 究 机 构 4 月 15 日 公 布 调 查 报 告 显 示, 美 国 上 市 销 售 的 部 分 肉 禽 制 品 细 菌 污 染 情 况 严 重, 并 且 其 中 半 数 以 上 细 菌 对 抗 生 素 产 生 了 耐 药 性 转 化 基 因 研 究 所 研 究 人 员 从 伊 利 诺 伊 州 佛 罗 里 达 州 加 利 福 尼 亚 州 亚 利 桑 那 州 以 及 首 都 华 盛 顿 的 26 家 商 店 中 抽 取 了 80 个 品 牌 的 136 种 肉 禽 样 品 他 们 发 现,47% 的 样 品 受 到 金 黄 色 葡 萄 球 菌 污 染 ; 样 品 所 含 细 菌 中,96% 至 少 对 一 种 抗 生 素 产 生 耐 药 性,52% 至 少 对 3 种 抗 生 素 产 生 耐 药 性 金 黄 色 葡 萄 球 菌 属 常 见 病 菌, 会 导 致 皮 肤 长 疮 和 丘 疹, 严 重 时 可 引 起 肺 炎 或 血 液 感 染 对 这 种 病 菌 引 起 的 感 染 常 用 青 霉 素 类 抗 生 素 甲 氧 西 林 治 疗, 大 部 分 情 况 下 很 有 效 但 有 些 金 黄 色 葡 萄 球 菌 菌 株 对 甲 氧 西 林 产 生 了 耐 药 性, 从 而 引 起 深 度 感 染, 导 致 严 重 甚 至 致 命 炎 症, 因 而 有 超 级 细 菌 之 称 研 究 人 员 表 示, 尽 管 受 细 菌 污 染 肉 禽 适 当 烹 饪 后 仍 可 安 全 食 用, 但 如 果 处 理 不 当, 存 在 危 及 消 费 者 健 康 的 风 险 细 菌 对 抗 生 素 产 生 耐 药 性 是 当 今 人 类 面 临 的 最 大 公 共 卫 生 威 胁 之 一 该 报 告 15 日 发 表 在 美 国 临 床 传 染 病 杂 志 上 ( 来 源 : 新 华 社 ) 科 学 家 开 发 细 胞 培 养 新 三 维 结 构 材 料 德 国 卡 尔 斯 鲁 厄 理 工 学 院 (KIT) 的 研 究 人 员 近 日 成 功 在 一 种 新 的 三 维 结 构 材 料 中 培 养 出 细 胞, 从 而 首 次 实 现 细 胞 粘 附 及 细 胞 形 状 的 三 维 精 确 控 制 研 究 报 告 发 表 在 最 新 出 版 的 先 进 材 料 上 目 前, 三 维 环 境 中 的 细 胞 培 养 所 采 用 材 料 多 是 由 琼 脂 糖 胶 原 纤 维 或 基 质 胶 制 成, 由 此 模 拟 出 的 真 实 三 维 环 境 也 让 细 胞 培 养 实 验 变 得 更 加 切 实 可 行 不 过 所 有 这 些 材 料 都 有 一 个 特 性 : 所 含 孔 径 混 杂, 大 小 不 一 由 此 带 来 的 一 个 后 果 是 : 很 难 从 结 构 和 生 化 角 度 对 实 验 结 果 进 行 表 征 在 这 项 研 究 中, 研 究 人 员 采 用 了 一 种 具 有 疏 蛋 白 (proteinrepellent) 性 的 柔 性 聚 合 物, 并 以 一 种 可 结 合 蛋 白 材 料 作 为 聚 合 物 的 盒 状 支 撑 点, 通 过 激 光 直 刻 法 (Direct Laser Writing Method) 制 作 出 一 种 特 殊 的 聚 合 物 支 架 这 种 支 架 的 疏 蛋 白 结 构 由 25 微 米 高 的 支 柱 组 成, 各 个 支 柱 之 间 通 过 细 棒 连 接, 连 接 点 高 度 不 一, 然 后 盒 状 支 撑 点 被 精 确 地 放 在 细 棒 中 间 当 含 有 粘 附 蛋 白 的 溶 液 浸 入 支 架 时, 蛋 白 只 会 与 盒 状 支 撑 点 相 结 合, 两 小 时 内, 个 体 细 胞 占 满 支 架, 且 只 粘 附 在 特 定 位 点 由 此, 通 过 改 变 支 撑 点 和 细 棒 的 位 置, 可 实 现 对 细 胞 形 状 的 三 维 控 制 ( 生 物 谷 推 荐 原 文 出 处 :Klein, F., Richter, B., Striebel, T., Fr a n z, C. M., Fr e y m a n n, G. v., We g e n e r, M. a n d Bast meyer, M., Two-Component Poly mer Scaffolds for Cont rolled Three-Dimensional Cell Cult u re. Advanced Materials, Volume 23, Issue 11, pages , March 18, 2011, DOI: /adma ) 17

22 化学通讯 图中的红色盒状物为具有蛋白结合能力的支撑点 细棒及其连接的支 柱均具有疏蛋白性 图片来源CFN 香烟采用简易包装或有助于控烟 英国研究人员利用眼球跟 踪技术完成的一项最新研究 显 们目光的移动和注意力变化情况 可以推测 如果消费者更多 示 如果香烟只采取简易包装 即去除烟盒上那些精美的广告 地注意到烟盒上的警示标志 由此而来的心理暗示可以带来一 和商标 消费者的目光就更容易被烟盒上的警示标志所吸引 定的行为变化 从这项研究结果看 这至少可以帮助那些不吸 由此带来的心理暗示有助控烟 烟者更加远离香烟 或是帮助不经常吸烟的人进一步降低吸烟 英国布里斯托尔大学 等机构研究人员在研究 上瘾行为的 频率 从而帮助整个社会控烟 学术刊物 成瘾 上报告说 他们利用先进的眼球跟踪技术分 在英国等许多国家 不允许做香烟广告 因此香烟生产商 析了人们在分别看到简装烟盒和精装烟盒时的目光转移情况 就想方设法将烟盒设计得精美诱人 以吸引消费者 虽然法律 结果显示 对于那些不吸烟和不经常吸烟的人来说 其目光更 规定 烟盒上还必须印有各种关于吸烟危害的警示标志 但它 容易被简装烟盒上的警示标志所吸引 但对于经常吸烟的人来 们时常不敌精美包装的吸引力 因此 英国政府今年3月宣布 说 香烟如何包装没有影响 将探讨强制香烟只能使用简易包装的可能性 这项研究为此提 研究人员马库斯 穆纳福说 眼球跟踪技术可以直接了解人 供了新的支持证据 来源 新华网 研究首次揭示细菌抗生素耐药化学机制 近日来自美国宾夕法尼亚州立大学化学系及生物化学和分 首次揭示了特异的菌株进化形成抗生素耐药性的详细化学机 子生物学系副教授Squire Booker 领导的研究小组在新研究中 制 新研究发现将推动科学家们开发出防治超级病菌感染的新 型药物 这一论文在线发表在4月28日的 科学 杂志上 在这篇文章中 研究小组将研究焦点集中在了近期进化的 一种超级病菌生成的蛋白质上 Booker解释说早在数年前 遗 传研究证实松鼠葡萄球菌进化生成了一种称为Cf r的新基因 Cf r基因编码蛋白在细菌形成抗生素耐药性中发挥了关键性的 作用 随后 研究人员又在金黄色葡萄球菌中发现了相同的基 因 金黄色葡萄球菌是寄居在人类鼻部和皮肤上的一种最常见 的细菌类型 是目前多种抗生素耐药性感染的主要原因 由于 这一基因通常定位于移动的DNA元件中 因此它能够轻易地从 非人类病原体进入到其他种类感染人类的细菌中 科学家们在美国 墨西哥 巴西 西班牙 意大利及爱尔 18 科学动态/化学通讯

23 兰 的 金 黄 色 葡 萄 球 菌 中 均 发 现 了 这 一 基 因, 证 实 它 能 有 效 促 使 细 菌 对 七 种 类 型 的 抗 生 素 产 生 耐 受, Booker 说 : 显 然, 带 有 这 一 基 因 的 细 菌 有 着 不 同 的 进 化 利 益 然 而 直 到 现 在, 科 学 家 们 对 于 这 一 基 因 编 码 蛋 白 质 影 响 细 菌 基 因 结 构 的 详 细 机 制 仍 不 十 分 清 楚 为 了 解 开 这 些 细 菌 耐 受 抗 生 素 的 化 学 奥 秘,Booker 和 他 的 研 究 小 组 针 对 Cfr 蛋 白 的 甲 基 化 功 能 进 行 了 研 究 所 谓 甲 基 化 是 指 通 过 特 异 的 甲 基 转 移 酶 催 化 作 用, 在 某 些 蛋 白 质 或 核 酸 的 特 殊 位 点 添 加 一 种 分 子 标 记 ( 甲 基 基 团 ) 的 化 学 修 饰 过 程 在 细 菌 中 核 糖 体 是 合 成 生 存 必 需 的 蛋 白 质 的 重 要 大 分 子 细 胞 器 多 种 抗 生 素 都 是 通 过 结 合 到 核 糖 体 上, 破 坏 其 正 常 功 能 从 而 杀 死 细 菌 的 研 究 人 员 发 现 RlmN 蛋 白 的 甲 基 化 作 用 可 促 使 细 菌 核 糖 体 发 挥 正 常 的 功 能 同 时 他 们 还 证 实 Cfr 蛋 白 具 有 与 RlmN 相 同 的 功 能, 但 两 种 蛋 白 在 核 苷 酸 上 添 加 甲 基 基 团 的 位 置 却 完 全 不 同 甲 基 化 修 饰 阻 断 了 抗 生 素 与 核 糖 体 的 结 合, 破 坏 了 抗 生 素 对 核 糖 体 的 效 应 RlmN 和 Cfr 添 加 甲 基 基 团 的 位 点 与 常 规 的 位 点 在 化 学 上 存 在 明 显 的 差 别, 这 些 位 点 用 常 规 的 化 学 方 法 通 常 无 法 进 行 甲 基 化 修 饰, Booker 说 : 我 们 对 新 发 现 感 到 非 常 的 兴 奋, 因 为 它 代 表 了 甲 基 化 作 用 的 一 种 全 新 化 学 机 制 由 此 我 们 现 在 能 清 楚 地 了 解 某 些 细 菌 进 化 形 成 抗 生 素 耐 受 的 相 关 机 制 Booker 表 示 下 一 阶 段 他 们 将 利 用 这 一 新 发 现 设 计 出 可 与 经 典 抗 生 素 结 合 作 用 的 化 合 物 现 在 我 们 了 解 了 一 些 细 菌 耐 受 几 种 抗 生 素 的 特 殊 机 制, 我 们 开 始 思 考 如 何 可 以 破 坏 这 一 过 程 从 而 确 保 抗 生 素 正 常 发 挥 作 用, Booker 说 ( 来 源 : 生 物 通 ) 三 位 华 人 学 者 当 选 2011 年 美 国 科 学 院 院 士 分 别 是 谢 晓 亮 叶 军 以 及 李 家 洋 5 月 3 日,2011 年 美 国 国 家 科 学 院 (NAS) 院 士 增 选 名 单 揭 晓, 本 次 共 新 增 院 士 72 名, 其 中 外 籍 院 士 18 名 至 此, 美 国 国 家 科 学 院 院 士 达 到 2531 人 值 得 一 提 的 是, 本 次 新 当 选 院 士 中 有 三 位 华 人 学 者 : 谢 晓 亮, 叶 军 和 以 及 李 家 洋 ; 其 中 李 家 洋 为 美 国 国 家 科 学 院 外 籍 院 士 谢 晓 亮 (Xie, X. Sunney), 男, 美 国 哈 佛 大 学 化 学 与 化 学 生 物 系 教 授, 北 京 大 学 长 江 特 聘 讲 座 教 授 ; 研 究 组 主 页 : bernstein.harvard.edu/pages/aboutprof Xie.html; 叶 军 (Ye, Jun) 男, 美 国 科 罗 拉 多 大 学 物 理 系 教 授, 美 国 国 家 标 准 和 技 术 局 (NIST) 与 科 罗 拉 多 大 学 联 合 建 立 的 实 验 天 体 物 理 实 验 室 (JILA) 研 究 员 ; 李 家 洋, 男, 中 国 科 学 院 院 士, 中 国 科 学 院 副 院 长, 中 国 科 学 院 遗 传 与 发 育 生 物 学 研 究 所 研 究 员 1982 年 初 获 安 徽 农 学 院 学 士 学 位,1984 年 获 中 国 科 学 院 遗 传 研 究 所 硕 士 学 位,1991 年 获 美 国 布 兰 代 斯 大 学 博 士 学 位, 同 年 进 入 美 国 康 乃 尔 大 学 汤 普 逊 植 物 研 究 所 从 事 博 士 后 研 究,1994 年 回 中 国 科 学 院 遗 传 研 究 所 工 作 该 研 究 组 的 研 究 方 向 为 高 等 植 物 生 长 发 育 与 代 谢 的 分 子 遗 传 学, 主 要 以 粮 食 作 物 水 稻 和 模 式 植 物 拟 南 芥 为 材 料, 研 究 植 物 激 素 (Auxin 和 Strigolactones) 的 合 成 途 径 与 作 用 机 理, 并 致 力 于 水 稻 的 分 子 品 种 设 计, 培 育 高 产 优 质 高 抗 高 效 新 品 种 2011 年 亚 洲 大 学 排 行 榜 揭 晓 香 港 科 技 大 学 居 首 北 大 清 华 分 列 第 13 和 16 位 根 据 英 国 高 等 教 育 调 查 公 司 QS 公 布 的 2011 亚 洲 大 学 最 佳 大 学 排 行 榜, 台 湾 共 有 11 所 晋 身 前 百 大, 台 湾 大 学 名 列 第 21, 排 名 与 2010 年 相 同 ; 香 港 科 技 大 学 勇 夺 第 1 名 这 是 QS 公 司 连 续 第 3 年 进 行 亚 洲 大 学 排 行 榜, 参 与 调 查 的 专 家 殷 斯 (Martin Ince) 曾 五 度 前 往 台 湾 访 问, 他 告 诉 台 媒 记 者, 台 湾 有 高 品 质 的 大 学,2011 年 整 体 表 现 比 2010 年 好, 其 中 以 台 大 最 为 突 出, 从 各 个 指 标 来 看, 具 有 世 界 级 大 学 水 准, 是 亚 洲 地 区 的 重 要 大 学 殷 斯 表 示, 香 港 的 大 学 因 为 多 以 英 语 教 学, 较 易 与 英 美 欧 等 学 校 接 轨, 国 际 化 程 度 高, 加 上 教 学 品 质 高, 外 国 教 职 员 及 学 生 也 多, 毕 业 生 广 获 雇 主 欢 迎, 前 10 名 大 学 中 就 有 3 所 来 自 香 港, 并 分 占 前 两 名 根 据 调 查,2011 年 亚 洲 前 20 名 最 佳 大 学 分 别 是 : 香 港 科 技 大 学 香 港 大 学 新 加 坡 国 立 大 学 东 京 大 学 香 港 中 文 大 学 国 立 首 尔 大 学 京 都 大 学 大 阪 大 学 日 本 东 北 大 学 (Tohok u University) 与 东 京 工 业 大 学 并 列 第 9; 韩 国 科 学 技 术 院 (Korea Advanced Institute of Science & Technology) 韩 国 浦 项 科 技 大 学 (Pohang University of Science And Technology) 北 京 大 学 名 古 屋 大 学 香 港 城 市 大 学 清 华 大 学 新 加 坡 南 洋 理 工 大 学 九 州 大 学 (Kyushu University) 与 韩 国 延 世 大 学 并 列 第 18; 第 20 名 是 北 海 道 大 学 殷 斯 指 出, 研 究 人 员 是 根 据 研 究 论 出 版 情 况 被 引 用 数 量 国 际 化 程 度 外 籍 教 职 员 与 学 生 人 数 交 换 学 生 人 数 毕 业 生 就 职 情 况 雇 主 评 价 等 指 标, 再 进 行 综 合 评 比 19

24 化学通讯 加拿大开发出平板式 纸张电话 原型 如纸薄可折叠 用塑料薄膜制成 原型装置的形状和尺寸为9.5厘米对角线长度 的长方形 其电子器件集成在一张非常薄而且柔韧性好的塑料 薄膜里 其屏幕为黑白显示 类似目前市场上电子图书阅读器 目前 该原型装置接受用户指令的方式既不是采用按键 也不 是触摸屏 而是用户以不同的方式弯曲它的各个角 以及来回 弯曲其边沿等多种方式发出指令 同时 用户还可以使用专用 笔在屏幕上书写发出指令 该装置主发明人洛尔 威尔特加表示 随着技术进步以及 成本下降 可以播放视频的高分辨率彩色屏幕和触摸屏幕技术 都可以得到应用 他认为 该技术将是一项划时代的进步 也许 将取代目前的电脑 但仍然需要至少五年以上才能投放市场 威尔特加还表示 虽然目前原型装置的成本在7000加元 但在 未来大规模生产后 成本将大大下降 加拿大女王大学人类媒体实验室近日开发出一种厚度与纸 由于最终市场化的产品价格并不昂贵 用户就可以同时拥 张一样的平板 式 纸张电话 原型装 置 目前 该原型装 置的 有不同尺寸大小的 纸张电话 装置 大的可以达到桌面大小 使用功能还不多 仅含电话 音乐播放 电子图书以及地图等功 收起时可以放在桌上 也可以放入包内 用户可以选择使用一 能 张塑料膜 也可以使用多张塑料膜 从事不同的工作 科学家预 据加拿大通讯社报道 该装置像一台可弯曲的iPhone 采 计 该装置最终能够折叠起来 人们可以四处携带 科学家开发新超导场效应晶体管 据美国物理学家组织网4月28日 北京时间 报道 美国科 作为所有现代电子设备基础的标准场效应晶体管内部 一 学家使用自主设计的 精确的原子逐层排列技术 构造出了一 个半导体材料将电流从设备一端的 源 电极运送至另一端的 个超薄的超导场效应晶体管 以洞悉绝缘材料变成高温超导体 耗 电极 一个薄的绝缘体则作为第三电极 门 电极负责控 的环境细节 发表于当日出版的 自然 doi /nat u re 制场效应晶体管 当在绝缘体上施加特定的门电压时 该门电 杂志上的该突破 将使科学家能更好地理 解高温 超导 极会打开或关闭 但没有已知的绝缘体能对抗诱导该酮酸盐内 性 加速无电阻电子设备的研发进程 部高温超导性所需的高电场 因此 标准场效应晶体管的设计 普通绝缘材料铜酸 盐在何种情况下从绝缘态跃 迁到超导 并不适用于高温超导场效应晶体管 态 这种跃迁发生时 会发生什么 这些问题一直困扰着物理学 博若维奇团队用一种能导电的液体电解质来分离电荷 当 家 探究这种跃迁的一种方法是 施加外电场来增加或减少该 朝电解液施加外电压时 电解质中的正电荷离子朝负电极移动 材料中的自由电子浓度 并观察其对材料负载电流能力的影响 负电荷离子朝正电极移动 但当到达电极时 离子会突然停止移 但要想在铜酸盐超导体中做到这一点 还需要构建成分始终如 动 就像撞到 南墙 一样 电极 墙 负载的等量相反电荷之 一的超薄薄膜以及高达100亿伏/米的电场 间的电场能超过100亿伏/米 美国能源部物理学家伊万 博若维奇 领导的布鲁克海文薄 新 研 制的超导场效 应晶 体 管中 高温 超导体化合 物 模 型 膜研究小组之前曾使用分子束外延技术制造出这种超导薄膜 镧-锶-铜-氧 的临界温度可达30开氏度左右 为其最大值的 该技术在一次制造一个原子层时还能精确控制每层的厚度 他 80% 是以前纪录的10倍 科学家可使用该晶体管来研究与高 们最近证明 用分子束外延方法制造出的薄膜内 单层酮酸盐 温超导性有关的物理学基本原理 能展示出未衰减的高温超导性 他们用该方法制造出了超薄的 超导场效应晶体管 20 超导场效应晶体管的应用范围很广泛 基于半导体的场效 应晶体管能耗大 而超导体没有电阻也无能耗 另外 原子逐层 科学动态/化学通讯

25 排 列 制 造 出 的 超 薄 结 构 也 使 科 学 家 能 更 好 地 使 用 外 电 场 来 控 制 超 导 性 博 若 维 奇 表 示, 这 仅 仅 只 是 一 个 开 始, 高 温 超 导 体 还 有 很 多 秘 密 有 待 探 寻, 随 着 其 神 秘 面 纱 逐 一 揭 开, 将 来 能 制 造 出 超 快 节 能 的 高 温 超 导 体 ( 来 源 : 科 技 日 报 ) 世 界 自 然 基 金 会 报 告 : 中 国 清 洁 能 源 技 术 产 值 世 界 第 一 世 界 自 然 基 金 会 定 于 5 月 9 日 发 布 一 份 报 告 报 告 说, 中 国 清 洁 能 源 技 术 的 产 值 超 过 640 亿 美 元, 居 世 界 第 一 丹 麦 清 洁 能 源 技 术 产 值 为 9 4 亿 美 元, 占 国 内 生 产 总 值 3.1% 按 这 一 比 例 计 算, 丹 麦 名 列 世 界 第 一, 中 国 以 1.4% 居 第 二 报 告 说,2008 年 以 来, 中 国 清 洁 能 源 技 术 产 值 年 增 长 77%, 美 国 年 增 长 28% 美 国 清 洁 能 源 技 术 年 产 值 450 亿 美 元, 占 国 内 生 产 总 值 0.3%, 这 一 比 例 名 列 世 界 第 17 世 界 自 然 基 金 会 经 济 学 专 家 唐 纳 德 波 尔 斯 说, 美 国 增 长 显 著, 但 无 法 与 中 国 相 比, 中 国 正 推 进 向 低 碳 经 济 过 渡 他 们 行 动 起 来, 认 识 到 这 是 个 增 长 点, 希 望 抓 住 它 报 告 数 据 基 于 再 生 能 源 风 力 涡 轮 机 保 温 设 备 节 能 照 明 等 技 术 和 产 品, 涉 及 38 个 经 济 体 德 国 比 利 时 和 立 陶 宛 的 清 洁 能 源 技 术 产 值 占 国 内 生 产 总 值 比 例 位 列 第 三 第 四 第 五 ( 来 源 : 新 华 网 ) 新 纳 米 管 传 感 器 能 检 测 到 单 个 爆 炸 物 分 子 还 能 检 测 出 属 于 硝 基 化 合 物 的 两 种 杀 虫 剂, 有 作 为 环 境 检 测 器 的 潜 力 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 5 月 10 日 ( 北 京 时 间 ) 报 道, 麻 省 理 工 学 院 研 究 人 员 研 发 出 一 种 超 级 灵 敏 的 新 型 探 测 仪, 将 检 测 爆 炸 物 的 能 力 推 进 到 一 个 分 子 的 最 后 极 限, 比 目 前 机 场 用 的 爆 炸 检 测 仪 灵 敏 很 多 相 关 论 文 发 表 在 本 周 美 国 国 家 科 学 院 院 刊 (PNAS,doi: /pnas ) 网 站 上 该 技 术 利 用 了 蜜 蜂 毒 液 中 一 种 称 为 bombolitins 的 蛋 白 质 片 段 研 究 人 员 将 这 种 蛋 白 质 片 断 涂 在 碳 纳 米 管 上 后 发 现, 这 些 肽 类 会 对 包 括 TNT 在 内 的 硝 基 芳 香 族 化 合 物 等 爆 炸 物 起 反 应 领 导 该 研 究 的 麻 省 理 工 学 院 化 学 工 程 副 教 授 迈 克 尔 斯 坦 诺 表 示, 新 纳 米 传 感 器 将 探 测 能 力 提 高 到 了 极 限, 能 在 室 温 室 压 下 检 测 到 单 个 爆 炸 物 分 子 斯 坦 诺 的 实 验 室 已 在 近 几 年 开 发 出 能 检 出 多 种 分 子 的 碳 纳 米 管 传 感 器, 这 些 分 子 包 括 硝 基 氧 化 物 过 氧 化 氢 神 经 毒 气 沙 林 等 这 种 传 感 器 利 用 了 碳 纳 米 管 天 然 荧 光 性 质, 一 旦 发 现 标 靶 分 子, 碳 纳 米 管 就 会 因 荧 光 强 度 改 变 而 出 现 闪 动 但 这 种 利 用 荧 光 强 度 的 传 感 器 容 易 受 到 周 围 光 线 的 影 响, 而 且 出 错 率 高 噪 音 大 为 了 避 免 上 述 缺 点, 新 爆 炸 物 传 感 器 从 工 作 原 理 上 对 原 有 碳 纳 米 管 传 感 器 进 行 了 改 进 同 样 都 是 利 用 碳 纳 米 管 的 天 然 荧 光 特 性, 但 新 传 感 器 利 用 的 是 碳 纳 米 管 与 标 靶 分 子 结 合 后 荧 光 波 长 的 改 变, 并 制 造 了 一 台 新 型 显 微 镜 来 读 取 这 些 裸 眼 无 法 看 到 的 波 长 变 化 信 号 每 种 纳 米 管 多 肽 组 合 会 对 不 同 的 硝 基 芳 香 族 化 合 物 起 反 应 用 涂 有 不 同 bombolitins 的 纳 米 管, 就 能 识 别 所 要 检 测 的 爆 炸 物 的 独 特 指 纹 此 外, 纳 米 管 还 能 检 测 出 爆 炸 物 在 环 境 中 分 解 的 产 物 比 如 TNT 会 在 环 境 中 分 解 变 成 其 他 分 子, 这 些 衍 生 分 子 也 能 被 识 别 出 来 斯 坦 诺 说, 我 们 需 要 的 是 一 个 能 检 测 整 个 反 应 网 络 和 次 第 衍 生 物 的 传 感 器 平 台, 而 不 仅 仅 是 某 一 种 研 究 证 实, 该 传 感 器 还 能 检 测 出 属 于 硝 基 化 合 物 的 两 种 杀 虫 剂, 因 此 有 作 为 环 境 检 测 器 的 潜 力, 将 来 甚 至 能 检 测 出 飘 在 空 气 中 的 任 何 分 子 此 外, 该 技 术 还 在 商 业 和 军 事 上 具 有 很 大 应 用 前 景 虽 然 我 们 还 不 能 将 这 种 检 测 器 安 装 在 地 铁 里 来 检 测 爆 炸 物, 但 新 传 感 器 已 经 突 破 了 自 身 的 瓶 颈 如 果 一 个 样 本 里 只 有 一 个 分 子, 只 要 你 让 它 进 入 传 感 器, 就 能 检 测 出 来 斯 坦 诺 说 ( 来 源 : 科 技 日 报 ) 21

26 新 方 法 或 有 助 测 定 饮 料 真 实 成 分 水 糖 和 焦 糖 色 素 是 大 多 数 软 饮 料 的 主 要 成 分, 然 而 一 些 天 然 饮 料 制 造 商 却 会 在 配 方 中 加 入 可 乐 果 提 取 物, 并 提 升 价 格 如 今, 意 大 利 的 研 究 人 员 开 发 出 了 一 种 方 法, 旨 在 测 试 这 些 高 价 的 可 乐 是 否 对 得 起 它 们 的 账 单 研 究 小 组 取 了 1 升 特 定 自 然 风 味 苏 打 品 牌 的 饮 料, 并 向 其 中 倒 入 了 上 百 万 个 小 珠 子 - 每 个 小 珠 子 上 都 涂 有 不 同 序 列 的 氨 基 酸 其 中 一 些 小 珠 子 会 与 软 饮 料 中 的 可 乐 果 蛋 白 紧 密 地 结 合 在 一 起 研 究 人 员 随 后 分 离 出 了 被 捕 获 的 蛋 白 质 并 对 它 们 进 行 了 鉴 定 当 研 究 小 组 用 相 同 方 法 处 理 1 升 可 口 可 乐 后 - 这 种 饮 料 并 未 在 配 方 中 宣 传 加 入 了 可 乐 果 - 并 没 有 发 现 蛋 白 质 信 号 研 究 人 员 在 5 月 6 日 出 版 的 蛋 白 质 组 学 研 究 期 刊 (doi: /pr ) 上 报 告 了 这 一 发 现 他 们 写 道, 这 项 技 术 将 帮 助 消 费 者 团 体 确 定 自 然 风 味 苏 打 或 其 他 饮 料 的 真 实 性 ( 来 源 : 科 学 时 报 ) 科 学 家 发 现 一 种 艾 滋 病 病 毒 抗 体 或 有 望 研 发 出 预 防 艾 滋 病 的 疫 苗 澳 大 利 亚 墨 尔 本 大 学 日 前 宣 布, 该 校 研 究 人 员 在 一 些 艾 滋 病 病 毒 携 带 者 身 上 识 别 出 一 种 艾 滋 病 病 毒 抗 体, 有 望 在 此 基 础 上 研 发 出 预 防 艾 滋 病 的 疫 苗 研 究 人 员 在 分 析 10 0 名 艾 滋 病 病 毒 携 带 者 血 液 样 本 时 发 现, 这 些 人 感 染 艾 滋 病 病 毒 后, 体 内 能 够 产 生 一 种 抗 体, 这 种 抗 体 可 促 使 人 体 免 疫 系 统 找 到 并 攻 击 艾 滋 病 病 毒, 从 而 不 会 发 病 领 导 这 项 研 究 的 墨 尔 本 大 学 教 授 斯 蒂 芬 肯 特 介 绍 说, 这 种 抗 体 不 能 起 到 治 愈 艾 滋 病 的 效 果, 但 如 果 人 们 在 感 染 艾 滋 病 病 毒 前 获 得 这 种 抗 体, 则 可 能 起 到 预 防 效 果 肯 特 表 示, 他 们 下 一 步 将 在 此 基 础 上 研 发 预 防 艾 滋 病 的 疫 苗 相 关 研 究 报 告 已 刊 发 在 美 国 国 家 科 学 院 学 报 (PNAS, DOI: /pnas ) 上 22

27 纳 米 天 线 将 光 转 化 为 电 流 一 用 于 光 电 探 测 的 光 学 天 线 二 极 管 表 示 出 一 Au 共 振 天 线 在 n 型 硅 的 基 片 上 一 种 新 的 装 置 具 有 2 种 功 用, 它 既 可 以 作 为 一 种 光 学 天 线 ( 它 可 收 集 和 聚 焦 光 线 ) 也 可 以 作 为 一 种 光 电 二 极 管 ( 它 可 将 光 转 换 为 电 子 电 流 ) 这 种 纳 米 尺 度 的 装 置 可 用 于 感 光 能 量 采 集 成 像 及 光 探 测 技 术 Mark Knight 及 其 同 事 在 一 个 硅 表 面 直 接 生 成 黄 金 纳 米 天 线 阵 列 当 长 波 长 的 光 线 碰 到 该 天 线 的 时 候, 它 会 激 发 出 在 靠 近 金 属 表 面 处 传 播 的 电 子 振 荡 波 ( 称 作 表 面 等 离 子 激 元 ) 这 些 被 激 活 的 电 子 接 着 会 跳 跃 金 - 硅 垒 并 被 截 留 在 硅 中, 它 们 在 硅 中 会 像 电 流 那 样 流 动 (Scinece,DOI: /science ) 用 于 光 电 探 测 的 光 学 天 线 二 极 管 表 示 出 Au 共 振 天 线 在 n 型 硅 的 基 片 上 新 SIV 疫 苗 进 展 对 HIV 的 启 示 慢 病 毒 (lentivir use) HIV 和 SI V 能 导 致 宿 主 患 上 获 得 性 免 疫 缺 陷 综 合 症 (AIDS), 且 能 有 效 地 躲 避 宿 主 免 疫 系 统 的 攻 击, 而 且 感 染 一 旦 站 稳 脚 跟, 就 很 难 通 过 免 疫 机 制 得 以 遏 制 然 而, 在 病 毒 传 播 和 大 规 模 复 制 之 前, 宿 主 黏 膜 暴 露 在 病 毒 几 天 之 后, 在 感 染 的 初 始 阶 段, 病 毒 可 能 更 容 易 受 免 疫 系 统 的 控 制 研 究 人 员 发 现, 含 有 恒 河 猴 细 胞 巨 化 病 毒 (R hcm V) 的 SIV 疫 苗, 能 在 恒 河 短 尾 猴 潜 在 的 SIV 复 制 位 点 上, 建 立 起 长 期 持 续 性 的 高 效 的 SIV 特 异 性 的 效 应 记 忆 性 T 细 胞 (EMT) 免 疫 反 应, 并 能 在 病 毒 突 破 黏 膜 屏 障 之 后 的 初 期, 严 格 地 控 制 高 致 病 性 的 SI V M AC239 感 染 对 24 只 恒 河 短 尾 猴 只 接 受 R hcmv 载 体 疫 苗 或 者 先 进 行 腺 病 毒 5(Ad5) 载 体 疫 苗 接 着 再 进 行 RhCMV 病 毒 载 体 疫 苗 的 实 验 当 中,13 只 猴 子 显 示 出 在 感 染 初 期 对 SI V 的 完 全 控 制 (SI V 降 到 不 能 检 测 的 水 平 ), 且 其 中 12 只 猴 子 能 得 到 长 期 ( 不 少 于 一 年 ) 的 免 疫 保 护, 而 在 只 接 受 DNA/Ad5 疫 苗 的 9 只 猴 子 当 中, 没 有 一 只 猴 子 能 控 制 SIV 感 染 这 一 结 果 的 特 征 性 在 于 : 血 浆 病 毒 血 症 基 本 上 消 失 的 临 时 性 和 暂 时 性 (occasional blip): 血 液 和 淋 巴 结 单 核 细 胞 中 与 细 胞 相 关 联 的 病 毒 含 量 显 著 性 地 下 降 到 不 能 被 检 测 的 水 平 ; 效 应 位 点 CD 4+ 记 忆 性 T 细 胞 没 有 耗 尽 ;SIV 中 Env 蛋 白 特 异 性 的 抗 体 没 有 受 到 诱 导 或 者 刺 激 ; 接 受 RhCMV 载 体 疫 苗 之 后, 没 有 发 生 T 细 胞 免 疫 反 应 受 到 SIV 中 Vif 蛋 白 诱 导 后 又 丢 失 的 现 象 在 疫 苗 阶 段, 获 得 的 免 疫 保 护 与 该 阶 段 SIV 特 异 性 的 CD 8+ T 细 胞 最 高 强 度 的 免 疫 反 应 相 关 联, 而 且 在 没 有 发 生 记 忆 性 T 细 胞 免 疫 反 应 的 情 况 下 也 能 产 生 显 然,RhCMV 载 体 疫 苗 对 SIV 的 控 制 不 受 CD 8+ 或 CD 4+ 淋 巴 细 胞 耗 尽 的 影 响, 而 且 对 恒 河 猴 的 验 尸 结 果 表 明 采 用 超 灵 敏 的 检 测 技 术 在 其 检 测 极 限 下 也 只 能 偶 尔 检 测 与 细 胞 相 关 联 的 病 毒, 这 些 观 察 表 明 存 在 最 终 将 病 毒 完 全 清 除 的 可 能 性 因 此, 采 用 能 在 宿 主 长 时 间 持 续 存 在 的 病 毒 载 体, 比 如 CMV, 以 及 与 它 们 相 关 的 EMT 免 疫 反 应 可 能 对 开 发 出 一 种 有 效 HIV/AIDS 疫 苗 有 着 非 常 重 要 的 贡 献 HIV, 绿 色 显 示, 从 淋 巴 细 胞 出 芽 生 长 出 自 Wikimedia Commons 猴 免 疫 缺 陷 病 毒 (simian immunodeficiency virus, SIV) 是 人 类 免 疫 缺 陷 病 毒 (human immunodeficiency virus, HIV) 的 动 物 模 型 2011 年 5 月 11 日 发 布 的 Nat u r e 杂 志 的 研 究 论 文 Profound early control of highly pathogenic SIV by an effector memory T-cell vaccine, 发 现 在 接 受 测 试 的 恒 河 猴 当 中, 一 种 新 的 猴 免 疫 缺 陷 病 毒 (simian immunodef iciency virus, SIV) 疫 苗 能 控 制 其 中 一 半 猴 子 的 SIV 病 情 该 疫 苗 利 用 一 种 在 体 内 一 直 都 保 持 潜 伏 状 态 的 病 毒, 使 得 T 细 胞 处 于 激 活 状 态 从 而 准 备 迎 击 入 侵 的 病 毒 加 州 大 学 戴 维 斯 分 校 病 理 学 者 Peter Barry 认 为, 这 绝 对 是 一 个 巨 大 的 进 展, 尽 管 疫 苗 还 有 进 一 步 优 化 的 空 间, 但 是 能 够 获 得 50% 的 控 制 率 是 非 常 了 不 起 的 科 学 家 们 一 直 努 力 开 发 一 种 有 效 的 对 抗 SIV 和 HIV 的 疫 苗, 部 分 是 由 于 这 两 种 病 毒 在 体 内 传 播 非 常 快, 而 且 很 容 易 发 生 变 异 来 逃 避 宿 主 的 免 疫 防 御 体 系 以 前 开 发 出 来 的 疫 苗 是 将 HIV 23

28 抗 原 编 码 到 一 种 腺 病 毒 (adenovir us) 当 中, 然 而 由 于 载 体 腺 病 毒 寿 命 短, 疫 苗 产 生 的 记 忆 性 T 细 胞 容 易 撤 退 到 淋 巴 结 以 等 待 另 一 轮 病 毒 攻 击 也 是 基 于 此,2007 年 在 人 类 身 体 上 进 行 的 STEP 疫 苗 测 试 最 终 失 败 了 俄 勒 冈 卫 生 科 学 大 学 的 免 疫 学 者 Louis Picker 认 为, 在 这 种 情 形 下,T 细 胞 对 入 侵 的 HIV 感 染 反 应 太 慢, 当 T 细 胞 离 开 淋 巴 结 扩 增 并 分 化 为 能 抗 击 病 毒 的 效 应 T 细 胞 (effector T-cell) 时,HIV 已 经 进 行 大 量 传 播 而 难 以 控 制 他 还 假 定, 如 果 想 得 到 有 效 的 HIV 疫 苗, 就 必 须 在 病 毒 一 进 入 体 内, 也 就 是 它 最 容 易 受 攻 击 的 时 候,HIV 疫 苗 就 应 当 持 续 地 刺 激 人 体 的 免 疫 防 御 体 系 来 攻 击 入 侵 的 病 毒 为 了 证 实 这 一 假 设,Picker 和 他 的 同 事 们 通 过 基 因 工 程 手 段 将 SIV 抗 原 引 入 细 胞 巨 化 病 毒 (cytomegalovir us, CMV) 当 中, 其 中 CM V 是 一 种 潜 伏 性 病 毒, 能 在 体 内 长 期 无 症 状 地 潜 伏 研 究 人 员 给 24 只 恒 河 短 尾 猴 (rhesus macaque) 注 射 疫 苗, 一 年 多 时 间 之 后, 用 SIV 去 感 染 它 们, 结 果 13 只 猴 子 在 感 染 初 始 阶 段 就 控 制 SIV, 能 将 血 液 当 中 的 SIV 快 速 地 降 到 不 能 检 测 出 的 水 平 几 个 月 之 后, 病 毒 在 这 13 只 猴 子 身 上 再 度 出 现, 其 中 12 只 猴 子 能 再 次 攻 击 SIV, 将 血 液 SIV 水 平 降 下 来 美 国 FDA 免 疫 调 节 实 验 室 主 管 Ira Berkower 认 为, 疫 苗 这 种 保 护 模 式 - 病 毒 水 平 上 升 马 上 就 降 下 来, 而 不 是 保 持 在 基 线 水 平 - 能 有 效 地 控 制 病 毒, 尽 管 该 疫 苗 不 能 阻 止 病 毒 感 染, 但 是 它 能 将 病 毒 含 量 降 到 几 乎 不 能 检 测 出 的 水 平, 因 此 如 果 免 疫 系 统 一 旦 受 到 免 疫 抑 制 或 功 能 减 弱, 病 毒 将 会 布 满 全 身 再 者, 美 国 国 家 卫 生 研 究 院 癌 症 研 究 中 心 的 逆 转 录 病 毒 学 者 Genoveffa Franchini 认 为, 尽 管 CMV 能 在 体 内 持 续 存 在 可 能 会 提 高 疫 苗 的 有 效 性, 病 毒 载 体 本 身 也 可 能 是 一 个 安 全 隐 患, 因 为 它 也 有 可 能 破 坏 体 内 免 疫 系 统 因 此 对 一 种 要 求 慢 性 病 毒 载 体 在 某 个 体 一 生 当 中 都 能 持 续 存 在 的 疫 苗 而 言, 要 能 满 足 所 有 的 安 全 条 件 是 非 常 困 难 的 Berkower 认 为, 鉴 于 美 国 55 岁 以 上 的 人 口 中 有 50% 的 人 体 内 已 经 存 在 潜 伏 性 CMV, 人 们 可 以 在 已 经 感 染 HIV 的 人 体 当 中 进 行 测 试, 看 看 人 体 内 病 毒 载 体 是 否 会 产 生 免 疫 原 性, 但 是 就 现 在 而 言, 必 须 确 保 疫 苗 对 每 个 人 有 足 够 的 安 全 性 P i c k e r 和 他 的 研 究 团 队 当 前 正 在 设 计 一 种 安 全 性 得 到 提 高 的 和 低 致 病 性 的 载 体 CM V Picker 认 为, 很 有 希 望 得 到 一 种 对 人 类 有 益 的 安 全 的 病 毒 载 体 ( 来 源 : 生 命 科 学 论 坛 towersimper 博 文 : pace&uid=139460&do=blog&id=90237) 生 物 谷 推 荐 论 文 出 处 :N a t u r e ( 2 011) d o i : / nature10003 科 学 家 用 石 墨 烯 合 成 新 型 碳 材 料 可 实 现 超 级 能 量 存 储 德 克 萨 斯 大 学 奥 斯 汀 分 校 机 械 工 程 系 材 料 科 学 与 工 程 教 授 Rodney S. Ruoff 领 导 的 科 研 团 队 成 功 制 备 出 一 种 由 石 墨 烯 衍 生 出 的 新 型 三 维 多 孔 碳 材 料 利 用 该 材 料 作 为 电 极 组 装 成 的 超 级 电 容 器, 其 能 量 密 度 可 达 到 铅 酸 电 池 的 水 平, 同 时 还 保 持 超 级 电 容 器 固 有 的 高 功 率 输 出 和 极 快 的 充 电 速 度, 有 望 应 用 于 电 动 汽 车 以 及 解 决 风 能 太 阳 能 等 间 歇 性 能 源 的 存 储 问 题 这 项 工 作 主 要 是 由 该 研 究 小 组 的 博 士 后 研 究 员 朱 彦 武 博 士 及 合 作 者 来 完 成, 于 5 月 12 日 发 表 在 科 学 (S c i e n c e D O I : / s c i e n c e ) 杂 志 的 在 线 预 印 版 本 ScienceXpress 上 该 小 组 的 另 一 位 博 士 后 蔡 伟 伟 博 士 也 参 与 了 此 项 研 究 这 一 发 现 意 义 深 远 : 它 有 望 使 超 级 电 容 器 存 储 的 电 能 大 大 增 加 至 电 池 的 水 平, 将 成 为 电 化 学 储 能 设 备 和 其 他 许 多 前 所 未 有 的 研 究 领 域 的 一 个 里 程 碑 在 电 化 学 储 能 设 备 中, 超 级 电 容 器 被 比 喻 为 百 米 运 动 员, 其 能 量 转 移 速 度 和 效 率 都 非 常 高, 但 是 通 常 储 存 的 电 能 少 ; 而 电 池 更 像 是 马 拉 松 运 动 员, 具 有 较 高 的 能 量 存 储 能 力, 充 放 电 速 度 虽 然 慢 但 较 稳 定 我 们 合 成 的 新 型 碳 材 料 像 海 绵 一 样 具 有 大 量 的 纳 米 级 微 孔, 其 比 表 面 积 达 到 了 3100 平 方 米 每 克 ( 两 克 此 种 材 料 的 表 面 积 就 和 一 个 美 式 橄 榄 球 场 的 大 小 相 当 ), 它 的 导 电 性 也 比 一 般 材 料 高 得 多 Ruoff 教 授 说, 而 且 合 成 这 种 多 孔 碳 材 料 的 过 程 比 较 简 单, 很 容 易 实 现 其 工 业 化 生 产 当 我 们 发 现 这 种 单 原 子 厚 度 的 新 型 碳 材 料 用 作 电 极 时 表 现 出 的 优 越 性 能 后, 我 们 意 识 到 这 个 研 究 方 向 这 种 三 维 多 孔 网 状 结 构 的 碳 材 料, 很 可 能 是 作 为 超 级 电 容 器 的 最 佳 电 极 材 料 该 校 工 程 学 院 院 长 Gregory L. Fenves 评 论 说, Ruoff 和 24

29 他 的 科 研 团 队 给 我 们 诠 释 了 在 面 对 重 大 挑 战 时 什 么 才 是 真 正 的 创 新 性 这 个 团 队 的 研 究 者 已 经 找 到 了 一 种 提 高 超 级 电 容 器 能 量 存 储 效 率 的 有 效 方 法 该 团 队 的 合 作 者 包 括 德 克 萨 斯 大 学 达 拉 斯 分 校 的 研 究 人 员 布 鲁 克 海 文 国 家 实 验 室 的 科 研 工 作 者 以 及 佛 罗 里 达 美 国 康 塔 仪 器 公 司 的 工 作 人 员 美 国 化 学 文 摘 社 化 学 文 献 实 现 自 定 义 选 项 合 成 检 索 美 国 化 学 文 摘 社 日 前 宣 布, 其 开 发 的 化 学 文 献 检 索 工 具 SciFinder 新 增 的 功 能 模 块 SciPlanner 可 让 科 学 家 快 速 锁 定 合 成 选 项 据 悉, 新 增 模 块 可 使 用 户 自 定 义 检 索 路 线 用 户 可 按 最 有 用 的 方 式 组 织 检 索 结 果, 整 合 多 个 文 件 中 的 物 质 反 应 实 验 步 骤 等 据 介 绍,SciFinder 是 一 个 化 学 文 献 检 索 软 件, 能 提 供 最 全 面 的 化 学 物 质 与 反 应 的 信 息 汇 总 目 前, 全 球 财 富 500 强 和 1800 多 所 高 校 都 使 用 该 软 件 辅 助 研 究 美 国 化 学 文 摘 社 市 场 营 销 副 总 裁 Ch r ist i ne McCue 说 : SciPlanner 让 科 学 家 们 按 照 自 己 喜 欢 的 方 式 对 研 究 结 果 进 行 综 合 分 析, 从 而 充 分 利 用 美 国 化 学 文 摘 社 提 供 的 权 威 内 容, 更 好 地 帮 助 他 们 创 建 研 究 合 成 路 线, 并 迅 速 作 出 决 策 日 前, 美 国 化 学 学 会 的 分 支 机 构 美 国 化 学 文 摘 社 (CAS) 推 出 了 一 个 全 新 的 免 费 网 络 资 源 - Common Chemistry 网 站 这 一 新 资 源 可 以 让 普 通 化 学 爱 好 者 或 在 校 学 生 通 过 网 络 方 便 地 查 找 化 学 物 质 信 息, 使 化 学 信 息 检 索 变 得 不 再 神 秘 根 据 中 国 互 联 网 信 息 中 心 (C N N IC) 发 布 的 报 告, 截 至 2008 年 年 底, 中 国 网 民 的 数 量 已 达 到 了 2.98 亿, 而 其 中 64.6% 都 将 互 联 网 作 为 首 选 信 息 查 询 工 具 对 于 广 大 对 化 学 知 识 有 兴 趣 的 普 通 网 民 而 言,Common Chemistry 的 出 现 将 为 化 学 信 息 网 络 检 索 在 中 国 的 进 一 步 普 及 起 到 积 极 的 推 动 作 用 Common Chemistry 包 含 约 7800 种 应 用 广 泛 的 化 学 物 质 以 及 元 素 周 期 表 上 的 所 有 118 种 元 素 在 CAS 数 据 库 中, 这 些 物 质 的 引 用 次 数 高 达 1000 次 或 更 多 比 如 说,Common Chemistry 中 的 化 学 物 质 包 括 众 所 周 知 的 咖 啡 因 过 氧 化 苯 甲 酰 ( 治 疗 痤 疮 ) 氯 化 钠 ( 食 盐 ) 等 任 何 人 都 可 以 根 据 CAS 登 记 号 或 化 学 名 称 轻 松 地 搜 索 并 确 认 该 物 质 的 详 细 内 容,CAS 登 记 号 化 学 名 称 或 别 名 分 子 式 化 学 结 构, 有 些 还 可 提 供 交 互 式 的 维 基 百 科 链 接 CAS 营 销 副 总 裁 Christine McCue 说, 浏 览 者 也 可 以 利 用 社 交 媒 体 工 具 将 页 面 制 作 成 网 页 书 签 Common Chemist r y 能 让 使 用 者 获 得 最 常 见 或 最 受 关 注 化 学 物 质 的 相 关 信 息 对 化 学 物 质 而 言,CA S 登 记 号 是 全 球 公 认 的 使 用 最 广 泛 的 并 且 唯 一 的 标 志 符 号 完 整 的 CA S REGISTRYSM 数 据 库 中 包 括 4600 多 万 种 有 机 / 无 机 物 质 据 了 解,Common Chemistry 数 据 库 将 定 期 更 新 并 添 加 维 基 百 科 链 接 利 用 先 进 的 搜 索 和 分 析 技 术,CAS 将 这 些 数 据 库 进 行 整 合, 为 科 学 研 究 和 发 现 提 供 最 完 整 的 交 叉 链 接 的 高 效 数 字 信 息 平 台 ( 来 源 : 科 学 时 报 ) 新 研 制 精 细 纤 维 具 有 二 极 管 功 能 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 近 日 报 道, 二 极 管 是 现 代 电 子 设 备 中 的 核 心 元 件, 麻 省 理 工 学 院 研 究 人 员 成 功 制 造 出 一 种 具 有 二 极 管 功 能 的 精 细 纤 维, 并 提 供 了 一 种 将 普 通 自 旋 半 导 体 材 料 拉 成 纤 维 的 工 艺 技 术, 有 望 给 未 来 的 高 精 电 子 设 备 和 光 子 设 备 开 辟 一 条 制 造 新 途 径 该 研 究 发 表 在 近 日 出 版 的 美 国 国 家 科 学 院 院 刊 (PNAS,doi: /pnas ) 上 新 材 料 拉 成 复 合 纤 维 目 前 在 宽 带 通 讯 领 域, 大 部 分 光 纤 用 纤 维 拉 丝 技 术 来 生 产, 但 这 些 技 术 会 受 到 材 料 的 限 制, 只 有 在 合 适 温 度 下 才 能 将 所 用 材 料 拉 成 丝 而 新 研 究 展 示 了 在 拉 丝 过 程 中 将 新 材 料 合 成 复 合 纤 维 的 方 法, 包 括 那 些 熔 点 高 的 普 通 纤 维 研 究 人 员 解 释 说, 在 拉 丝 之 前 需 要 准 备 一 种 粗 加 工 的 预 成 品, 比 如 一 个 较 大 的 玻 璃 棒, 类 似 于 所 生 产 纤 维 的 特 大 号 模 型 把 该 预 成 品 加 热, 让 它 变 得 像 太 妃 糖 一 样 柔 软 黏 稠, 然 后 拉 成 纤 维 虽 然 材 料 的 尺 寸 比 预 成 品 大 大 减 小, 但 组 成 成 分 保 持 不 变 他 们 所 用 的 预 成 品 中 包 含 了 硒 硫 锌 和 锡, 还 打 算 涂 上 一 层 高 分 子 材 料, 拉 丝 过 程 是 在 260 摄 氏 度 中 完 成 的, 而 结 合 这 些 材 料 形 成 的 纤 维 包 含 了 硒 化 锌, 这 种 化 合 物 的 熔 点 高 达 1530 摄 氏 度, 具 有 非 常 重 要 的 电 学 属 性 和 光 学 属 性 包 含 硒 化 锌 的 复 合 纤 维 能 作 为 光 子 线 路, 就 像 传 统 电 路 中 的 电 子 流 动, 只 不 过 把 电 子 换 成 了 光 束 论 文 合 著 者 麻 省 理 工 学 院 博 士 后 尼 古 拉 斯 奥 夫 说, 以 前 所 有 关 于 纤 维 拉 丝 的 方 法, 对 他 们 所 用 的 新 材 料 都 不 起 作 用 只 有 用 新 方 法, 新 材 料 才 能 拉 丝 成 型 最 后 的 成 品 纤 维 很 简 单, 但 却 有 二 极 管 半 导 体 设 备 的 功 能, 只 能 单 向 导 电 此 前 的 二 极 管 都 无 法 用 这 种 方 法 制 造 奥 夫 表 示, 研 究 还 表 明, 也 可 以 用 以 前 从 未 考 虑 过 的 其 他 材 料 来 组 合 拉 成 纤 维 因 为 纤 维 材 料 的 物 理 结 构 和 在 预 成 品 中 是 一 样 的, 我 们 最 终 有 望 利 用 这 些 纤 维 自 身 的 结 构, 组 合 出 更 多 更 复 杂 的 电 路 这 种 纤 维 可 以 作 为 光 线 温 度 或 其 他 环 境 下 25

30 的 传 感 器, 还 能 用 于 纺 织, 比 如 织 成 太 阳 能 电 池 布 料 向 全 能 纤 维 迈 出 重 要 一 步 新 研 究 起 始 于 一 根 纤 维 可 以 精 细 到 什 么 程 度 这 一 最 基 本 的 问 题 领 导 该 研 究 的 约 尔 芬 克 说, 最 近 几 十 年 里, 人 们 在 制 造 各 种 形 式 的 电 子 设 备 方 面 取 得 了 很 大 进 步, 但 在 整 体 的 功 能 性 纤 维 精 度 与 织 造 技 术 等 方 面 却 少 有 进 展, 还 在 用 人 类 早 期 发 明 的 形 式 新 研 究 有 望 使 纤 维 拉 丝 也 成 为 一 种 人 工 合 成 新 材 料 的 绝 佳 途 径 研 究 人 员 制 造 出 了 15 种 各 不 相 同 的 纤 维 二 极 管 设 备, 如 果 进 一 步 研 究 还 可 能 得 到 上 百 种, 最 终 能 把 它 们 互 相 连 接 起 来 形 成 电 路 克 莱 姆 森 大 学 光 学 材 料 科 学 与 工 程 技 术 中 心 主 管 约 翰 巴 雷 托 教 授 补 充 说 : 近 来 人 们 开 始 关 注 半 导 体 光 纤 的 潜 在 应 用, 它 结 合 了 光 电 子 和 半 导 体 两 方 面 优 点 将 通 常 无 法 直 接 编 织 的 材 料 制 成 织 物, 使 纤 维 也 能 作 为 一 种 微 型 固 态 化 学 反 应 器 这 也 创 造 了 更 多 机 会, 可 以 看 做 是 迈 向 全 能 纤 维 的 重 要 一 步, 能 产 生 传 播 传 感 并 控 制 光 子 电 子 以 及 声 子 ( 来 源 : 科 技 日 报 ) 研 究 发 现 从 野 蛾 茧 中 抽 丝 方 法 英 国 研 究 人 员 日 前 报 告 说, 他 们 找 到 了 能 从 一 些 野 生 蛾 类 所 结 的 茧 中 较 好 地 抽 出 长 丝 的 方 法, 这 样 得 到 的 丝 在 质 量 上 与 家 蚕 丝 接 近 对 于 非 洲 和 南 美 等 一 些 不 适 合 饲 养 家 蚕 的 地 区 来 说, 这 也 许 会 为 当 地 丝 织 业 带 来 机 会 英 国 牛 津 大 学 等 机 构 的 研 究 人 员 在 美 国 学 术 期 刊 生 物 大 分 子 上 报 告 说, 一 些 野 生 蛾 类 所 结 的 茧 之 所 以 很 难 抽 出 丝 来, 是 因 为 其 表 面 覆 有 一 层 较 硬 的 草 酸 钙 使 用 乙 二 胺 四 乙 酸 溶 液 就 可 以 把 这 些 茧 软 化, 再 从 中 抽 出 长 丝 领 导 研 究 的 汤 姆 盖 桑 说, 实 验 显 示 这 种 方 法 不 仅 可 以 帮 助 从 野 蛾 茧 中 抽 丝, 还 不 影 响 这 些 丝 的 质 量, 从 野 蛾 茧 中 获 得 的 高 质 量 丝 可 与 家 蚕 丝 媲 美 研 究 人 员 认 为, 对 于 那 些 不 适 合 饲 养 家 蚕 但 野 生 蛾 类 丰 富 的 地 区, 如 非 洲 和 南 美, 本 次 研 究 成 果 具 有 带 来 一 场 野 生 丝 革 命 的 潜 力 ( 生 物 谷 推 荐 原 文 出 处 :B i o m a c r o m o l e c u l e s D O I : / bm ) 水 钠 锰 矿 或 可 将 水 裂 解 为 氢 与 氧 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 近 日 报 道, 由 澳 大 利 亚 莫 纳 什 大 学 的 科 学 家 领 导 的 一 个 国 际 研 究 小 组 日 前 发 现 一 种 常 见 的 化 合 物, 可 在 通 过 阳 光 将 水 裂 解 成 氢 气 和 氧 气 的 过 程 中 起 到 催 化 作 用 该 技 术 有 望 使 现 有 制 氢 工 艺 获 得 突 破, 使 利 用 阳 光 大 规 模 生 产 氢 气 成 为 可 能 相 关 论 文 发 表 在 最 新 一 期 自 然 化 学 (doi: /nchem.1049) 杂 志 上 莫 纳 什 大 学 化 学 系 教 授 利 昂 斯 皮 西 亚 说, 这 项 研 究 的 最 终 目 的 是 找 到 一 种 廉 价 高 效 的 方 式, 以 阳 光 为 动 力 对 水 进 行 分 解, 获 取 氢 燃 料, 从 根 本 上 解 决 人 类 目 前 所 面 临 的 能 源 危 机 为 了 达 到 这 个 目 标, 他 们 一 直 试 图 通 过 复 制 植 物 光 合 作 用 方 法, 利 用 阳 光 将 水 分 解 成 氢 和 氧, 并 在 三 年 前 获 得 了 成 功 但 新 的 研 究 表 明, 或 许 还 有 更 简 单 的 方 法 同 样 能 够 奏 效 把 水 变 成 燃 料 的 整 个 过 程 中 最 难 的 部 分 是 将 水 分 裂 为 氢 气 和 氧 气 由 于 锰 是 维 持 植 物 光 合 作 用 的 基 本 化 学 物 质, 在 整 个 化 学 反 应 中 起 关 键 作 用, 在 此 前 复 制 光 合 作 用 的 实 验 中, 斯 皮 西 亚 的 研 究 团 队 将 一 层 质 子 导 体 薄 膜 覆 盖 在 一 个 电 极 上 形 成 一 层 仅 几 微 米 厚 的 聚 合 体 膜, 通 过 在 其 中 注 入 锰 的 方 式 成 功 实 现 了 对 水 的 裂 解 26

31 新 研 究 中, 研 究 人 员 借 助 先 进 的 分 光 镜 技 术 对 这 种 催 化 剂 进 行 仔 细 的 研 究, 结 果 发 现 这 种 催 化 剂 已 经 分 解 成 了 一 种 非 常 常 见 的 物 质 - 水 钠 锰 矿, 很 多 岩 石 中 都 有 这 样 的 物 质 在 整 个 反 应 过 程 中, 锰 会 在 两 种 化 合 状 态 间 循 环 首 先, 当 被 施 加 电 压 时, 锰 会 从 水 钠 锰 矿 中 的 二 价 锰 转 化 成 为 四 价 锰 ; 而 经 过 阳 光 照 射 后, 水 钠 锰 矿 中 的 锰 又 会 返 回 二 价 锰 这 个 循 环 过 程 中 便 会 产 生 氧 气 氢 原 子 和 氢 电 子 反 应 有 两 个 步 骤, 首 先, 两 个 水 分 子 被 氧 化 形 成 一 个 分 子 的 氧 气, 四 个 带 正 电 荷 的 氢 原 子 以 及 四 个 电 子 第 二 步, 质 子 和 电 子 结 合 形 成 氢 气 分 子 因 此, 研 究 人 员 发 现 在 整 个 过 程 中 实 际 上 是 水 钠 锰 矿 起 了 作 用 论 文 的 共 同 作 者, 澳 大 利 亚 电 子 材 料 科 学 研 究 中 心 的 罗 萨 莉 霍 金 解 释 说, 这 种 催 化 剂 非 常 有 趣, 它 与 自 然 界 中 锰 在 海 洋 生 物 地 球 化 学 循 环 的 作 用 非 常 接 近 之 前, 科 学 家 们 花 了 很 大 的 努 力 去 合 成 维 持 植 物 光 合 作 用 的 基 本 化 学 物 质 - 锰, 并 以 此 来 复 制 光 合 作 用, 但 事 实 证 明 这 些 锰 转 化 成 了 一 种 在 地 球 上 很 常 见 的 物 质 新 研 究 指 明 了 这 一 点, 这 或 许 会 有 助 于 加 深 人 们 对 自 然 界 中 以 锰 为 中 心 的, 利 用 水 二 氧 化 碳 和 阳 光 制 造 碳 水 化 合 物 和 氧 气 这 一 自 然 过 程 的 理 解 同 时, 这 项 研 究 最 终 也 将 有 助 于 生 产 出 更 多 更 便 宜 的 制 氢 设 备 ( 来 源 : 科 技 日 报 ) 美 开 发 出 具 有 高 度 均 匀 亚 纳 米 通 道 的 自 组 装 聚 合 物 膜 其 通 道 大 小 和 形 状 均 可 量 身 定 制 据 美 国 物 理 学 家 组 织 网 近 日 报 道, 未 来 学 家 曾 设 想 过 一 种 分 子 通 道 聚 合 物 膜, 可 用 来 捕 获 碳, 生 产 以 太 阳 能 为 基 础 的 燃 料, 或 进 行 海 水 淡 化 处 理, 不 过 前 提 是 这 类 聚 合 物 膜 可 以 很 容 易 地 大 规 模 制 造 美 国 科 学 家 最 近 开 发 出 一 种 具 有 高 度 均 匀 亚 纳 米 通 道 的 自 组 装 聚 合 物 膜, 首 次 实 现 了 在 宏 观 尺 度 上 利 用 有 机 纳 米 管 制 备 功 能 膜, 且 其 生 产 工 艺 符 合 商 业 生 产 要 求, 标 志 着 这 一 技 术 已 成 功 地 迈 出 了 重 要 一 步 细 胞 膜 是 大 自 然 最 重 要 的 发 明 之 一, 它 通 过 通 道 的 大 小 形 状 及 表 面 化 学 来 控 制 关 键 分 子 和 离 子 进 出 细 胞 在 自 然 界 中, 多 肽 链 两 端 连 接 在 一 起 可 构 成 环 状 结 构 美 国 能 源 部 劳 伦 斯 伯 克 利 国 家 实 验 室 和 美 国 加 州 大 学 伯 克 利 分 校 的 研 究 人 员 使 用 的 就 是 以 这 种 自 然 形 成 的 环 肽 所 构 成 的 有 机 纳 米 管 这 种 自 然 有 机 纳 米 管 与 碳 纳 米 管 不 同, 它 具 有 可 逆 性, 这 意 味 着 其 大 小 和 方 向 在 制 造 过 程 中 都 比 较 容 易 修 改 除 了 这 种 可 以 自 组 装 的 环 肽 纳 米 管, 研 究 人 员 在 制 备 聚 合 膜 的 过 程 中 还 使 用 了 嵌 段 共 聚 物, 其 可 在 宏 观 尺 度 上 自 组 装 成 纳 米 阵 列 结 构 环 肽 纳 米 管 和 嵌 段 共 聚 物 以 共 价 键 相 连, 这 样 就 形 成 了 以 环 肽 纳 米 管 和 嵌 段 共 聚 物 两 种 自 组 装 系 统 构 成 的 宏 观 尺 度 亚 纳 米 多 孔 膜 科 学 家 表 示, 未 来 这 种 多 孔 薄 膜 的 通 道 大 小 和 形 状 均 可 根 据 有 机 纳 米 管 的 分 子 结 构 来 量 身 定 制 美 国 加 州 大 学 伯 克 利 分 校 负 责 该 项 目 的 徐 婷 表 示, 该 技 术 的 关 键 是 共 轭 聚 合 物, 它 控 制 环 肽 和 嵌 段 共 聚 物 界 面, 使 它 们 同 步 自 组 装, 从 而 让 纳 米 管 通 道 只 在 聚 合 物 膜 框 架 内 形 成 徐 婷 及 其 同 事 目 前 已 可 以 制 备 数 厘 米 大 小 的 具 有 高 密 度 阵 列 通 道 的 多 孔 膜 这 些 通 道 经 二 氧 化 碳 和 新 戊 烷 测 试 表 明, 小 分 子 二 氧 化 碳 的 渗 透 率 高 于 大 分 子 新 戊 烷 徐 婷 表 示, 下 一 步 将 利 用 这 种 技 术 来 制 备 更 厚 的 多 孔 膜 她 认 为, 理 论 上, 该 技 术 没 有 尺 寸 限 制, 制 备 较 大 面 积 的 多 孔 膜 不 存 在 问 题 该 技 术 证 明, 通 过 控 制 各 组 分 的 二 次 交 互 作 用, 可 同 步 多 重 自 组 装 过 程 该 技 术 有 助 于 克 服 功 能 材 料 的 技 术 瓶 颈, 为 实 现 多 组 分 层 次 结 构 开 辟 了 一 条 新 途 径 ( 来 源 : 科 技 日 报 ) 27

32 美 国 化 学 会 志 报 道 铜 纳 米 团 簇 研 究 重 要 进 展 中 国 科 学 院 长 春 应 用 化 学 研 究 所 电 分 析 化 学 国 家 重 点 实 验 室 陈 卫 课 题 组 在 Cu 纳 米 团 簇 合 成 和 性 能 研 究 方 面 取 得 重 要 进 展, 相 关 成 果 发 表 在 国 际 著 名 化 学 期 刊 美 国 化 学 会 志 (J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, ) 上 随 着 金 属 纳 米 粒 子 尺 度 的 减 小, 其 能 级 结 构 会 发 生 急 剧 变 化, 费 米 能 级 附 近 的 电 子 能 级 从 准 连 续 态 过 渡 到 分 立 能 级 能 级 结 构 的 变 化 使 得 金 属 纳 米 团 簇 具 有 不 同 于 本 体 金 属 的 独 特 性 能, 近 年 来 在 催 化 荧 光 分 析 和 生 物 标 记 等 方 面 得 到 广 泛 研 究 和 应 用 但 是, 目 前 对 亚 纳 米 尺 度 上 过 渡 金 属 纳 米 团 簇 研 究 主 要 集 中 于 贵 金 属 Au 和 Ag, 而 对 处 于 同 族 (IB) 的 Cu 纳 米 团 簇 研 究 相 对 较 少 而 采 用 传 统 方 法 得 到 的 Cu 纳 米 粒 子 尺 寸 较 大, 且 较 易 氧 化 因 此, 稳 定 的 Cu 纳 米 团 簇 的 简 单 合 成 方 法 是 金 属 团 簇 研 究 中 具 有 挑 战 性 的 课 题 之 一 长 春 应 用 化 学 研 究 所 研 究 人 员 在 实 验 中 成 功 地 用 2 - 巯 基 -5- 正 丙 烷 基 嘧 啶 作 保 护 剂, 用 化 学 还 原 方 法 首 次 合 成 出 了 只 含 有 8 个 原 子 的 Cu 纳 米 团 簇 该 纳 米 团 簇 在 室 温 条 件 下 具 有 很 好 的 稳 定 性 与 以 前 报 道 的 Cu 纳 米 团 簇 具 有 发 射 蓝 光 不 同, 该 Cu 纳 米 团 簇 表 现 出 了 双 波 长 发 射 的 独 特 荧 光 性 能 在 氧 还 原 反 应 中, 合 成 的 Cu 纳 米 团 簇 表 现 出 了 良 好 的 电 催 化 性 能 该 研 究 结 果 对 其 它 金 属 纳 米 团 簇 的 制 备 以 及 性 能 研 究 具 有 重 要 意 义 合 成 的 Cu 纳 米 团 簇 在 荧 光 分 析 燃 料 电 池 非 铂 电 催 化 剂 设 计 和 开 发 等 领 域 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 该 工 作 得 到 国 家 自 然 科 学 基 金 中 国 科 学 院 长 春 应 化 所 人 才 引 进 启 动 基 金 及 电 分 析 化 学 国 家 重 点 实 验 室 启 动 基 金 等 的 支 持 科 学 家 提 出 元 素 碳 的 一 种 新 结 构 最 近, 中 国 科 学 院 研 究 生 院 教 授 苏 刚 及 其 博 士 生 胜 献 雷 等 人 基 于 密 度 泛 函 第 一 性 原 理 研 究, 设 计 提 出 了 元 素 碳 的 一 种 新 结 构, 该 结 构 被 命 名 为 T 型 碳 (T-carbon) 相 关 研 究 结 果 近 日 发 表 在 国 际 著 名 期 刊 物 理 评 论 快 报 (PRL,106,15573,2011) 上 碳 是 地 球 上 组 成 生 命 的 最 基 本 元 素 之 一, 可 以 形 成 sp3 sp2 和 sp 杂 化 化 学 键, 具 有 很 强 的 结 合 能 力, 可 与 其 他 元 素 结 合 成 不 计 其 数 的 无 机 和 有 机 化 合 物, 构 成 了 丰 富 多 彩 的 世 界 在 自 然 界, 碳 一 般 具 有 三 种 同 素 异 形 体 : 石 墨 金 刚 石 和 无 定 形 碳 苏 刚 等 人 提 出, 如 果 将 立 方 金 刚 石 结 构 中 每 个 原 子 用 一 个 碳 的 正 四 面 体 来 替 代, 将 会 形 成 碳 的 一 种 新 型 三 维 立 方 晶 体 结 构 他 们 基 于 密 度 泛 函 的 第 一 性 原 理 研 究, 发 现 这 种 结 构 在 几 何 能 量 以 及 动 力 学 上 都 是 稳 定 的, 并 命 名 该 同 素 异 形 体 为 T-carbon 研 究 表 明,T-carbon 具 有 与 金 刚 石 相 同 的 空 间 群, 是 一 种 具 有 直 接 带 隙 的 半 导 体, 带 隙 在 3eV 左 右, 并 可 通 过 掺 杂 来 调 控 带 隙 大 小 以 适 用 于 光 催 化 ; 其 价 电 子 形 成 了 各 向 异 性 的 sp3 杂 化 键 T-carbon 的 维 氏 硬 度 为 61.1GPa, 与 立 方 氮 化 硼 的 硬 度 相 当, 比 金 刚 石 的 硬 度 小 1/3 左 右, 具 有 非 常 低 的 密 度, 仅 为 每 立 方 厘 米 1.5 克 与 碳 的 其 他 同 素 异 形 体 比 较,T-carbon 沿 特 定 方 向 上 的 原 子 间 距 比 较 大, 每 个 原 子 体 积 是 金 刚 石 的 两 倍 多 石 墨 的 1.5 倍 ; 其 体 弹 性 模 量 是 金 刚 石 的 36% 石 墨 的 57%; 其 原 子 间 空 隙 较 大, 非 常 有 利 于 做 储 能 材 料 由 于 上 述 独 特 的 性 能,T-carbon 一 旦 实 验 上 被 获 得, 将 会 在 光 催 化 吸 附 储 氢 航 空 航 天 材 料 等 领 域 有 潜 在 的 广 泛 应 用 进 一 步 的 研 究 显 示, T-carbon 也 有 可 能 在 宇 宙 星 际 尘 埃 或 太 阳 系 外 行 星 中 被 观 察 到 该 项 工 作 得 到 了 国 家 自 然 科 学 基 金 委 和 中 国 科 学 院 的 支 持 ( 来 源 : 科 技 日 报 ) 28

33 高 分 子 薄 膜 去 润 湿 诱 导 有 序 图 案 构 筑 取 得 系 列 成 果 有 序 图 案 构 筑 与 响 应 功 能 是 材 料 科 学 信 息 科 学 和 生 命 科 学 等 多 学 交 叉 的 新 方 向 高 分 子 微 纳 图 案 化 不 仅 能 够 满 足 微 加 工 技 术 发 展 趋 势 的 要 求, 而 且 具 有 突 出 优 势 因 此, 被 认 为 是 未 来 发 展 不 依 赖 于 传 统 刻 蚀 技 术 的 微 加 工 技 术 的 新 方 向 高 分 子 薄 膜 去 润 湿 诱 导 有 序 图 案 构 筑 是 一 种 " 自 下 而 上 " 制 备 大 面 积 图 案 的 有 效 方 法 中 国 科 学 院 长 春 应 化 所 高 分 子 化 学 与 物 理 国 家 重 点 实 验 室 韩 艳 春 课 题 组 围 绕 高 分 子 薄 膜 去 润 湿 诱 导 有 序 图 案 构 筑 这 一 重 要 主 题 展 开 了 多 年 研 究, 取 得 了 系 列 研 究 成 果 近 期, 该 课 题 组 为 高 分 子 权 威 综 述 杂 志 高 分 子 科 学 进 展 (Longjian Xue and Yanchun Han, Pattern formation by dewetting of polymer thin film, Progress in Polymer Science, 2011, 36 (2), ) 撰 写 了 相 关 综 述 综 述 系 统 介 绍 了 高 分 子 薄 膜 去 润 湿 机 理, 然 后 从 理 论 和 实 验 两 方 面 就 高 分 子 薄 膜 去 润 湿 诱 导 有 序 图 案 构 筑 展 开 了 广 泛 而 深 入 的 讨 论, 包 括 物 理 化 学 图 案 化 基 底 诱 导 的 去 润 湿 图 案 化 物 理 受 限 条 件 下 的 去 润 湿 图 案 化 薄 膜 表 面 拓 扑 结 构 诱 导 的 去 润 湿 图 案 化 和 三 相 线 运 动 过 程 诱 导 的 去 润 湿 图 案 化 等 最 后 就 高 分 子 薄 膜 润 湿 诱 导 图 案 化 技 术 与 其 他 技 术 的 交 叉 结 合 以 及 应 用 进 行 了 深 入 讨 论, 并 对 高 分 子 薄 膜 去 润 湿 诱 导 有 序 图 案 构 筑 的 未 来 发 展 进 行 了 展 望 单 分 子 磁 体 研 究 新 进 展 北 京 大 学 化 学 与 分 子 工 程 学 院 高 松 教 授 课 题 组 的 最 新 单 分 子 磁 体 工 作 (J. Am. Chem. Soc. DOI: /ja200198v) 被 美 国 化 学 会 Chemical & Engineering News 及 其 网 站 在 News of the Week 专 栏 中 进 行 报 道 相 关 链 接 如 下 : Chemical & Engineering News 2011, 89(13), 8. (March 28, 2011.) March 28, 2011,Volume 89, Number 13,p. 8 吲 哚 衍 生 物 合 成 反 应 研 究 获 进 展 芳 香 化 合 物 的 不 对 称 氢 化 是 不 对 称 催 化 领 域 的 前 沿 课 题 近 年 来, 中 国 科 学 院 大 连 化 学 物 理 研 究 所 周 永 贵 研 究 员 领 导 的 研 究 组 一 直 致 力 于 发 展 新 的 活 化 策 略, 用 于 芳 香 化 合 物 的 不 对 称 氢 化 研 究 近 日, 该 研 究 小 组 将 布 朗 斯 特 酸 活 化 简 单 吲 哚 进 行 不 对 称 氢 化 的 策 略 拓 展 到 容 易 合 成 的 羟 烷 基 吲 哚 的 不 对 称 氢 化 中 对 于 各 种 取 代 的 羟 烷 基 吲 哚 衍 生 物, 反 应 均 能 很 好 进 行, 最 高 对 映 选 择 性 可 达 97% 通 过 同 位 素 实 验 核 磁 共 振 等 实 验 手 段, 对 上 述 反 应 进 行 了 确 证 考 虑 到 羟 烷 基 吲 哚 可 以 由 简 单 的 2- 取 代 吲 哚 和 醛 进 行 傅 - 克 反 应 得 到, 因 此 该 小 组 又 发 展 了 从 简 单 易 得 的 2- 取 代 吲 哚 和 商 品 化 的 醛 出 发, 一 锅 法 对 映 选 择 性 地 合 成 2,3- 二 取 代 二 氢 吲 哚 衍 生 物 对 于 多 种 脂 肪 醛 芳 香 醛 以 及 不 同 的 2- 取 代 吲 哚, 反 应 都 能 很 好 进 行, 最 高 取 得 了 98% 的 对 映 选 择 性 手 性 的 2,3- 二 取 代 二 氢 吲 哚 衍 生 物 广 泛 存 在 于 天 然 产 物 和 药 物 分 子 中, 一 般 经 由 复 杂 的 多 步 有 机 合 成 方 法 合 成, 合 成 效 率 低, 限 制 了 它 们 在 有 机 合 成 领 域 中 的 开 发 应 用 因 此, 发 展 新 的 合 成 方 法 学 具 有 重 要 的 理 论 和 实 际 意 义 该 方 法 提 供 了 合 成 手 性 的 2,3- 二 取 代 二 氢 吲 哚 衍 生 物 一 条 方 便 简 洁 的 途 径 上 述 研 究 结 果 分 别 发 表 在 最 近 出 版 的 化 学 科 学 (Chemical Science) 上 (Chem. Sci. 2011, 2, ) 和 Chem. Eur. J. 2011(in press) ( 来 源 : 中 国 科 学 院 大 连 化 学 物 理 研 究 所 ) 29

34 颜 德 岳 院 士 等 主 编 超 支 化 聚 合 物 英 文 专 著 出 版 最 近, 著 名 的 Wiley 出 版 社 出 版 发 行 了 由 上 海 交 通 大 学 颜 德 岳 院 士 浙 江 大 学 高 超 教 授 和 德 国 Mainz 大 学 Holger Frey 教 授 共 同 主 编 的 超 支 化 聚 合 物 英 文 专 著 Hy p e r b r a n c h e d Polymers: Synthesis, Properties, and Applications (ISBN: ) 超 支 化 聚 合 物 (Hyperbranched polymers) 是 继 线 型 支 链 型 交 联 型 之 后 的 第 四 大 类 新 型 聚 合 物, 由 于 具 有 树 枝 状 三 维 立 体 构 造 及 低 粘 度 高 溶 解 度 大 量 官 能 团 等 独 特 的 物 理 化 学 性 质, 在 涂 料 加 工 助 剂 生 物 医 药 载 体 农 药 包 膜 及 载 体 纳 米 稳 定 剂 光 电 功 能 材 料 分 子 催 化 与 反 应 器 等 诸 多 领 域 具 有 重 要 的 应 用 价 值 自 从 上 世 纪 80 年 代 末 首 次 合 成 超 支 化 聚 合 物, 该 领 域 迅 速 成 为 高 分 子 科 学 的 前 沿 研 究 方 向 经 过 20 年 的 发 展, 超 支 化 聚 合 物 已 渗 透 到 物 理 化 学 理 论 化 学 分 析 化 学 有 机 化 学 生 物 化 学 及 材 料 科 学 等 多 个 学 科, 国 际 上 多 家 公 司 也 开 发 出 了 相 应 的 产 品, 因 此, 迫 切 需 要 一 本 综 合 性 的 专 著 对 其 成 果 进 行 梳 理 分 析 和 总 结, 以 进 一 步 推 进 其 发 展 上 海 交 大 颜 德 岳 院 士 研 究 团 队 长 期 从 事 超 支 化 聚 合 物 的 研 究 工 作, 在 超 支 化 聚 合 物 的 聚 合 反 应 动 力 学 理 论 合 成 方 法 学 超 分 子 自 组 装 结 构 控 制 和 性 能 调 控 及 生 物 医 药 应 用 等 方 面 开 展 了 广 泛 研 究, 取 得 了 原 创 性 成 果, 推 动 了 超 支 化 聚 合 物 研 究 领 域 的 发 展, 并 获 得 了 2009 年 度 国 家 自 然 科 学 二 等 奖 这 次, 受 Wiley 出 版 社 邀 请, 颜 德 岳 院 士 与 其 他 两 位 教 授 一 起 组 织 了 国 际 上 该 领 域 知 名 的 专 家 撰 写 了 各 自 熟 悉 的 章 节, 囊 括 了 合 成 性 质 理 论 及 应 用 等 内 容 全 书 共 17 章, 可 作 为 高 分 子 学 科 的 本 科 研 究 生 教 材, 也 可 作 为 其 它 学 科 开 展 相 关 科 学 研 究 的 参 考 读 物 ( 来 源 : 上 海 交 通 大 学 ) 我 国 花 生 四 烯 酸 资 源 开 发 和 产 业 化 达 到 国 际 领 先 水 平 自 主 开 辟 微 生 物 油 脂 新 领 域 由 中 国 科 学 院 合 肥 物 质 科 学 研 究 院 和 武 汉 烯 王 生 物 工 程 有 科 学 家 和 企 业 家 的 有 机 结 合, 带 领 团 队 突 破 了 技 术 工 程 化 和 产 限 公 司 共 同 承 担 的 花 生 四 烯 酸 资 源 开 发 及 产 业 化 研 究 达 到 品 国 际 化 的 难 题 国 际 领 先 水 平 这 是 4 月 2 日 由 来 自 全 国 生 物 化 工 行 业 的 多 位 院 AA 是 人 体 必 需 脂 肪 酸, 目 前 近 百 个 国 家 将 其 列 入 营 养 强 化 士 专 家 组 成 的 鉴 定 委 员 会 在 武 汉 考 察 鉴 定 后 给 出 的 评 价 剂 国 家 标 准 过 去, 除 了 母 乳,AA 主 要 从 某 些 动 物 内 脏 提 取 中 国 科 学 院 合 肥 物 质 科 学 研 究 院 研 究 员 余 增 亮 早 在 20 多 年 上 世 纪 90 年 代 初, 为 了 解 决 AA 资 源, 在 国 家 自 然 科 学 基 金 及 中 前 预 测 到 微 生 物 源 花 生 四 烯 酸 (AA) 对 解 决 国 家 AA 资 源 的 重 国 科 学 院 项 目 等 连 续 支 持 下, 科 研 人 员 历 经 10 年 的 攻 关 研 究, 要 意 义, 率 先 提 出 了 低 能 离 子 束 微 生 物 诱 变 的 新 思 路, 创 建 了 离 获 得 高 产 菌 株 并 创 建 了 发 酵 和 分 离 提 取 技 术 到 1999 年 AA 得 子 束 M.alpina 细 胞 修 饰 技 术, 结 合 代 谢 途 径 分 析, 突 破 了 该 领 率 从 出 发 菌 的 2.06g/L 提 高 到 5.11g/L, 处 于 国 际 最 高 水 平, 具 备 域 技 术 瓶 颈, 获 得 了 居 国 际 领 先 水 平 的 AA 油 脂 单 细 胞 合 成 技 商 业 化 开 发 前 景 在 国 家 攻 关 项 目 国 家 级 火 炬 计 划, 湖 北 省 科 术 烯 王 公 司 董 事 长 易 德 炜 以 其 企 业 家 的 敏 锐 眼 光, 涉 足 这 一 技 攻 关 计 划, 以 及 科 技 部 中 小 企 业 创 新 基 金 等 的 大 力 支 持 下, 生 物 技 术 未 来 高 技 术 产 品 的 开 发, 从 顶 层 设 计 了 产 业 化 路 线 高 产 菌 株 和 发 酵 技 术 参 股 组 建 了 武 汉 烯 王 生 物 工 程 有 限 公 司, 30

35 促 进 了 AA 资 源 开 发 和 产 业 化 的 快 速 发 展 与 会 的 鉴 定 委 员 会 专 家 们 经 过 评 议, 一 致 认 为 :AA 资 源 开 发 和 产 业 化 是 近 年 来 我 国 生 物 技 术 产 业 化 的 典 范 成 果 具 有 原 创 性 和 前 瞻 性, 总 体 达 国 际 领 先 水 平 ( 来 源 : 科 技 日 报 ) 非 线 性 光 学 材 料 结 构 设 计 研 究 获 突 破 探 索 新 型 中 远 红 外 非 线 性 光 学 材 料 是 非 线 性 光 学 研 究 中 的 一 个 重 要 的 前 沿 和 热 点 方 向 传 统 的 中 远 红 外 非 线 性 光 学 材 料 主 要 是 金 属 磷 属 化 合 物 金 属 硫 属 化 合 物 金 属 卤 化 物 等, 而 且 非 线 性 光 学 材 料 以 提 高 复 杂 阴 离 子 基 团 的 非 线 性 极 化 率 为 主 要 结 构 设 计 思 路, 如 阴 离 子 基 团 理 论 在 973 计 划 项 目 国 家 自 然 科 学 基 金 重 大 研 究 计 划 项 目 和 中 国 科 学 院 重 要 方 向 项 目 的 支 持 下, 福 建 物 质 结 构 研 究 所 结 构 化 学 国 家 重 点 实 验 室 郭 国 聪 研 究 员 领 导 的 课 题 组 率 先 采 用 以 共 同 提 高 复 杂 阳 离 子 基 团 和 复 杂 阴 离 子 基 团 的 非 线 性 极 化 率 为 结 构 设 计 的 创 新 思 路, 采 用 超 分 子 化 学 和 晶 体 工 程 的 策 略 可 控 组 装 复 杂 阴 阳 离 子 基 团, 促 使 复 杂 阴 阳 离 子 基 团 的 非 线 性 极 化 率 采 取 正 向 平 行 排 列 方 式, 达 到 最 佳 非 线 性 光 学 性 能 采 用 该 创 新 思 路, 课 题 组 选 择 在 中 远 红 外 区 没 有 吸 收 的 金 属 - 磷 属 键 和 金 属 - 卤 族 键 共 同 构 筑 二 例 中 远 红 外 区 透 过 的 具 有 无 心 结 构 的 金 属 磷 卤 无 机 超 分 子 化 合 物 (Hg 6 P 3 )(In 2 C l9 ) 和 (Hg 8 As 4 )(Bi 3 Cl 13 ), 其 晶 体 结 构 由 具 有 较 大 极 化 率 的 复 杂 阴 阳 离 子 基 团 通 过 弱 的 超 分 子 相 互 作 用 力 构 成 粉 末 法 测 试 表 明, 它 们 与 典 型 的 AgGaS 2 材 料 具 有 相 当 的 二 倍 频 非 线 性 光 学 系 数 且 在 2.1μm 下 相 位 匹 配 理 论 计 算 研 究 表 明, 复 杂 阴 阳 离 子 基 团 都 对 晶 体 整 体 的 非 线 性 效 应 有 较 大 的 贡 献, 而 不 像 大 多 数 传 统 非 线 性 光 学 材 料 中 阴 离 子 基 团 占 主 要 贡 献 本 研 究 结 果 表 明, 无 机 超 分 子 化 合 物 是 一 种 潜 在 的 中 远 红 外 非 线 性 光 学 材 料, 通 过 同 时 引 入 极 化 率 大 的 复 杂 阴 阳 离 子 基 团 并 通 过 超 分 子 化 学 和 晶 体 工 程 控 制 组 装 其 极 化 方 向 在 晶 体 中 的 择 优 取 向 排 列, 将 会 得 到 新 型 的 性 能 优 异 的 中 远 红 外 非 线 性 光 学 材 料, 从 而 为 非 线 性 光 学 材 料 的 结 构 设 计 提 供 新 思 路 该 研 究 结 果 发 表 在 美 国 化 学 会 志 (J. Am. Chem. Soc.) (2011, 133, ) 上 ( 来 源 : 中 国 科 学 院 福 建 物 质 结 构 研 究 所 ) 质 子 触 发 螺 旋 体 结 构 转 化 研 究 获 进 展 螺 旋 结 构 普 遍 存 在 于 自 然 界 中, 并 作 为 生 物 结 构 中 常 见 的 基 本 单 元 在 多 种 生 理 活 动 中 发 挥 着 至 关 重 要 的 作 用 利 用 分 子 自 组 装 技 术 构 筑 螺 旋 超 分 子 结 构 并 研 究 其 在 环 境 扰 动 下 的 结 构 转 变, 对 揭 示 复 杂 的 生 命 现 象 和 生 理 过 程 具 有 重 要 意 义 在 国 家 自 然 科 学 基 金 中 国 科 学 院 重 要 方 向 项 目 及 福 建 省 自 然 科 学 基 金 重 点 项 目 的 支 持 下, 福 建 物 质 结 构 研 究 所 结 构 化 学 国 家 重 点 实 验 室 张 杰 研 究 员 领 导 的 课 题 组, 利 用 羧 基 取 代 的 新 型 柔 性 联 吡 啶 鎓 盐, 基 于 氢 键 作 用 构 筑 了 分 别 具 有 单 股 螺 三 螺 旋 体 和 单 螺 旋 体 在 水 介 质 条 件 下 的 可 逆 转 化 31

36 旋 和 三 股 螺 旋 结 构 的 超 分 子 组 装 体, 通 过 控 制 ph 值 成 功 实 现 了 三 螺 旋 体 和 单 螺 旋 体 在 水 介 质 条 件 下 的 可 逆 转 化, 从 分 子 水 平 上 揭 示 了 羧 基 间 氢 键 模 式 对 螺 旋 体 转 化 的 重 要 影 响 ; 同 时 发 现, 伴 随 着 螺 旋 体 结 构 的 转 化, 化 合 物 呈 现 出 有 趣 的 质 子 响 应 的 发 光 行 为 相 关 结 果 已 发 表 在 近 期 出 版 的 德 国 应 用 化 学 杂 志 上 (Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, ) 该 课 题 组 近 年 来 利 用 具 有 优 良 光 电 化 学 活 性 的 紫 精 / 联 吡 啶 鎓 衍 生 物, 围 绕 新 型 紫 精 / 联 吡 啶 鎓 基 多 功 能 分 子 组 装 体 的 设 计 合 成 及 性 能 开 展 了 系 统 的 研 究 工 作, 实 现 了 多 类 功 能 分 子 组 装 体 的 构 筑, 如 利 用 含 潜 手 性 基 团 的 紫 精 衍 生 物 并 结 合 氢 键 作 用 实 现 了 手 性 水 合 超 分 子 螺 旋 体 的 构 筑 (Chem. Commun., 2009, 59-61) 合 成 了 具 有 选 择 性 客 体 吸 附 和 指 示 能 力 (Chem. Eur. J., 2009, 15, ) 及 具 有 客 体 依 赖 性 荧 光 响 应 能 力 的 分 子 组 装 体 (Chem. Commun., 2011, 47, ) 等 ( 来 源 : 中 国 科 学 院 福 建 物 质 结 构 研 究 所 ) 水 溶 液 中 离 子 团 簇 化 研 究 获 进 展 近 日, 中 国 科 学 院 大 连 化 学 物 理 研 究 所 庄 巍 研 究 组 与 美 国 莱 斯 大 学 郑 俊 荣 教 授 ( 大 连 化 物 所 高 级 伙 伴 研 究 员 ) 合 作, 在 水 溶 液 中 离 子 团 簇 化 研 究 中 取 得 新 进 展 尽 管 科 学 界 为 解 开 水 中 的 离 子 水 合 作 用 结 构 做 出 了 长 期 的 努 力, 但 是 许 多 未 知 问 题 依 然 存 在, 特 别 是 在 1:1 强 电 解 质 水 溶 液 的 离 子 团 簇 的 存 在 和 结 构 过 渡 金 属 盐 类 溶 解 于 水, 通 常 认 为 会 有 一 定 数 量 的 抗 衡 离 子 以 保 持 协 调 相 比 较 而 言, 碱 金 属 离 子 并 不 遵 循 这 一 路 径, 传 统 上 认 为 这 类 盐 溶 解 时 大 量 的 水 分 子 使 阴 阳 离 子 完 全 分 离 然 而, 郑 俊 荣 与 庄 巍 的 此 项 精 确 二 维 光 谱 研 究 揭 开 了 简 单 盐 更 为 复 杂 的 溶 解 场 景, 阴 阳 离 子 在 溶 液 中 依 然 彼 此 相 互 影 响 研 究 表 明 氰 酸 碱 盐 浓 溶 液 展 现 出 阴 离 子 团 簇 化 郑 俊 荣 庄 巍 等 人 运 用 二 维 红 外 光 谱 学 结 合 泵 浦 / 探 针, 以 各 向 异 性 轻 重 氰 酸 碱 盐 作 为 探 针 探 测 周 围 的 能 量 转 移, 通 过 与 运 动 学 方 程 的 拟 合, 揭 示 了 水 溶 液 中 LiSCN NaSCN KSCN 和 CsSCN 的 离 子 团 簇 化 现 象 研 究 结 果 表 明, 在 近 饱 和 的 KSCN 水 溶 液 (water/kscn 摩 尔 比 率 =2.4/1),95% 阴 离 子 形 成 离 子 团 簇 旋 转 各 向 异 性 测 量 结 果 表 明, 离 子 簇 的 尺 度 接 近 于 18 个 阴 离 子, 实 验 结 果 与 分 子 动 力 学 理 论 模 拟 结 果 很 好 的 吻 合 当 稀 释 溶 液 或 者 转 换 成 更 小 的 碱 金 属 离 子 时 ( 钠 或 锂 ) 时, 在 离 子 团 簇 中 探 测 到 的 阴 离 子 比 例 降 低 ; 铯 作 为 最 大 的 稳 定 碱 金 属, 相 应 的 获 得 最 高 的 团 簇 比 例 该 振 动 能 量 转 移 方 法 使 研 究 种 类 繁 多 的 其 他 快 短 程 分 子 相 互 作 用 成 为 可 能 相 关 研 究 成 果 已 发 表 在 美 国 国 家 科 学 院 院 刊 (PNAS) 上 本 文 由 郑 俊 荣 担 任 通 讯 作 者, 美 方 承 担 全 部 实 验 工 作, 大 连 化 物 所 承 担 全 部 理 论 工 作 该 工 作 已 被 Science 杂 志 highlight 报 道 (SCIENCE VOL 331 PAGE 1494/ 25 MARCH 2011), 后 续 的 研 究 工 作 正 在 进 行 中 ( 来 源 : 中 国 科 学 院 大 连 化 物 所 ) 非 晶 碳 纳 米 管 生 长 研 究 取 得 新 进 展 碳 纳 米 管 通 常 分 为 多 壁 和 单 壁 碳 纳 米 管, 都 具 有 晶 体 的 结 构 特 征, 而 非 晶 碳 纳 米 管 与 晶 体 型 碳 纳 米 管 有 着 不 同 的 管 壁 结 构, 表 现 出 了 非 晶 体 的 特 征, 这 种 结 构 上 的 不 同 使 其 有 着 不 同 于 晶 体 型 碳 纳 米 管 的 应 用 前 景 目 前, 非 晶 碳 纳 米 管 主 要 可 由 化 学 气 相 沉 积 和 电 弧 放 电 等 方 法 制 备, 由 于 对 其 生 长 机 理 缺 乏 全 面 深 入 的 认 识, 故 而 尚 未 找 到 非 晶 碳 纳 米 管 可 控 制 备 的 有 效 手 段 西 北 工 业 大 学 材 料 学 院 赵 廷 凯 副 教 授 和 西 安 交 通 大 学 金 属 强 度 国 家 重 点 实 验 室 柳 永 宁 教 授, 采 用 拥 有 自 主 知 识 产 权 的 温 控 电 弧 炉 大 批 量 制 备 出 了 非 晶 碳 纳 米 管, 相 关 成 果 已 发 表 在 碳 (Carbon) 和 科 学 通 报 (Chinese Science Bulletin) 等 刊 物 上 为 了 对 非 晶 碳 纳 米 管 的 生 长 机 理 进 行 深 入 研 究, 赵 廷 凯 副 教 授 等 人 近 日 结 合 非 晶 碳 纳 米 管 电 弧 放 电 法 生 长 特 点 高 分 辨 透 射 电 镜 观 察 和 碳 管 结 构 势 能 计 算, 首 次 建 立 了 非 晶 碳 纳 米 管 生 长 的 物 理 模 型 ( 即 开 口 生 长 和 碳 团 族 添 加 ), 从 理 论 上 计 算 了 非 晶 碳 纳 米 管 能 够 稳 定 存 在 的 直 径 范 围, 结 果 表 明 实 验 测 试 所 得 的 直 径 范 围 与 理 论 计 算 值 能 够 很 好 吻 合 相 关 研 究 为 非 晶 碳 纳 米 管 的 可 控 制 备 与 应 用 提 供 了 有 效 的 手 段 和 思 路, 具 有 重 要 的 科 学 价 值 及 应 用 前 景 相 关 研 究 结 果 发 表 在 美 国 物 理 学 会 期 刊 应 用 物 理 快 报 (APL) 上 ( 来 源 : 科 学 网 ) 32

37 核 酸 适 配 体 肿 瘤 活 体 成 像 基 础 研 究 获 进 展 化 学 通 讯 在 国 家 自 然 科 学 基 金 等 的 资 助 下, 湖 南 大 学 化 学 生 物 传 感 与 计 量 学 国 家 重 点 实 验 室 王 柯 敏 教 授 课 题 组 在 核 酸 适 配 体 的 肿 瘤 活 体 荧 光 分 子 成 像 研 究 中, 首 次 提 出 了 基 于 细 胞 膜 蛋 白 触 发 构 型 变 化 的 激 活 式 核 酸 适 配 体 探 针 概 念, 设 计 合 成 了 一 种 针 对 肿 瘤 细 胞 特 异 性 表 达 蛋 白 的 发 夹 型 激 活 式 核 酸 适 配 体 探 针, 显 著 提 高 肿 瘤 细 胞 成 像 反 差 缩 短 检 测 时 间, 成 功 用 于 裸 鼠 肿 瘤 活 体 实 时 荧 光 成 像 相 关 研 究 结 果 发 表 在 美 国 国 家 科 学 院 院 刊 上 (PNAS 2011, 108, ) 自 然 出 版 集 团 电 子 期 刊 SciBX 用 核 酸 适 配 体 成 像 (Imaging with aptamers) 为 题 对 该 工 作 迅 速 以 封 面 故 事 (Cover Story) 形 式 进 行 了 亮 点 报 道 和 评 述 核 酸 适 配 体 ( 又 称 Aptamer) 是 利 用 核 苷 酸 之 间 严 格 的 识 别 能 力 和 亲 和 力 而 设 计 的 人 工 合 成 寡 核 苷 酸, 并 通 过 指 数 富 集 配 体 的 系 统 进 化 (SELEX) 技 术 筛 选 而 获 得 它 不 仅 具 有 类 似 抗 体 对 靶 标 高 特 异 性 和 高 亲 和 力 的 特 点, 更 在 许 多 方 面 优 于 抗 体, 如 : 靶 标 种 类 丰 富 ( 包 括 离 子 有 机 染 料 蛋 白 完 整 的 肿 瘤 细 胞 等 ) 合 成 方 法 简 便 且 重 复 性 好 修 饰 灵 活 以 及 便 于 长 期 贮 存 和 常 温 运 输 等 特 别 是 作 为 一 种 分 子 量 小 阴 离 子 性 且 无 免 疫 原 性 的 分 子 探 针, 核 酸 适 配 体 在 活 体 内 具 有 组 织 渗 透 和 吞 噬 速 率 快, 血 液 和 非 靶 组 织 滞 留 时 间 短 和 靶 组 织 聚 集 效 率 高 等 优 势, 是 一 种 潜 在 理 想 的 活 体 成 像 探 针 传 统 的 核 酸 适 配 体 活 体 成 像 探 针 主 要 是 采 用 always on 模 式, 由 于 信 号 始 终 存 在, 在 活 体 内 往 往 表 现 出 背 景 信 号 高 检 测 时 间 长 成 像 对 比 度 不 高 和 灵 敏 度 有 限 等 缺 点 如 果 能 够 巧 妙 设 计 只 有 在 特 定 靶 肿 瘤 目 标 刺 激 下 才 能 产 生 可 检 测 信 号 的 激 活 式 核 酸 适 配 体 成 像 探 针, 则 有 可 能 显 著 降 低 活 体 成 像 背 景, 缩 短 检 测 时 间, 提 高 肿 瘤 成 像 对 比 度 和 检 测 灵 敏 度, 为 活 体 肿 瘤 的 诊 断 分 析 提 供 一 种 更 为 理 想 的 成 像 模 式 针 对 活 体 肿 瘤 的 高 灵 敏 度 高 特 异 性 检 测 需 要, 该 课 题 组 创 新 性 的 提 出 了 激 活 式 核 酸 适 配 体 探 针 的 概 念, 以 人 类 急 性 白 血 病 细 胞 CCRF-CEM 细 胞 的 核 酸 适 配 体 为 模 型, 构 建 了 针 对 CCRF-CEM 细 胞 膜 表 面 肿 瘤 标 志 性 蛋 白 的 激 活 式 核 酸 适 配 体 探 针, 不 仅 成 功 实 现 了 缓 冲 液 和 血 清 体 系 中 CCRF-CEM 细 胞 的 快 速 灵 敏 特 异 检 测 以 及 活 体 内 CCRF-CEM 肿 瘤 的 高 对 比 度 和 特 异 性 诊 断 成 像, 而 且 与 传 统 always on 单 荧 光 标 记 核 酸 适 配 体 探 针 相 比, 成 像 反 差 显 著 提 高, 检 测 时 间 也 由 原 来 的 数 小 时 缩 短 至 十 几 分 钟 该 研 究 不 仅 为 核 酸 适 配 体 在 肿 瘤 活 细 胞 检 测 和 活 体 成 像 研 究 中 的 应 用 提 供 了 全 新 的 手 段 和 思 路, 而 且 为 肿 瘤 活 体 荧 光 分 子 成 像 领 域 开 发 了 一 类 具 有 普 遍 适 用 潜 力 的 激 活 式 分 子 探 针, 具 有 重 要 的 科 学 价 值 和 广 泛 的 临 床 前 实 验 以 及 临 床 实 验 应 用 前 景 ( 来 源 : 国 家 自 然 科 学 基 金 委 员 会 ) 碳 化 硅 表 面 制 备 双 层 碳 膜 获 成 功 近 日, 中 国 科 学 院 兰 州 化 学 物 理 研 究 所 先 进 润 滑 与 防 护 材 料 研 究 发 展 中 心 在 四 氯 化 碳 气 氛 下 碳 化 硅 表 面 双 层 碳 膜 制 备 方 面 取 得 了 新 进 展 研 究 人 员 以 四 氯 化 碳 为 氯 气 源 和 碳 源, 通 过 碳 化 物 衍 生 碳 (CDC) 过 程 和 化 学 气 相 沉 积 (CVD) 法, 成 功 地 在 碳 化 硅 表 面 制 备 出 了 双 层 碳 膜 该 双 层 碳 膜 分 别 由 通 过 对 碳 化 硅 氯 化 形 成 的 CDC 亚 表 层 和 对 四 氯 化 碳 热 解 形 成 的 CVD 表 层 构 成 温 度 对 该 双 层 碳 膜 形 成 有 重 要 作 用 由 于 CDC 过 程 的 氯 化 率 远 高 于 CVD 过 程 的 沉 积 速 率, 因 此 CDC 层 比 CVD 层 更 厚 研 究 人 员 认 为, 可 以 通 过 引 入 氢 气 以 及 低 温 蒸 发 四 氯 化 碳 的 方 法 降 低 CDC 层 的 厚 度 该 双 层 碳 膜 的 形 成 机 制 为 碳 化 硅 的 氯 化 和 CVD 层 的 形 成, 这 两 个 过 程 同 时 发 生 而 又 相 互 竞 争 该 双 层 碳 膜 可 作 为 比 CDC 更 好 的 界 面 涂 层 应 用 于 金 属 基 复 合 材 料 中, 也 可 作 为 机 械 密 封 件 的 润 滑 涂 层 近 年 来, 由 于 CDC 材 料 具 有 较 高 的 比 表 面 积 和 可 控 孔 径 分 布 等 性 能, 引 起 研 究 人 员 的 广 泛 关 注, 使 其 在 储 氢 催 化 剂 电 池 和 超 级 电 容 器 电 极 材 料 等 领 域 得 到 应 用 之 前 报 道 的 CDC 材 料 一 般 是 通 过 对 碳 化 物 的 高 温 氯 化 处 理 来 制 备, 然 而 在 CDC 过 程 中, 去 除 金 属 原 子 会 导 致 非 晶 碳 收 缩, 使 其 孔 隙 量 达 到 80% 1997 年 初, 卤 代 烃, 如 四 氯 化 碳 和 三 氯 甲 烷 被 认 为 可 以 用 于 在 碳 化 物 上 制 备 游 离 碳 然 而, 目 前 为 止 有 关 此 方 面 的 报 道 还 很 少 该 研 究 探 讨 了 使 用 四 氯 化 碳 作 为 反 应 物 在 碳 化 硅 上 制 备 碳 膜 的 可 行 性 该 研 究 结 果 发 表 在 碳 (CARBON )(2011, ) 上 ( 来 源 : 中 国 科 学 院 兰 州 化 学 物 理 研 究 所 ) 33

38 Janus 胶 体 材 料 研 究 获 系 列 进 展 Janus 材 料 是 指 两 种 化 学 组 成 在 同 一 体 系 具 有 明 确 分 区 结 构, 因 而 具 有 双 重 性 质 如 亲 水 / 疏 水 极 性 / 非 极 性, 是 材 料 科 学 的 重 要 研 究 方 向 如 何 实 现 这 类 复 杂 性 胶 体 的 普 适 性 可 控 性 和 量 产 性 制 备 是 其 中 的 关 键 问 题 在 国 家 自 然 科 学 基 金 委 科 技 部 和 中 国 科 学 院 的 支 持 下, 化 学 研 究 所 高 分 子 物 理 与 化 学 国 家 重 点 实 验 室 的 科 研 人 员 从 2008 年 开 始 了 Janus 胶 体 制 备 方 法 的 研 究 利 用 单 分 散 二 氧 化 硅 Pickering 乳 液 油 水 界 面 的 分 区 特 性, 结 合 双 相 的 原 子 转 移 自 由 基 聚 合 技 术, 制 备 了 有 机 / 无 机 复 合 Janus 球 形 胶 体 (Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, ) 进 一 步 选 择 石 蜡 为 油 相 冷 却 固 定 二 氧 化 硅 胶 体, 选 区 刻 蚀 制 备 非 球 形 Ja nu s 胶 体 (Chem. Commun. 2009, ) 在 此 基 础 上, 他 们 进 一 步 发 展 了 乳 液 种 子 聚 合 结 合 反 应 诱 导 相 分 离 制 备 了 系 列 亚 微 米 Janus 胶 体 材 料, 形 态 可 控 如 哑 铃 形 (Chem. Commun. 2010, ;Macromolecules 2010, 43, ), 该 方 法 的 重 要 性 在 于 能 够 批 量 制 备 亚 微 米 Janus 胶 体 材 料, 为 实 际 应 用 奠 定 了 基 础 最 近, 课 题 组 研 究 人 员 以 乳 液 界 面 为 模 板, 利 用 乳 液 界 面 的 Janus 性 质 诱 导 溶 胶 - 凝 胶 在 其 界 面 自 组 装 制 备 了 Janus 中 空 球 Janus 中 空 球 作 为 容 器 能 选 择 性 地 在 空 腔 内 装 载 物 质, 为 中 空 微 球 在 油 水 分 离 和 可 控 释 放 等 方 面 的 应 用 提 供 了 新 途 径 (Chem. Commun. 2011, 47, ) 将 上 述 Janus 中 空 球 碎 裂 得 到 Janus 纳 米 片 材 料,Janus 片 的 组 成 和 结 构 可 调 Janus 片 作 为 颗 粒 乳 化 剂, 能 高 效 稳 定 流 体, 如 可 在 空 气 中 获 得 稳 定 的 干 液 滴 (dry droplets) 通 过 选 择 生 长 物 质 赋 予 其 功 能 性 如 在 亲 水 一 侧 吸 附 磁 性 Fe 3 O 4 纳 米 粒 子 得 到 磁 响 应 性 的 Janus 复 合 片, 同 时 不 改 变 其 润 湿 性, 实 现 了 乳 液 液 滴 的 磁 操 纵 上 述 特 性 在 油 水 分 离 和 强 化 采 油 等 领 域 中 具 有 重 要 意 义 相 关 研 究 结 果 近 期 发 表 应 用 化 学 (A n g e w. C h e m. I n t. E d , 5 0, ) 后, 被 N a t u r e C h i n a 的 Research Highlights 栏 目 评 述 报 道 ( nchina/2011/110302/full/nchina html) ( 来 源 : 中 国 科 学 院 化 学 研 究 所 ) 我 国 研 制 出 核 污 染 废 水 处 理 新 技 术 一 项 可 快 速 高 效 吸 附 过 滤 核 污 染 废 水, 并 可 用 于 防 治 放 射 性 物 质 碘 -131 及 其 他 放 射 性 碘 同 位 素 的 扩 散, 广 泛 应 用 于 核 事 故 应 急 核 设 施 防 护 医 疗 放 射 性 废 水 处 理 的 新 技 术, 在 河 南 研 制 成 功 中 国 原 子 能 科 学 研 究 院 2011 年 4 月 14 日 的 检 测 报 告 显 示, 检 测 显 示, 将 10 克 利 用 这 一 新 技 术 制 作 的 新 材 料 - 催 化 生 物 陶 颗 粒, 浸 泡 在 含 有 贝 克 / 升 的 放 射 性 碘 -131 的 核 废 水 中 20 分 钟, 可 以 吸 附 固 定 高 达 99.97% 的 放 射 性 物 质 碘 -131 另 据 中 国 科 学 院 高 能 物 理 研 究 所 核 分 析 技 术 重 点 实 验 室 2011 年 4 月 13 日 的 检 测 显 示, 利 用 这 种 新 材 料 过 滤 放 射 性 高 达 185 万 贝 克 / 升 的 碘 -125 废 水, 仅 用 5 分 钟 的 水 力 停 留 时 间, 放 射 性 碘 -125 去 除 率 高 达 92% 这 项 国 内 首 创 国 际 领 先 的 新 技 术, 是 由 一 个 环 境 科 学 化 学 生 物 学 物 理 等 科 学 家 组 成 的 跨 学 科 团 队 研 制 据 介 绍, 这 种 新 材 料 叫 作 催 化 生 物 陶, 但 它 不 是 一 般 意 义 上 的 陶 瓷, 也 不 同 于 传 统 的 吸 附 材 料 ; 利 用 这 种 新 技 术 制 作 的 颗 粒, 是 一 种 具 有 定 向 选 择 性 功 能 的 高 效 吸 附 材 料, 可 以 快 速 简 便 高 效 地 吸 附 固 定 放 射 性 物 质 碘 -131 ( 来 源 : 新 华 网 ) 多 功 能 造 影 剂 研 究 取 得 新 进 展 日 前, 北 京 大 学 第 三 医 院 王 金 锐 教 授 与 哈 尔 滨 工 业 大 学 戴 志 飞 教 授 组 成 的 联 合 研 究 小 组, 在 治 疗 诊 断 联 用 制 剂 的 研 究 方 面 取 得 新 进 展 相 关 研 究 成 果 被 选 为 热 点 (Hot Paper) 文 章 发 表 在 国 际 著 名 期 刊 应 用 化 学 (Angewandte Chemie International Edition,2011, 50, ), 题 目 为 " 金 纳 米 壳 层 微 胶 囊 : 一 种 可 同 时 用 于 癌 症 超 声 成 像 和 光 热 治 疗 的 多 功 能 造 影 剂 "(Gold-Nanoshelled Microcapsules: a Theranostic Agent for Ultrasound Contrast Imaging and Photothermal Therapy) 传 统 临 床 应 用 中, 诊 断 和 治 疗 是 两 个 独 立 的 过 程, 诊 断 用 药 和 治 疗 用 药 也 是 两 种 独 立 的 药 物 在 这 种 情 况 下, 患 者 往 往 需 要 接 受 先 诊 断 再 治 疗 这 样 两 次 医 疗 过 程, 而 且 间 隔 时 间 较 34

39 长, 容 易 贻 误 疾 病 治 疗 的 最 佳 时 期 另 外, 由 于 诊 断 用 药 物 和 治 疗 用 药 物 通 常 都 对 患 者 有 一 定 的 副 作 用, 分 为 两 次 用 药 会 增 大 患 者 不 必 要 的 痛 苦 和 风 险 因 此, 如 何 实 现 诊 断 用 药 和 治 疗 用 药 合 二 为 一 是 对 生 物 医 药 界 提 出 的 一 个 极 大 挑 战 众 所 周 知, 超 声 诊 断 是 一 种 安 全 便 捷 价 格 低 廉 且 实 时 成 像 的 常 用 诊 断 技 术 探 头 发 出 的 超 声 波 经 过 不 同 人 体 组 织 后 发 生 的 反 射 不 同, 利 用 这 种 反 射 声 波 的 差 异 就 可 以 得 到 人 体 组 织 的 图 像, 通 过 加 入 一 种 被 称 为 超 声 造 影 剂 的 诊 断 制 剂, 可 以 大 大 提 高 超 声 成 像 的 灵 敏 度 和 分 辨 率, 从 而 获 得 更 加 准 确 的 诊 断 信 息 光 热 治 疗 使 用 光 吸 收 剂 和 对 于 人 体 组 织 穿 透 力 较 强 的 红 外 光 来 使 组 织 温 度 升 高, 选 择 性 地 杀 死 肿 瘤 细 胞, 而 对 正 常 细 胞 不 造 成 伤 害, 是 一 种 绿 色 治 疗 方 法 通 常, 在 进 行 光 热 治 疗 之 前 需 要 准 确 知 道 病 变 位 置, 治 疗 过 程 中 也 需 要 实 时 监 控 治 疗 进 程, 治 疗 完 成 后 也 需 要 尽 快 评 价 治 疗 效 果 以 确 定 下 一 步 治 疗 方 案 这 些 诊 断 和 监 控 的 工 作 正 好 可 以 通 过 超 声 造 影 成 像 来 完 成 因 此, 他 们 将 超 声 造 影 成 像 效 果 好 的 高 分 子 微 胶 囊 和 用 于 光 热 治 疗 的 金 纳 米 壳 结 合 在 一 起, 得 到 一 种 金 纳 米 壳 包 覆 的 微 胶 囊 一 方 面, 微 胶 囊 可 增 强 超 声 成 像 效 果, 通 过 超 声 成 像 可 确 定 肿 瘤 的 尺 寸 和 位 置, 监 控 治 疗 过 程 以 及 治 疗 后 的 恢 复 过 程 ; 另 一 方 面, 金 纳 米 壳 在 近 红 外 区 有 较 强 的 吸 收, 经 近 红 外 光 激 发 后, 可 将 吸 收 的 光 能 转 化 成 热 能, 使 局 域 范 围 内 温 度 升 高, 有 效 地 杀 死 恶 性 肿 瘤 细 胞, 对 肿 瘤 进 行 光 热 治 疗 因 此, 通 过 金 纳 米 壳 包 覆 的 微 胶 囊 可 实 现 诊 断 和 治 疗 过 程 的 完 美 结 合, 从 而 减 少 了 中 间 环 节 给 药 次 数 和 毒 副 作 用, 提 高 了 诊 断 治 疗 效 率, 降 低 了 医 疗 费 用, 为 开 发 先 进 的 癌 症 诊 断 治 疗 技 术 提 供 了 新 的 理 念 和 方 法 文 章 发 表 后 引 起 了 人 们 的 广 泛 兴 趣 最 近 出 版 的 自 然 材 料 学 杂 志 (Nature Materials,2011, 10, 264)) 以 " 定 点 清 除 "(Locate and Kill) 为 题 作 为 " 研 究 亮 点 " 对 此 进 行 了 报 道 评 述, 指 出 " 这 种 新 型 复 合 微 胶 囊 将 癌 症 的 诊 断 和 治 疗 两 个 过 程 融 为 一 体, 通 过 超 声 造 影 成 像 确 定 肿 瘤 的 部 位 与 大 小 尺 寸 后, 可 立 即 用 近 红 外 激 光 对 肿 瘤 进 行 定 点 加 热 实 施 清 除, 从 而 避 免 了 对 正 常 组 织 的 损 伤, 同 时 提 高 了 疾 病 诊 治 的 效 率, 因 此 具 有 显 著 的 优 越 性 " 同 时, 德 国 威 利 (Wi ley-vch) 出 版 社 以 " 双 管 齐 下 对 抗 癌 症 "(Double Strike to Fight Cancer) 为 题 作 为 研 究 热 点 进 行 了 报 道, 并 被 美 国 超 声 世 界 (Sonoworld.com) 德 国 纳 米 工 作 (Nanowerk.com) 美 国 创 新 报 告 (innovations-report. com) 等 多 个 国 际 著 名 专 业 网 站 转 载 报 道 指 出 :" 该 课 题 组 研 制 了 一 种 新 型 纳 米 金 壳 微 胶 囊, 使 用 这 种 微 胶 囊 既 可 以 对 癌 症 进 行 超 声 造 影 诊 断, 又 可 以 在 超 声 成 像 引 导 下 对 癌 症 进 行 定 点 光 热 治 疗, 从 而 可 保 护 正 常 组 织 免 受 损 伤 因 此, 在 对 癌 症 患 者 实 施 定 点 治 疗 时 具 有 重 要 的 应 用 价 值 " ( 来 源 : 哈 尔 滨 工 业 大 学 ) N- 烷 基 化 胺 制 备 研 究 获 新 进 展 中 国 科 学 院 兰 州 化 学 物 理 研 究 所 绿 色 化 学 与 催 化 中 心 在 N- 烷 基 化 胺 制 备 方 面 取 得 新 进 展 研 究 人 员 提 出 了 通 过 硝 基 苯 苯 甲 腈 类 化 合 物 与 醇 反 应 一 步 合 成 N- 取 代 二 级 胺 的 新 方 法 合 成 了 具 有 各 种 结 构 的 N- 取 代 胺, 分 离 收 率 为 73% 95% N- 取 代 胺 及 其 衍 生 物 是 重 要 的 化 工 中 间 体, 已 有 的 制 备 方 法 通 常 需 要 先 将 硝 基 苯 类 或 腈 类 化 合 物 还 原 为 胺 该 方 法 简 便 高 效, 为 高 产 率 高 效 地 合 成 N- 取 代 胺 提 供 了 新 方 法 精 细 化 学 品 合 成 往 往 需 要 使 用 有 机 配 体, 使 用 非 均 相 无 有 机 配 体 催 化 剂 体 系 合 成 精 细 化 学 品 比 较 理 想, 但 是 通 常 反 应 条 件 苛 刻 普 适 性 差 针 对 此, 研 究 人 员 成 功 发 展 出 Ag-Mo 无 机 杂 合 材 料 并 实 现 了 胺 碳 酰 胺 磺 酰 胺 等 与 醇 的 烷 基 化 反 应 在 相 对 温 和 条 件 下, 不 添 加 有 机 配 体, 最 高 可 得 到 99% 的 分 离 收 率 该 催 化 体 系 简 单 便 于 操 作, 对 设 计 精 细 化 工 合 成 用 催 化 剂 具 有 一 定 启 迪 作 用 以 上 研 究 得 到 了 国 家 自 然 科 学 基 金 和 中 国 科 学 院 百 人 计 划 项 目 的 支 持 研 究 结 果 发 表 在 欧 洲 化 学 (Chem. Eur. J.) (Chem. Eur. J. 2011, 17, ;2011, 17, ) 上 ( 来 源 : 中 国 科 学 院 兰 州 化 学 物 理 研 究 所 ) 通 过 硝 基 苯 类 苯 甲 腈 类 化 合 物 与 醇 反 应 一 步 合 成 N- 取 代 二 级 胺 35

40 化学通讯 非晶合金材料合作研究取得进展 非晶合金材料具有优异的力学 物理和化学性能 良好的 探索新的非晶合金体系有重要意义 相关工作发表在 应用物 应用前景 因此 非晶合金的形成 结构和性能的研究受到广 理学快报 Appl. Phys. Lett. 96, (2010) 文章随后 泛的关注和重视 其中 非晶合金的形成机理和塑性变形机理 被Asia Materials评为研究亮点 / 是非晶态物理和材料领域的两个核心科学问题 非晶合金的形 asia-materials/highlight.php?id=648 成机理对合金体系非晶形成能力的研究 对探索新型非晶合金 事 实上 非晶态 材料中这种团簇的相互 连 接和密堆是无 材料 以及认识固液转变的物理本质至关重要 而非晶合金中 序 态中结 构不均匀的一种体现 这种原子层次 上的结 构特征 的塑性变形机理则对认识玻璃的本质 无序体系对外加应力的 不仅在玻璃形成能力中有非常重要的作用 而且在形变机理的 耗散 机制 探索有实际应用价值的塑性非晶合金具有 重 要意 问题中也扮演非常重要的角色 在非晶合金中 人们比较关注 义 这两个核心科学问题都与非晶合金原子结构密切相关 要 的结构单元之一就是二十面体 因为它有比较高的堆积密度和 深入理解和认识这两个关键问题 必须研究其微结构起源 但 非常低的能量 但它在一些非晶成分当中却并不存在 因此用 是 由于非晶合金原子结构长程无序, 没有平移对称性 使得这 它来描述整个无序材料的结构特征是缺乏普遍性的 然而 这 两个关键问题和原子结构关系研究一直难有重大进展 种多面体却有一个非常重要的对称性特征-局部的五次对称性 最近 中国科学院物理研究所/北京凝聚态 物理国家实验 LFFS 它在无序态材料中是广泛存在的 而且由于非晶态 室 筹 汪卫华研究组彭海龙等和中国人民大学李茂枝教授合 中这种团簇的相互连接作用 使得这种局部的五次对称性结构 作 采用分子动力学模拟的方法系统研究了非晶形成能力以及 在空间中也不是均匀分布的 而是形成不均匀的条形或者链形 非晶塑性机制和微观原子结构的关系 和实验上的各种非晶研 结构 最近他们采用这种结构上的五次 对 称性 来作为非晶合 究方法相比 分子动力学模拟方法能够更好的表征出原子在玻 金的结构特征指标 来描述Cu Zr二元非晶体的形变特征 通过 璃转变或者受力形变过程中的结构变化 他们采用简单的CuZr 分子动力学模拟发现非晶合金的塑性形变的局域化特征能 或 二元非晶合金作为模型研究体系 通过改变组元C u 和Z r的成 者称作非晶合金形变的结构单元 类似晶体材料中的位错 能 分百分比来调制该体系的非晶形成能力 采用不同种类的多面 很好的用这个结构参数来描述 这种局域化的塑性形变最初是 体团簇密堆模型来描述非晶合金的原子结构 通过对比不同成 在L F FS强度很低区域 产生 随着形变量的逐渐增加 非晶合 分和非晶形成能力的CuZr合金在结构和动力学上的不同之处 金中LFFS强度低的区域产生了大量塑性形变并且趋于饱和 发现合金中二十面体结构的团簇 对玻璃形成能力起着关键性 这样塑性形变就会向LF FS强度比较高的区域扩展 这些结果 的作用 这些二十面体结构的团簇通过同种类团簇以及和其它 表明局部结构特征参数LFFS在控制塑性形变的产生和扩展上 大团簇之间的密排来降低整个体系的动力学效应 从而在非晶 是一个非常关键的因素 这对从原子尺度上理解塑性形变和非 形成过程中 阻止晶化的发生 促进非晶态的形成 另一方面 晶合金形变的结构单元理论 剪切形变区模型 以及剪切带的 这种二十面体由于自身五次对称性而不能排满整个空间 需要 产生都有重要的意义 该文章的结果发表在 物理评论快报 另外一些和它有着很强亲和能力的团簇来充当溶质原子 这种 Phys. Rev. Lett. 106, (2011) 上 不同种类的原子团簇的相互结合 提高体系的稳定性 该项工 作把非晶合金的形成和合金的微观原子结构联系起来 对认识 相关工作得到了国家自然科学基金 科技部973项目和中国 科学院国际合作团队项目的支持 非晶合金形成机理 寻求如何提高合金非晶形成能力的方法 来源 中国科学院物理研究所 图1 CuZr二元非晶中的一个团簇 这种典型的团簇是由十二个原子(绿 图2 塑性形变在非晶态中的局域化特征 a 在时间间隔为10ps时观 色)环绕在中心的铜原子(红色)形成的 它是一种扭曲的二十面体结构 察到的塑性形变分布 b 在观察间隔为40ps时塑性形变开始向周围 这种团簇和非晶形成能力密切相关 扩展 36 科学动态/化学通讯

41 化学通讯 图3 a 随着应变的增加 发生塑性形变区域的五次对称强度在逐步增加 这表明塑性形变是从五次对称强度低的区域逐渐向五次对称强度高 的区域扩展的 b 随着塑性形变量的增加 D2 局域五次对称强度迅速衰减直到一个稳定的值 这个稳定的值是此时引发塑性形变的五次对称 强度的临界值 图4 体系在z=0平面的切面图 其中红色的区域表示发生塑性形变的区域 黑色的小球代表局部五次对称强度大于0.5的原子 黑色原子链对红色 区域的阻挡表明五次对称强度高的区域对塑性形变有着抑制和阻碍的作用 a 图是形变为5%的时刻 b 图是形变为10%的时刻 量子点荧光检测研究取得新进展 开发新型 快速 高效检测乳酸脱氢酶 LDH 活性水平的 备量子点并应用于生化检测 采用超声雾化法制备的水溶性碲 方法可实现对常见的心肌炎 心肌梗塞 肾病 肝癌等疾病的早 化镉 CdTe 量子点实现对乳酸脱氢酶 LDH 活性的定性定 期诊断和实时调控 具有重要的临床意义 因此 将具有激发 量分析 该生物传感器的检测范围为 U/ L 最低检测 范围宽 发射光谱窄 荧光量子产率高 可通过调节尺寸 组成 限达75U/L 或结构来调节发射峰位 实现多色发光等优异光学特性的量子 研究人员进而把这种方法拓展到血清中葡萄糖浓度的测 点用于开发信息容量大 响应速度快 灵敏度高 操作简便 成 定 并初步实现了对这两种物质的同时检测 所构建的新型光 本低廉 便于携带的生物传感器 成为光学生物传感器研究的 学生物传感器与其他的量子点光学生物传感器 例如基于荧光 新热点 能量共振转移的光学生物传感器 相比 不需要昂贵而复杂的 中国科学院理化技术研究所唐芳琼研究员领导的纳米材料 生化分 子修 饰 方 法简单快 捷 操作易于掌握 大大减 少了生 可控制备与应用研究室一直致力于用价廉 可工程化的方法制 物传感器从组装到检测的时间 有利于传感器的小型化和家庭 科学动态/化学通讯 37

42 化学通讯 化 感 器 领域 影响因子排名第一的杂志 生物传感 器 与生物电子 此方法拓展了纳米材料的应用领域 为开拓生化检测分析 的新途径提供了可供参考的实验和理论基础 促进了酶生物传 感器的实用化发展 学 Biosensors and Bioelectronics 上 相关工作已申请2项 中国发明专利 该工作得到国家自然科学基金委和理化所青年基金项目的 与该研究成果相关的2篇论文相继发表在国际电化学与传 支持 来源 中国科学院理化技术研究所 生物物理所合作研究揭示DNA复制起始 复合体亚基结构 4月18日 美国 国家科学院院刊 PNAS 在线发表了中 科院生物物理研究所刘迎芳研究员实验室与美国阿拉巴马大学 Igor Chesnokov博士的合作研究成果 St r uct ural analysis of human Orc6 protein reveals a homology with transcription factor TFIIB 这一文 章中报导了他们对D N A复制起始复合体 O r i g i n recognition complex, ORC 中Orc6亚基的结构生物学研究成 果 通过对Orc6的结构生物学研究 他们揭示了人Orc6蛋白可 以直接结合DNA 并且这一DNA结合能力对ORC复合体识别 复制起始位点以及启动DNA复制必不可少 该文章第一作者为生物物理所刘世轩博士 人类Orc6亚基结构 来源 中国科学院 异氰酸酯前体合成研究取得进展 中国科学院兰州化学物理研究所绿色化学与催化中心在多 异氰酸酯生产工艺均 需用剧毒的光气为原料 这一方法普遍存 相催化非光气合成重要异氰酸酯前体 N-取代氨基甲酸酯 方 在设备严重腐蚀 光气泄漏 导致污染环境与人员死亡等事故 面取得新进展 最新研究成果发表在近期出版的 催化期刊 因此 非光气制异氰酸酯的清洁生产技术的研究开发 是世 界 Jour nal of Catalysis (2011) 各国化学科学机构与化工企业关注的热点 关于非光气合成异 该课题组成功开发了一种磁性固体催化剂 以氨基甲酸烷 氰酸酯前体的研究目前重要集中在硝基化合物的还原羰化 胺 基酯为羰源 与胺化合物反应高效的合成了一系列重要异氰酸 化合物的氧化羰化及碳酸二甲酯的胺解反应 这些方法虽然避 酯的前体 且催化剂易分离回收 循环使用多次后活性依然保 免了光气的使用 但是存在原料CO剧毒 高温高压条件下CO 持良好 该技术为非光气合成异氰酸酯前体提供了一条安全 价 与O 2 易发生爆炸 碳酸二甲酯价格较昂贵且与甲醇 难分离的问 廉 环境友好的 合成路线 非常具有工业应用价值 题 近年来 氨基甲酸烷基酯做为一种相对绿色的羰源正逐渐 异氰酸酯是一类重要的石化工业原材料 在工业 农业 引起人们的注意 氨基甲酸烷基酯可有尿素醇解制的 共产的 医药卫生 航天军工等各方面都具有广泛的用途 主要包括1, 氨气可回收用于尿素合成 因此 高效的利用氨基甲酸烷基酯 6 己二胺异氰酸酯 HDI 甲苯二异氰酸酯(TDI) 二苯基甲 可间接实现二氧化碳的优化利用 烷二异氰酸酯( M DI )及异佛尔酮二异氰酸酯 I PDI 现有的 38 科学动态/化学通讯 来源 中国科学院兰州化学物理研究所

43 化学通讯 中国科学院科学家研制出戒烟产品 遭烟草公司抵触 美籍华人藏英年认为 烟草企业之所以选择减害产品却拒绝戒 烟技术 归根结底是怕阻断了财路 藏英年 他们认为烟民都不抽烟 烟不就卖不出去了么 这 当然是个非常狭窄的观念 因为一边人不抽一边人抽 比如每 天10个人戒烟了10个人死亡了 20个人 可是年轻人有25人开始 抽烟 在增减之间绝对数字还是增加的 藏英年分析 人们头脑中的另一个误区是 烟民都不抽烟 了 国家就失去税收 就业就成问题 这样的说法和实际情况相 去甚远 藏英年 假如我今天不抽烟了 剩下的钱花在别的地方 去 饭馆 坐出租车 买衣服 旅游 从国家全盘看变化不大 就 据中国之声 新闻纵横 报道 据统计 全球每年有50 0万 人死于吸烟引发的相关疾病 其中超过20%发生在中国 在全 球禁烟 限烟成为大趋势的背景下 今年5月1号 我国也将全面 是烟草 税下降了 其他税增加了 要靠烟赚 钱作为国家经济支 柱是得不偿失的 每年1.7万亿支香烟 利税高达50 0 0多亿元 但是 因为烟 草引发的疾病所消耗的医疗成本 占卫生总费用的3% -5% 赵 在室内公共场所禁烟 去年 中国科学院科学家成功研制出了新的无依赖祛烟瘾 技术 一经公布媒体反响热烈 有媒体甚至认为 这项新技术突 破了戒烟的难题 为烟民戒烟找到了一种有效的方式 但是一 年来 科学家们却发现 这一技术很难推向市场 更难走进烟 民生活 有利于健康的戒烟技术为什么找不到合适的婆家 人类对烟草的依赖并非一个 戒 字就可以解决 因此 业 界已经有这样的共识 祛除烟瘾和无依赖香烟是烟草行业未来 发展的唯一方向 去年 中国科学院生物物理研究所的科学家 赵保路和他的研究团队 从茶叶里发现了抑制烟草和尼古丁成 瘾的新物质 并申请了国际专利 试验中 烟民最短一个星期就 自然地戒掉烟瘾 有评论认为 这是一项可能改变烟草历史的 研究成果和戒烟的革命性突破 如此有效的产品 市场中一定 保路认为 虽然烟草工业对国家贡献很大 但不是长久之计 赵保路 实际上烟草行业面临很大的危机 第一个就是人 们意识到危害了就开始(抽)减害(香烟) 但抽烟多了还是不减 害 所以美国有的洲可能提出烟草不是合法产品 是非法产品 一旦取消 整个烟草行业就垮掉 即使国际上不取消烟草 中国 加入WTO必须要取消专卖 一旦取消外国的烟马上就会进来 不仅会进来还会把我们的击垮 第一他成本比你低很多 各个 方面性能都要好于烤烟 如果用了这个 对外如果不带不成瘾 (功能)的不让他进来 你可以抵御外国的烟草 这是个很大的 问题 但是烟草行业认识不到这一点 一年多过去了 赵保路的研究成果仍然停留在纸面上 没有 真正走向市场 科学技术带来的实惠没有落到普通烟民手里 但赵保路的产品并非没有人愿意要 看到和烟企合作的路走不 反响强烈 然而事与愿违 赵保路说 赵保路 我们最简单的想法 把它接到烟上不就完了么 一 抽就戒掉了 你可以想象咱们国家烟草企业是什么态度 我找 他们去 他们说赵教授你给我提个减害的样品我非常欢迎 如 果是戒烟的 免谈 所以我们最后和烟草企业几乎没办法谈 在赵保路看来 烟草企业的态度并非总是这样 与之相对 比的是 此前赵保路曾经为一家国产香烟品牌研发低自由基减 害香烟 很受企业欢迎 记者了解到 仅20 08年这款香烟所缴 利税就达到近7个亿 控烟活动家 曾任世卫组织控烟顾问的 通 赵保路和他的科学家团队决定另走一条路 就是把这种戒 烟物质制作成过滤烟嘴 单独销售 如今 国外已经有多家企业 对这项技术表示了兴趣 但如此一项技术 本应创造优秀的产 品获取利税 却流落国外 让赵保路心里不是滋味 赵保路 现在国外跟我们谈了很多 他们对这个戒烟产品是 非常需求的 谁采取这个 哪个公司就能占领国际市场 我们现 在说实在的还没下决心给他们 本来我们想在国内弄这个 所以 一直不太想把这个直接拿出去 科学动态/化学通讯 来源 新浪科技 39

44 化学通讯 石墨烯纳米带制备研究获新进展 石墨烯 G raphene 自20 04年发现以来 成为凝聚态物理 与材料科学等领域的一个研究热点 石墨烯的超高室温载流子 迁移率与可剪裁加工的特性 使其成为未来纳米电子学器件的 重要候选材料 石墨烯本身是零带隙材料 如果直接用其构筑 场效应晶体管 FET 器件 门控效果极其有限 难以实现开关 特性 目前的一种解决方案是 把石墨烯裁剪成在横向方向为 有限尺寸的石墨烯纳米带结构 电子在横向上受限 纳米带则 成为典型的准一维系统 石墨烯的能隙被打开 因此 如何高 效 可控地制备石墨烯纳米带 宽度到10 nm左右或以下 是当 前该领域的一个充满挑战的重要研究课题 中国科学院物理 所/ 北京凝聚态 物理国家实验 室 筹 表 面室S F1组 几年来在石墨 烯的制备及其能带调控 方面开展 研 究 在过去工作的基础上 最近该组王文龙副研究员 北京大 学王恩哥院士和博士生 刘磊等与物理所微加工实验室顾长志 研究员合作 在石墨烯纳米带的可控制备研究方面取得了重要 进展 他们基于二维胶体晶体刻蚀技术 发展出一种简单 高 效 可控制备超细石墨烯纳米带的新方法 二维胶体晶体刻蚀 又称纳米球刻蚀 NSL 是利用自组装胶体微球作为图形掩 膜的一种并行 pa rallel 刻蚀加工技术 具有操作简便 高产 NSL刻蚀法的简便与易操作性 他们还将之直接运用到预先制 出 成本低廉等显著优点 为未来大批量制备石墨烯纳米带提 作好的石墨烯FET器件上 通过逐步刻蚀来实现对石墨烯电学 供了一条有效途径 在NSL法刻蚀裁剪石墨烯的过程中 研究 性质的 器件原位 on-chip 动态调控 展示了该方法在石墨 人员巧妙利用了胶体微球空隙中氧等离子体束流的局域各向异 烯电子器件研究中的潜在应用价值 相关工作论文发表在近期 性分布 通过细致研究刻蚀工艺与参数 制得了高各向异性的 的 先进材料 Adv. Mater (2011) 上 准一维超细纳米带结构 该方法除了能够制备大面积互连的石 墨烯纳米带有序阵列之外 还可以通过控制胶体微球的受限自 该工作得到了国家自然科学基金委 科技部与中国科学院 的支持 组装 在基片特定位置上制备出不同几何构型的石墨烯纳米带 互连结构 展现出了丰富的可调性与良好的可控性 另外 基于 40 科学动态/化学通讯 来源 中国科学院物理研究所

45 ACS Nano: 研 究 建 立 免 标 记 比 色 法 检 测 SNPs 新 法 中 国 科 学 院 长 春 应 用 化 学 研 究 所 电 分 析 化 学 国 家 重 点 实 验 室 董 绍 俊 院 士 (TWAS) 课 题 组 在 基 于 血 红 素 - 石 墨 烯 纳 米 复 合 物 免 标 记 比 色 法 检 测 单 核 苷 酸 多 态 性 研 究 方 面 取 得 重 要 进 展, 相 关 成 果 发 表 在 美 国 化 学 会 期 刊 ACS 纳 米 ACS Nano (2011,5, ) 上 石 墨 烯 是 碳 原 子 紧 密 堆 积 成 单 层 二 维 蜂 窝 状 晶 格 结 构 的 一 种 碳 质 新 材 料, 由 于 其 具 有 表 面 积 大 热 性 能 和 导 电 率 高 机 械 强 度 大 生 产 成 本 低 等 特 点 和 独 特 的 纳 米 结 构, 可 广 泛 应 用 于 在 纳 米 电 子 学 纳 米 光 子 学 传 感 器 和 纳 米 复 合 材 料 等 领 域, 已 成 为 国 际 研 发 的 热 点 该 课 题 组 利 用 化 学 法, 通 过 血 红 素 与 石 墨 烯 之 间 π-π 相 互 作 用 合 成 了 血 红 素 功 能 化 的 石 墨 烯 纳 米 杂 化 材 料 (H-GNs) 这 种 新 的 纳 米 材 料 在 水 溶 液 中 具 有 很 好 的 稳 定 性, 并 且 具 有 血 红 素 和 石 墨 烯 的 优 良 性 质 石 墨 烯 表 面 上 附 着 的 血 红 素 使 得 H- GNs 具 有 过 氧 化 氢 酶 的 性 质, 能 够 催 化 过 氧 化 氢 氧 化 过 氧 化 氢 酶 底 物 的 反 应 ;H- GNs 在 水 溶 液 中 的 分 散 符 合 2D 的 Schulze-Hardy 规 则, 当 电 解 质 的 浓 度 超 过 临 界 聚 沉 浓 度 (ccc) 后,H- GNs 溶 液 就 会 由 于 电 荷 屏 蔽 效 应 发 生 聚 集 ; 单 链 DNA (ss-dna) 和 双 链 DNA(ds-DNA) 与 H-GNs 之 间 的 亲 和 力 不 同, 可 以 在 最 佳 盐 浓 度 下 利 用 H-GNs 的 不 同 聚 集 状 态 区 分 ss- DNA 和 ds-dna 基 于 H-GNs 的 这 些 特 点, 研 究 人 员 建 立 了 一 种 免 标 记 比 色 法 检 测 乙 肝 病 毒 (HBV) 的 单 碱 基 多 态 性 (SNPs) 的 方 法 该 方 法 简 便 快 速 经 济 效 益 高, 而 且 无 需 DNA 底 物 进 行 标 记 更 重 要 的 是, 该 方 法 可 以 在 室 温 下 利 用 肉 眼 直 接 观 察, 这 使 得 它 比 利 用 复 杂 的 仪 器 更 方 便 由 于 其 操 作 简 便, 特 异 性 好, 该 方 法 在 包 含 单 碱 基 突 变 等 遗 传 性 疾 病 的 临 床 诊 断 中 具 有 潜 在 的 应 用 价 值, 可 能 为 病 原 学 诊 断 和 遗 传 性 疾 病 带 来 希 望 ( 生 物 谷 推 荐 原 文 出 处 :ACS Nano, 2011, 5 (2), pp ,DOI: /nn ) 新 中 国 放 射 化 学 奠 基 人 杨 承 宗 逝 世 1911 年 9 月 5 日 2011 年 5 月 27 日 ; 享 年 100 岁 2011 年 5 月 27 日 上 午 8 点 45 分, 新 中 国 放 射 化 学 奠 基 人 中 国 科 大 建 校 元 勋 原 副 校 长 中 国 科 大 放 射 化 学 和 辐 射 化 学 系 首 任 系 主 任 杨 承 宗 先 生 因 病 医 治 无 效, 在 北 京 逝 世, 享 年 100 岁 杨 承 宗 先 生 1911 年 9 月 5 日 出 生 于 江 苏 省 吴 江 县 1932 年 毕 业 于 上 海 大 同 大 学 年, 在 北 平 研 究 院 镭 学 研 究 所 从 事 放 射 化 学 研 究 工 作, 任 助 理 研 究 员 副 研 究 员 年, 在 法 国 巴 黎 大 学 镭 研 究 所 随 伊 莱 娜 约 里 奥 - 居 里 夫 人 从 事 放 射 化 学 研 究, 获 博 士 学 位 1951 年 秋 回 国, 任 中 科 院 近 代 物 理 研 究 所 ( 原 子 能 所 ) 放 射 化 学 研 究 室 和 放 射 性 同 位 素 应 用 研 究 室 两 个 研 究 室 主 任 年 起, 杨 承 宗 先 生 参 与 创 办 中 国 科 学 技 术 大 学, 并 出 任 中 国 科 大 放 射 化 学 和 辐 射 化 学 系 首 任 系 主 任, 教 授 年 底, 兼 任 国 家 第 二 机 械 部 铀 研 究 所 副 所 长, 主 管 业 务 1978 年 任 中 国 科 学 技 术 大 学 副 校 长 1980 年 倡 办 安 徽 省 合 肥 联 合 大 学, 兼 任 校 长 年 先 后 任 中 国 化 学 会 第 届 理 事, 核 化 学 和 放 射 化 学 专 业 委 员 会 主 任, 中 国 核 学 会 第 1-2 届 理 事 核 化 学 和 放 射 化 学 学 会 理 事 长 曾 任 第 三 四 五 六 七 届 全 国 人 民 代 表 大 会 代 表, 安 徽 省 第 六 七 届 人 民 代 表 大 会 常 务 委 员 会 副 主 任, 安 徽 省 第 三 届 科 学 技 术 协 会 主 席 41

46 化学通讯 金纳米壳层微胶囊 实现癌症诊断 和治疗过程的完美结合 日前 北京大学第三临床学院王金锐教授与哈尔滨工业大 外光来使组织温度升高 选择性地杀死肿瘤细胞 而对正常细 学戴志飞教授组成的联合研究小组 在治疗诊断联用制剂的研 胞不造成伤害 是一种绿色治疗方法 通常 在进行光热 治疗 究方面取得新进展 相关研究成果被选为热点 Hot Paper 文 之前需要准确知道病变位置 治疗过程中也需要实时监控治疗 章发表在国际著名期刊 应用化学 国际版 A ngewa ndte 进程 治疗完成后也需要尽快评价治疗效果以确定下一步治疗 Chemie Inter national Edition 2011, 50, 题目 方案 这些诊断和监控的工作正好可以通过超声造影成像来完 为 金纳米壳 层 微 胶囊 一种可同时用于癌症超声成像 和光 成 热治疗的多功能造影剂 (Gold-Nanoshelled Microcapsules: 因此 他们将超声造影成像效果好的高分子微胶囊和用于 a Theranostic Agent for Ult rasound Cont rast Imaging and 光热治疗的金纳米壳结合在一起 得到一种金纳米壳 包覆的 Photothermal Therapy) 微胶囊 一方面 微胶囊可增强超声成像效果 通过超声成像 可确定肿瘤的尺寸和位置 监控治疗过程以及治疗后的恢复过 程 另一方面 金纳米壳在近红外 区有较强的吸收 经近红外 光激发后 可将吸收的光能转化成热能 使局域范围内温度升 高 有效地杀死恶性肿瘤细胞 对肿瘤进行光热治疗 因此 通 过金纳米壳 包覆的微胶囊可实现诊断和治疗过程的完美结合 从而减少了中间环节 给药次数和毒副作用 提高了诊断治疗 效率 降低了医疗费用 为开发先进的癌症诊断治疗技术提供 了新的理念和方法 文章发表后引起了人们的广泛兴趣 最近出版的 自然-材 料学 杂志 Nature Materials 2011, 10, 264) 以 定点清除 Locate and K ill 为题作为 研究亮点 对此进行了报道评 述 指出 这种新型复合微胶囊将癌症的诊断和治疗两个过程 融为一体 通过超声造影成像确定肿瘤的部位与大小尺寸后 可立即用近红外激光对肿瘤进行定点加热实施清除 从而避免 传统临床应用中 诊断和治疗是两个独立的过程 诊断用 药和治疗用药也是两种独立的药物 在这种情况下 患者往往 了对正常组织的损伤 同时提高了疾病诊治的效率 因此具有显 著的优越性 需要 接受先诊断再治疗这 样两次医疗过 程 而且间隔时间较 同时 德国威利 Wi l e y-vc H 出版社以 双管齐下对抗 长 容易贻误疾病治疗的最佳时期 另外 由于诊断用药物和治 癌症 Double Strike to Fight Cancer 为题作为研究热点进 疗用药物通常都对患者有一定的副作用 分为两次用药会增大 行了报道 并被美国超声世界 S o n owo rld.c o m 德国纳米 患者不必要的痛苦和风险 因此 如何实现诊断用药和治疗用 工作 Nanowerk.com 美国创新报告 i n novat ions-repor t. 药合二为一是对生物医药界提出的一个极大挑战 com 等多个国际著名专业网站转载 报道指出 该课题组 众所周知 超声诊断是一种安全 便捷 价格低廉且实时成 研制了一种新型纳米金壳微胶囊 使用这种微胶囊既 可以对癌 像的常用诊断技术 探头发出的超声波经过不同人体组织后发 症进行超声造影诊断 又可以在超声成像引导下对癌症进行定 生的反射不同 利用这种反射声波的差异就可以得到人体组织 点光热治疗 从而可保护正常组织免受损伤 因此 在对癌症患 的图像 通过加入一种被称为超声造影剂的诊断制剂 可以大 者实施定点治疗时具有重要的应用价值 大提高超声成像的灵敏度和分辨率 从而获得更加准确的诊断 信息 光热治疗使用光吸收剂和对于人体组织穿透力较强的红 42 生 物 谷 推 荐 原 文 出 处 A n g e w a n d t e C h e m i e Inter national Edition DOI: /anie 科学动态/化学通讯

47 化学通讯 上海应用物理研究所二维纳米材料合成 及环境催化研究取得新进展 近日 英国皇 家学会著名的 能源与环境 科学 E n e r g y & E nv i r o n m e n t a l S c i e n c e 杂志在线发表了中国科学院 上 海 应 用物 理 研 究 所 物 理 生物 学 实 验 室和上 海光 源 在二 维 纳 米 材料及污染 物 催 化 降 解 方面的 研 究 成 果 D O I : / C1030EE00495B 图2 软X射线谱学显微成像 米材料 尺度约200nm 厚度仅为2nm左右 上海光源软X射线 谱学显微实验站利用30nm软X射线纳米探针 通过在200nm微 小样品上扫描成像 测量Fe-L2 3吸收边附近的一系列图像并 图1 石墨烯诱导二维γ-FeOOH纳米材料形成的示意图和TEM表征 加以解谱 精确得到了γ-FeOOH中三价铁离子清晰分布图象 为确定这种二维结构的价态及在石墨烯表面的分布状态提供了 二维纳米材料因具有独特的光电性能而被广泛地应用在固 关键性证据 态纳米器件 传感及功能薄膜等众多领域 然而 自支撑的超薄 这种新型二维 纳米 材料 具有优 异的催化活 性 能 够高效 二维纳米材料通常很难得到 一般是由物理或化学气相沉积方 降 解水体中的苯 酚 等 有机污染 物 而且 这种纳米催化剂的 法在固相基底上制备生长 上海应用物理所物理生物学实验室 稳定性显著高于该实验室之前报道的氧化铁纳米粒子 Na no 彭程博士在樊春海研究员的指导下 通过与上海光源物理环境 Research, 2009, 2, 617 展现出在环境催化应用方面的良好 科学部邰仁忠研究员合作 利用石墨烯的二维平面作为模版 前景 来源 上海应用物理研究所 在溶液中合成了自支撑的超薄二维羟基氧化铁 γ-feooh 纳 铜-石墨自润滑复合材料润滑机理研究进展 近日 中国科学院兰州化学物理研究所先进润滑与防护材 干摩擦条件下 含石墨颗粒的金属基自润滑复合材料的摩 料研究发展中心在铜-石墨自润滑复合材料的润滑机理研究方 擦系数 通常 较小 这与对偶材料 滑 动表面连 续 转移层的形成 面 取得系列进展 考察了表面织构对铜-石墨复合材料转移层 紧密相关 而转移过程可能会受到对偶材料表面织构变化的影 的形成 以及滑动速度对该材料表面改性层和摩擦学性能的影 响 因此 研究人员研究了铜-石墨自润滑复合材料在不同表面 响 织构钢盘上的转移行为 重点考察了低载荷和高载荷下对偶材 料上转移层的变化 结果发现不同表面织构对铜-石墨自润滑复 合材料接触面产生的棘轮效应有所不同 从而引起表面层 不同 程度的挤压以及不同尺寸的挤出物 断裂的挤出物作为转移层 的初始物对转移层的连续性具有重要作用 进而导致了铜-石墨 自润滑复合材料与具有不同表面织构的钢材料配副时的不同摩 擦学性能 针对滑动速度对铜-石墨自润滑复合材料表面改性和摩擦 性能的影响 研究结果表明铜-石墨自润滑复合材料的摩擦系 数 磨损率与滑动速度紧密相关 当速度超过临界值 0.5 m / 铜-石墨自润滑复合材料磨损率随速度变化而变化 s 时 摩擦磨损状态发生变化 接触面润滑层的形成是铜-石墨 科学动态/化学通讯 43

48 转 移 层 形 成 过 程 示 意 图 自 润 滑 复 合 材 料 良 好 摩 擦 性 能 的 重 要 特 征 由 于 亚 表 面 变 形 区 较 大 的 应 变 梯 度, 当 滑 动 速 度 低 于 临 界 值 时, 富 含 石 墨 的 润 滑 层 易 于 在 滑 动 表 面 形 成 然 而, 当 速 度 大 于 临 界 值 时, 由 于 高 应 变 率 下 的 剥 层 磨 损, 较 难 形 成 润 滑 层 当 速 度 小 于 临 界 值 时, 磨 损 机 制 为 由 棘 轮 效 应 引 起 的 轻 微 磨 损 ; 当 速 度 大 于 临 界 值 时, 磨 损 机 制 为 剥 层 磨 损 引 起 的 严 重 磨 损 铜 - 石 墨 自 润 滑 复 合 材 料 是 一 种 典 型 的 环 境 友 好 润 滑 材 料, 在 工 程 领 域 有 广 泛 的 应 用 因 此, 研 究 其 摩 擦 磨 损 性 能, 考 察 不 同 滑 动 速 度 下 的 平 均 摩 擦 系 数 其 在 滑 动 轴 承 电 刷 以 及 其 它 滑 动 和 无 油 润 滑 条 件 下 部 件 中 的 应 用, 具 有 重 要 意 义 作 为 第 三 体 中 速 度 适 应 层 的 部 分 工 作, 该 研 究 得 到 了 国 家 自 然 科 学 基 金 的 资 金 支 持 研 究 结 果 发 表 在 磨 损 (Wear) (Wear 270 (2011) ) 和 摩 擦 学 快 报 (Tribol Lett) (Tribol Lett (2011) 41: ) ( 来 源 : 中 国 科 学 院 兰 州 化 学 物 理 研 究 所 ) 泛 素 多 聚 体 折 叠 中 间 体 研 究 获 进 展 利 用 机 械 力 使 蛋 白 质 去 折 叠 再 诱 导 其 折 叠, 特 别 适 合 用 来 研 究 蛋 白 质 在 外 力 作 用 下 的 折 叠 过 程 这 种 方 法 被 广 泛 应 用 于 原 子 力 显 微 镜 实 验 (AFM) 中 对 单 个 生 物 分 子 折 叠 机 理 的 研 究 最 近, 新 的 原 子 力 显 微 镜 实 验 发 现 泛 素 多 聚 体 在 外 力 去 折 叠 后, 重 折 叠 的 过 程 中 存 在 大 量 的 稳 定 的 中 间 体 这 些 中 间 体 在 外 力 作 用 下 将 产 生 2-30 纳 米 的 距 离 中 国 科 学 院 上 海 生 命 科 学 研 究 院 计 算 生 物 学 所 研 究 组 长 Frauke Graeter 博 士 和 夏 飞 博 士 利 用 分 子 模 拟 的 方 法, 理 论 研 究 了 泛 素 多 聚 体 折 叠 过 程 以 及 中 间 体 的 性 质, 并 提 出 多 聚 体 中 单 体 间 的 相 互 作 用 将 导 致 中 间 体 的 产 生, 而 这 些 稳 定 的 中 间 体 通 过 两 个 相 邻 单 体 间 交 换 相 同 的 二 级 结 构 形 成 理 论 计 算 的 结 果 表 明, 去 折 叠 后, 这 些 中 间 体 将 产 生 2 到 30 纳 米 的 距 离 分 布, 这 与 实 验 观 测 的 结 果 一 致, 进 一 步 的 动 力 学 分 析 也 与 实 验 相 符 该 理 论 研 究 为 泛 素 多 聚 体 在 外 力 作 用 下 的 折 叠 中 间 体 提 供 了 新 的 理 论 解 释 该 研 究 是 与 美 国 马 里 兰 大 学 的 D a ve T h i r u m a l a i 教 授 合 作 完 成, 并 于 4 月 11 日 在 线 发 表 于 美 国 国 家 科 学 院 院 刊 (PNAS) 该 工 作 得 到 了 美 国 健 康 研 究 所 中 国 国 家 自 然 科 学 基 金 计 算 所 奇 拉 实 验 室 以 及 德 国 学 术 交 流 中 心 的 支 持 ( 来 源 : 中 国 科 学 院 上 海 生 命 科 学 研 究 院 ) 44

49 苏 州 纳 米 所 新 型 纳 米 载 药 体 系 研 究 取 得 系 列 进 展 纳 米 药 物 递 送 体 系 是 指 通 过 物 理 或 化 学 方 式 将 药 物 分 子 装 载 在 纳 米 材 料 载 体 上, 形 成 药 物 - 载 体 的 复 合 体 系 它 的 主 要 优 点 包 括 :(1) 能 够 显 著 提 高 靶 区 的 药 物 浓 度, 从 而 改 善 药 物 的 利 用 率 和 治 疗 效 果, 并 降 低 药 物 的 不 良 反 应 ;(2) 提 高 难 溶 性 药 物 在 水 溶 液 中 的 溶 解 性 ;(3) 将 药 物 分 子 靶 向 递 送 至 特 定 的 细 胞 或 器 官 ;(4) 可 递 送 细 胞 难 以 摄 取 的 生 物 大 分 子 药 物 ( 如 核 酸 蛋 白 质 ) 至 细 胞 内 的 活 性 部 位 因 此, 新 型 纳 米 载 药 体 系 是 目 前 纳 米 生 物 医 学 领 域 的 研 究 热 点 之 一 最 近, 中 国 科 学 院 苏 州 纳 米 技 术 与 纳 米 仿 生 研 究 所 张 智 军 课 题 组 在 新 型 纳 米 药 物 载 体 研 究 方 面 取 得 系 列 进 展, 引 起 学 术 界 的 关 注 和 兴 趣 他 们 通 过 化 学 修 饰 氧 化 石 墨 烯, 实 现 了 抗 癌 药 物 阿 霉 素 和 喜 树 碱 的 可 控 联 合 载 药 和 生 物 靶 向 递 送, 其 在 体 外 实 验 中 表 现 出 比 单 一 载 药 更 高 的 抗 肿 瘤 效 应 (Small, 2010, 6, ), 这 项 工 作 入 选 Small 月 度 Top 10 most accessed articles 在 此 基 础 上, 该 研 究 组 进 行 了 氧 化 石 墨 烯 用 于 序 贯 递 送 sir NA 和 DOX 的 研 究 研 究 发 现, 阳 离 子 聚 合 物 聚 乙 烯 亚 胺 (PEI) 修 饰 的 氧 化 石 墨 烯 转 染 具 有 靶 向 肿 瘤 抗 凋 亡 蛋 白 Bcl-2 的 sirna 进 入 细 胞 后, 能 显 著 的 抑 制 Bcl-2 蛋 白 的 表 达 序 贯 递 送 sirna 和 阿 霉 素 表 现 出 显 著 的 协 同 增 强 抗 肿 瘤 效 果 (Small, 2011, 7, ) 该 工 作 发 表 后 Wiley-VCH Mat er ials Views China 立 即 进 行 了 Highlight 报 道 最 近, 张 智 军 课 题 组 进 一 步 研 究 了 PEI 修 饰 的 氧 化 石 墨 烯 用 于 介 导 pgl-3 的 细 胞 转 染 实 验 结 果 发 现, 该 纳 米 载 药 体 系 显 示 出 很 高 的 转 染 效 率 ( 高 于 PEI 25K), 表 明 功 能 化 的 氧 化 石 墨 烯 有 望 成 为 一 种 新 型 高 效 低 毒 基 因 递 送 载 体 基 于 该 项 研 究 结 果 的 一 篇 论 文 最 近 已 被 国 际 著 名 学 术 期 刊 Journal of Materials Chemistry 接 收 在 发 展 新 型 具 有 药 物 控 缓 释 功 能 的 无 机 纳 米 粒 子 药 物 载 体 方 面, 该 课 题 组 也 取 得 新 进 展 他 们 将 化 学 偶 联 阿 霉 素 的 磁 性 四 氧 化 三 铁 纳 米 粒 子 包 埋 在 表 面 修 饰 有 聚 乙 二 醇 的 多 孔 道 二 氧 化 硅 基 质 材 料 中, 制 备 了 一 种 新 型 多 孔 道 磁 载 药 核 壳 纳 米 粒 子 其 多 孔 道 壳 层 结 构 避 免 了 饱 和 磁 化 强 度 严 重 下 降, 有 利 于 磁 靶 向 药 物 递 送 以 及 药 物 的 控 释 (Chem Comm. 2010, 46, ) 这 项 工 作 发 表 后 被 该 刊 物 评 为 月 度 Top 10 most accessed articles 该 研 究 组 还 利 用 轮 状 病 毒 结 构 蛋 白 VP6 的 自 组 装 构 建 了 病 毒 样 颗 粒 (virus like particles,vlps), 并 研 究 了 其 作 为 纳 米 靶 向 药 物 载 体 的 可 能 性 与 化 学 合 成 的 纳 米 药 物 载 体 相 比,VLPs 具 有 生 物 相 容 性 好 在 体 内 不 易 聚 集 和 容 易 分 解 代 谢 等 优 点 但 目 前 VLPs 往 往 通 过 真 核 表 达 或 天 然 分 离 的 方 式 获 得, 制 备 成 本 较 高, 工 艺 不 易 放 大, 大 大 限 制 了 其 广 泛 应 用 针 对 这 个 难 题, 该 课 题 组 将 基 因 克 隆 到 原 核 表 达 载 体 上, 转 化 大 肠 杆 菌 后, 蛋 白 获 得 了 高 效 表 达 VP6 蛋 白 经 过 复 性 后, 再 化 学 交 联 抗 癌 药 物 阿 霉 素 和 肝 细 胞 靶 向 性 配 体 乳 糖 酸, 最 后 通 过 自 组 装, 成 功 构 建 了 VLPs 纳 米 靶 向 药 物 载 体 (Bioconjugate Chem. 2011, 22, ) 上 述 工 作 得 到 了 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 中 国 科 学 院 知 识 创 新 工 程 项 目 和 江 苏 省 自 然 科 学 基 金 项 目 等 经 费 支 持 ( 来 源 : 生 物 谷 ) 单 壁 碳 纳 米 管 生 长 研 究 取 得 进 展 单 壁 碳 纳 米 管 (SWCNT) 的 发 现 被 认 为 是 纳 米 科 技 的 里 程 碑 之 一 目 前,SWC N T 主 要 可 由 电 弧 放 电 激 光 蒸 发 和 化 学 气 相 沉 积 (CVD) 等 方 法 制 备 由 于 对 其 生 长 机 理 缺 乏 全 面 深 入 的 认 识, 故 而 尚 未 找 到 对 SWCNT 精 细 结 构 调 控 的 有 效 手 段, 所 有 方 法 制 备 得 到 的 样 品 均 为 不 同 直 径 长 度 和 导 电 属 性 SWCNT 的 混 合 物 自 2009 年 起, 在 科 技 部 国 家 自 然 科 学 基 金 委 和 中 国 科 学 院 的 大 力 支 持 下, 中 国 科 学 院 金 属 研 究 所 在 SiOx 非 金 属 催 化 剂 生 长 单 壁 碳 纳 米 管 研 究 中 取 得 了 一 系 列 进 展, 相 关 成 果 发 表 在 美 国 化 学 会 志 (JACS) 和 ACS 纳 米 等 刊 物 上 SWCNT 的 制 备 通 常 需 要 铁 族 金 属 作 为 催 化 剂 科 研 人 员 发 现, 除 铁 族 金 属 外, 其 他 一 些 金 属 在 适 当 条 件 下 也 能 生 长 SWCNT 然 而, 由 于 很 难 完 全 去 除, 这 些 金 属 催 化 剂 的 残 存 会 影 响 SWCNT 的 本 征 性 质 ( 如 电 学 磁 学 热 学 性 质 和 化 学 反 应 性 生 物 毒 性 等 ), 并 为 其 在 纳 电 子 器 件 和 生 物 医 学 等 领 域 的 实 际 应 用 带 来 障 碍 2009 年, 中 国 科 学 院 金 属 所 沈 阳 材 料 科 学 国 家 ( 联 合 ) 实 45

50 验 室 先 进 炭 材 料 研 究 部 和 温 州 大 学 的 科 技 人 员 几 乎 同 时 独 立 发 明 了 一 种 简 单 高 效 的 非 金 属 催 化 剂 生 长 高 质 量 SWCNT 的 新 方 法 研 究 人 员 首 先 采 用 离 子 溅 射, 在 硅 衬 底 上 沉 积 30 纳 米 厚 的 二 氧 化 硅 层, 经 过 氢 气 高 温 处 理, 形 成 大 量 平 均 粒 径 为 1.9 纳 米 的 SiOx 颗 粒 然 后 以 甲 烷 为 碳 源, 经 过 900 的 CVD 生 长, 在 衬 底 表 面 制 备 出 高 密 度 高 质 量 的 SWCNT 网 络 同 时, 科 研 人 员 还 提 出 了 一 种 简 单 的 表 面 刻 划 法 来 实 现 SWCNT 的 无 金 属 催 化 剂 图 案 化 生 长 采 用 CVD 即 可 在 硅 衬 底 的 划 痕 处 生 长 出 SWCNT, 而 无 划 痕 处 则 无 SWCNT 生 成 如 果 以 更 小 的 针 尖 ( 如 原 子 力 显 微 镜 的 探 针 ) 去 刻 划 表 面, 则 该 方 法 的 精 度 可 得 到 极 大 的 提 高 在 此 基 础 上, 研 究 人 员 进 一 步 分 析 了 S i O x 催 化 剂 生 长 SWC N T 的 特 点 并 探 索 了 SWC N T 的 控 制 生 长 他 们 发 现, SiO x 生 长 SWC N T 的 速 度 极 慢, 只 有 相 同 条 件 下 钴 催 化 剂 的 1/300 基 于 这 一 特 点, 通 过 简 单 地 控 制 反 应 时 间, 实 现 了 较 短 SWCNT 的 长 度 可 控 制 备, 可 选 择 性 地 生 长 平 均 长 度 只 有 149 纳 米 的 短 SWCNT 最 近, 研 究 人 员 结 合 CVD 生 长 原 位 透 射 电 镜 观 察 和 DFT 计 算, 对 SiOx 催 化 剂 的 状 态 和 SWCNT 的 生 长 机 理 进 行 了 深 入 研 究 研 究 发 现,SiOx 催 化 剂 在 SWCNT 生 长 的 整 个 过 程 中 保 持 非 晶 固 态, 反 应 遵 循 新 的 气 固 固 生 长 机 理, 而 非 传 统 的 气 液 固 机 理 ; 相 同 大 小 的 硅 颗 粒 不 能 生 长 SWCNT, 表 明 催 化 剂 的 化 学 成 分 对 生 长 SWCNT 具 有 很 重 要 的 影 响 ;SiOx 中 的 氧 能 够 促 进 催 化 剂 对 甲 烷 的 吸 附 能 力, 有 利 于 SWCNT 的 生 长 ( 来 源 : 科 学 时 报 ) 科 学 家 抓 住 反 物 质 原 子 长 达 一 千 秒 这 次 抓 住 的 反 氢 原 子 大 多 数 处 于 基 态, 即 能 量 最 低 最 稳 定 的 状 态 欧 洲 核 子 研 究 中 心 的 科 研 人 员 6 月 5 日 在 英 国 自 然 物 理 学 (Nature Physics) 杂 志 上 报 告 说, 他 们 成 功 地 将 反 氢 原 子 抓 住 长 达 一 千 秒 的 时 间, 也 就 是 超 过 16 分 钟, 这 有 利 于 对 反 物 质 性 质 进 行 精 确 研 究 反 氢 原 子 是 普 通 氢 原 子 对 应 的 反 物 质 形 态 反 物 质 与 普 通 物 质 相 遇 就 会 湮 灭, 此 前 制 造 出 的 反 氢 原 子 往 往 只 能 存 在 几 微 秒 的 时 间 2010 年 11 月, 欧 洲 核 子 研 究 中 心 利 用 反 氢 原 子 微 弱 的 磁 性, 首 次 成 功 地 用 磁 场 陷 阱 束 缚 住 了 反 氢 原 子, 时 间 达 172 毫 秒 5 日 发 表 的 新 研 究 在 束 缚 时 间 上 取 得 了 巨 大 突 破 科 学 家 在 论 文 中 说, 他 们 在 这 一 轮 研 究 中, 先 后 用 磁 场 陷 阱 抓 住 了 112 个 反 氢 原 子, 时 间 从 1/5 秒 到 一 千 秒 不 等 分 析 还 显 示, 这 次 抓 住 的 反 氢 原 子 大 多 数 处 于 基 态, 也 就 是 能 量 最 低 最 稳 定 的 状 态 这 有 可 能 是 人 类 迄 今 首 次 制 造 出 的 基 态 反 物 质 原 子 如 果 能 让 反 物 质 原 子 在 基 态 存 在 10 分 钟 到 30 分 钟, 就 可 以 满 足 大 多 数 实 验 的 需 要 在 这 一 轮 研 究 中, 科 学 家 单 次 最 多 一 次 抓 住 了 3 个 反 氢 原 子 他 们 希 望 能 将 更 多 的 反 氢 原 子 束 缚 较 长 时 间, 使 测 量 数 据 在 统 计 上 更 加 精 确 反 物 质 是 由 反 粒 子 组 成 的 物 质, 反 粒 子 的 质 量 等 特 性 与 组 成 普 通 物 质 的 粒 子 相 同, 但 电 荷 等 特 性 相 反 氢 原 子 由 一 个 带 负 电 的 电 子 和 一 个 带 正 电 的 质 子 构 成, 反 氢 原 子 则 与 它 正 好 相 反, 由 一 个 带 正 电 的 正 电 子 和 一 个 带 负 电 的 反 质 子 构 成 反 物 质 至 今 都 是 物 理 学 领 域 的 一 大 谜 团 现 有 理 论 认 为, 在 宇 宙 诞 生 的 大 爆 炸 中 产 生 了 数 量 相 等 的 物 质 和 反 物 质 但 在 人 们 观 察 到 的 宇 宙 中, 物 质 占 绝 对 主 导 地 位 研 究 反 物 质 原 子 的 特 性 比 较 它 们 与 普 通 原 子 在 物 理 规 律 上 是 否 对 等, 可 能 有 助 于 解 开 上 述 疑 点 ( 来 源 : 新 华 网 ) 石 墨 烯 化 学 掺 杂 及 物 性 研 究 获 进 展 石 墨 插 层 化 合 物 自 1841 年 被 发 现 以 来, 一 直 广 泛 应 用 于 电 极 电 导 体 超 导 体 和 电 池 等 方 面 但 是, 传 统 的 石 墨 插 层 化 合 物 由 于 其 厚 度 和 大 尺 寸 的 限 制, 很 难 应 用 于 纳 米 器 件 另 一 方 面, 石 墨 烯 在 纳 米 电 子 和 光 电 子 器 件 方 面 具 有 显 著 的 潜 在 应 用, 提 高 其 载 流 子 浓 度 和 迁 移 率 一 直 是 基 础 物 理 和 器 件 应 用 研 究 领 域 所 致 力 解 决 的 目 标 之 一 如 果 能 在 石 墨 烯 层 间 插 入 原 子 或 分 子 层 形 成 石 墨 烯 插 层 化 合 物 材 料, 就 能 把 石 墨 插 层 化 合 物 的 物 理 化 学 性 质 与 石 墨 烯 在 纳 米 电 子 和 光 电 子 器 件 中 的 潜 在 应 用 结 合 起 来 同 时, 由 于 石 墨 烯 的 尺 寸 和 厚 度 限 制, 传 统 用 于 表 征 石 墨 插 层 化 合 物 基 本 特 性 的 重 要 技 术 -X 射 线 衍 射 很 难 被 应 用 来 表 征 石 墨 烯 插 层 化 合 物, 因 此 必 须 探 索 新 的 表 征 手 段 来 研 究 这 些 插 层 化 合 物 在 科 技 部 重 大 科 学 研 究 计 划 和 国 家 自 然 科 学 基 金 的 支 持 下, 中 国 科 学 院 半 导 体 研 究 所 半 导 体 超 晶 格 国 家 重 点 实 验 室 谭 46

51 平 恒 研 究 员 研 究 组 和 英 国 剑 桥 大 学 Fer rari 博 士 研 究 组 合 作, 利 用 三 氯 化 铁 为 插 层 剂, 成 功 合 成 了 两 层 以 上 一 阶 次 的 石 墨 烯 插 层 化 合 物 通 过 控 制 反 应 条 件 和 后 处 理 方 式, 所 合 成 的 石 墨 烯 插 层 化 合 物 基 本 实 现 了 石 墨 烯 的 完 全 掺 杂, 空 穴 浓 度 可 达 到 cm -2 同 时, 利 用 拉 曼 光 谱 系 统 地 表 征 了 所 制 备 化 合 物 的 插 层 阶 次 层 间 去 耦 合 和 稳 定 性 研 究 结 果 表 明, 插 层 后 的 石 墨 烯 化 合 物 中 每 一 层 石 墨 烯 都 表 现 为 重 掺 杂 下 的 单 层 石 墨 烯 行 为, 并 且 所 制 备 的 插 层 化 合 物 相 当 稳 定 在 此 基 础 上, 该 小 组 又 提 出 了 利 用 多 波 长 拉 曼 光 谱 方 便 无 损 地 探 测 重 掺 杂 下 石 墨 烯 费 米 能 级 的 新 方 法 该 研 究 的 部 分 研 究 成 果 以 Article 形 式 发 表 在 国 际 著 名 化 学 期 刊 美 国 化 学 会 志 (JACS)(J. Am. Chem. Soc., 2011, 133 (15), pp ) 上 该 项 研 究 对 各 种 石 墨 烯 插 层 化 合 物 的 合 成 和 相 应 重 掺 杂 石 墨 烯 的 物 理 化 学 性 质 研 究 具 有 重 要 意 义 ( 来 源 : 中 国 科 学 院 半 导 体 研 究 所 ) 具 有 靶 向 功 能 的 高 分 子 阿 霉 素 键 合 药 纳 米 胶 囊 研 究 取 得 新 进 展 4 月 29 日, 从 中 国 科 学 院 长 春 应 用 化 学 研 究 所 景 遐 斌 研 究 员 处 获 悉, 其 课 题 组 发 明 的 具 有 靶 向 功 能 的 高 分 子 阿 霉 素 键 合 药 纳 米 胶 囊 及 其 制 备 方 法 的 专 利, 获 国 家 发 明 专 利 授 权 ( 专 利 号 :CN ) 阿 霉 素 为 一 种 蒽 环 类 抗 肿 瘤 抗 生 素, 主 要 用 于 治 疗 急 性 白 血 病 恶 性 淋 巴 瘤 肝 癌 肺 癌 胃 癌 食 管 癌 乳 腺 癌 宫 颈 癌 膀 胱 癌 等 目 前 临 床 给 药 多 为 静 脉 滴 注, 但 阿 霉 素 不 能 透 过 血 脑 屏 障, 且 静 注 后 该 药 迅 速 分 布 全 身, 对 骨 髓 和 心 脏 都 有 较 为 严 重 的 毒 副 作 用, 尽 管 用 药 剂 量 很 大, 能 到 达 病 灶 部 位 发 挥 疗 效 的 比 例 却 很 低 景 遐 斌 课 题 组 提 出 了 采 用 生 物 降 解 高 分 子 作 为 药 物 输 送 的 载 体, 采 用 化 学 键 合 的 方 法, 将 药 物 分 子 化 学 键 合 到 高 分 子 上, 从 而 克 服 了 传 统 载 药 胶 束 的 初 期 暴 释 问 题, 在 此 研 究 的 基 础 上 进 一 步 将 靶 向 分 子 键 合 到 纳 米 胶 束 的 外 层, 使 其 发 挥 探 针 的 作 用, 寻 找 癌 变 细 胞, 达 到 靶 向 给 药 的 效 果 这 项 发 明 开 发 了 阿 霉 素 的 新 的 药 物 剂 型, 可 以 提 高 原 药 的 疗 效, 降 低 原 药 的 毒 副 作 用 高 分 子 键 合 药 尤 其 是 靶 向 键 合 药 的 研 究 无 论 是 在 国 内 还 是 国 际 都 属 于 前 沿 性 研 究, 本 发 明 不 仅 提 高 了 我 国 的 抗 癌 药 工 业 的 自 主 创 新 能 力 和 技 术 水 平, 还 会 带 来 巨 大 的 社 会 效 益, 为 千 千 万 万 肿 瘤 病 人 及 其 家 庭 带 来 福 音 各 种 动 物 肿 瘤 模 型 的 试 验 正 在 进 行 之 中, 初 步 结 果 令 人 振 奋 ( 生 物 谷 Bioon.com) 上 海 有 机 所 抗 肿 瘤 天 然 产 物 生 物 合 成 研 究 获 重 要 进 展 结 构 复 杂 的 天 然 产 物 历 来 是 抗 肿 瘤 药 物 的 重 要 来 源 FR 是 假 单 孢 菌 产 生 的 结 构 独 特 且 具 有 全 新 作 用 机 制 ( 作 用 于 mrna 剪 接 体 系 的 SF3b 复 合 物 ) 的 高 活 性 抗 肿 瘤 天 然 产 物 ( 对 多 种 人 癌 细 胞 体 外 的 IC50 为 nm), 近 年 来 引 起 了 有 机 合 成 药 物 化 学 及 化 学 生 物 学 等 多 方 面 的 关 注 中 国 科 学 院 上 海 有 机 化 学 研 究 所 生 命 有 机 化 学 国 家 重 点 实 验 室 的 科 研 人 员 经 过 三 年 多 的 努 力, 采 用 PCR 克 隆 特 异 的 羟 基 - 甲 基 戊 二 酰 辅 酶 A 合 成 酶 (HCS) 基 因 的 方 法, 从 假 单 孢 菌 sp. No 中 克 隆 了 完 整 的 FR 生 物 合 成 基 因 簇 该 基 因 簇 包 含 20 个 基 因, 编 码 5 个 AT-less 聚 酮 合 成 酶 (PKS),1 个 杂 合 的 聚 酮 / 非 核 糖 体 聚 肽 合 成 酶 (PKS/NRPS),1 个 非 核 糖 体 聚 肽 合 成 酶 (NRPS),3 个 独 立 的 酰 基 转 移 酶 (AT),4 个 聚 酮 骨 架 β- 烷 基 化 相 关 蛋 白,4 个 后 修 饰 酶,2 个 调 控 蛋 白 通 过 体 内 基 因 敲 除 和 体 外 生 化 实 验 相 结 合, 研 究 人 员 初 步 阐 明 了 FR 独 特 的 生 物 合 成 途 径 : 采 用 高 度 杂 合 的 ATless PKS-N R PS-HCS 三 元 体 系, 以 甘 油 作 为 PKS 的 起 始 单 元 Baeyer-Villiger 氧 化 解 离 聚 酮 链 该 研 究 揭 示 了 自 然 界 聚 酮 天 然 产 物 生 物 合 成 中 复 杂 多 样 的 47

52 生 物 合 成 机 理, 为 进 一 步 发 现 新 的 酶 催 化 反 应 并 通 过 对 其 生 物 合 成 基 因 的 调 控 产 生 结 构 类 似 物 创 造 了 条 件 该 研 究 工 作 得 到 国 家 自 然 科 学 基 金 委 科 技 部 中 国 科 学 院 和 上 海 市 科 委 的 资 助, 部 分 研 究 结 果 发 表 于 J. Am. Chem. Soc. (2011, 133, ) 构 筑 异 质 复 杂 一 维 纳 米 结 构 方 法 研 究 获 进 展 与 单 一 材 料 的 一 维 纳 米 结 构 相 比, 由 异 质 材 料 组 成 的 复 杂 形 貌 一 维 纳 米 结 构, 具 有 更 多 的 功 能 与 更 好 的 性 能 这 种 异 质 复 杂 一 维 纳 米 结 构 在 各 种 纳 米 器 件 与 多 功 能 复 杂 系 统 中 具 有 广 泛 的 应 用 前 景 此 前, 人 们 根 据 高 纯 铝 在 阳 极 氧 化 过 程 中 所 形 成 孔 的 直 径 与 阳 极 氧 化 电 压 成 正 比 的 关 系, 采 用 在 阳 极 氧 化 过 程 中 降 低 电 压 化 学 气 相 沉 积 等 方 法, 制 备 了 具 有 多 代 分 支 结 构 的 碳 纳 米 管 (PNAS 102, 7074 (2005)) 最 近, 中 国 科 学 院 合 肥 物 质 科 学 研 究 院 固 体 所 孟 国 文 小 组 在 用 模 板 法 构 筑 多 代 分 支 形 貌 的 晶 态 硅 纳 米 管 晶 态 硅 纳 米 管 与 金 纳 米 线 组 成 的 分 支 形 貌 的 异 质 纳 米 结 构 以 氧 化 铝 为 壳 层 的 纳 米 电 缆 等 异 质 复 杂 一 维 纳 米 结 构 方 面 取 得 新 进 展 硅 是 现 代 半 导 体 工 业 的 核 心 材 料, 硅 纳 米 管 与 硅 基 半 导 体 技 术 完 全 兼 容, 在 传 感 器 晶 体 管 储 氢 光 电 器 件 等 方 面 有 广 泛 的 应 用 前 景 硅 原 子 比 碳 原 子 更 倾 向 于 形 成 sp3 杂 化 ( 碳 原 子 之 间 通 常 形 成 sp sp2 和 sp3 杂 化 ) 实 验 中 一 般 容 易 获 得 硅 纳 米 线, 而 很 难 获 得 硅 纳 米 管 该 组 陈 本 松 许 巧 玲 博 士 用 具 有 多 代 分 支 形 貌 孔 的 氧 化 铝 模 板 法 构 筑 了 具 有 相 应 几 何 形 貌 的 硅 纳 米 管 经 过 大 量 摸 索 试 验, 在 不 使 用 任 何 催 化 剂 的 条 件 下, 通 过 调 节 化 学 气 相 沉 积 过 程 中 的 各 种 工 艺 参 数, 利 用 氧 化 铝 模 板 孔 道 的 几 何 形 貌 限 域 作 用 与 自 催 化 作 用, 获 得 了 与 氧 化 铝 模 板 孔 形 貌 完 全 一 致 的 多 代 分 支 形 貌 的 非 晶 硅 纳 米 管 为 了 提 高 非 晶 态 硅 纳 米 管 的 结 晶 性, 科 研 人 员 采 用 后 续 退 火 处 理 的 方 法 将 非 晶 硅 纳 米 管 转 化 为 晶 态 硅 纳 米 管, 从 而 获 得 了 具 有 多 代 分 支 形 貌 的 高 纯 度 晶 态 硅 纳 米 管, 相 关 论 文 发 表 在 Adv. Funct. Mater. 20, 3791(2010) 在 此 基 础 上, 该 小 组 采 用 以 前 合 成 由 碳 管 与 可 电 沉 积 材 料 纳 米 线 组 成 的 分 支 形 貌 异 质 纳 米 结 构 的 类 似 方 法 ( 详 见 Meng, et al. Angew. Chem. Int. Ed. 48,7166(2009)), 成 功 地 构 筑 了 由 晶 态 硅 纳 米 管 与 金 纳 米 线 组 成 的 分 支 形 貌 异 质 纳 米 结 构 ( 见 图 1 所 示 ), 相 关 论 文 发 表 在 ACS NANO 4, (2010) 纳 米 电 缆 属 于 一 维 纳 米 结 构 中 的 径 向 异 质 结 构, 在 纳 米 电 子 学 领 域 有 广 泛 的 应 用 前 景 该 小 组 杨 大 驰 博 士 此 前 发 明 了 一 种 合 成 由 两 种 可 电 沉 积 材 料 组 成 的 纳 米 电 缆 的 通 用 方 法 ( 详 见 Appl. Phys. Lett. 92,083109(2008)) 如 果 纳 米 电 缆 的 壳 层 为 氧 化 物 绝 缘 体, 则 壳 层 可 以 作 为 芯 部 的 保 护 层 绝 缘 层 及 场 效 应 晶 体 管 的 栅 极 氧 化 物 等 最 近, 科 研 人 员 发 明 了 一 种 合 成 以 氧 化 铝 绝 缘 体 为 壳 层 的 纳 米 电 缆 的 普 适 方 法 这 些 纳 米 电 缆 芯 部 的 纳 米 线 和 纳 米 管 的 材 料 可 以 是 金 属 金 属 氧 化 物 导 电 聚 合 物 化 合 物 半 导 体 以 及 单 质 碳 硅 和 锗 等 相 关 论 文 作 为 卷 首 插 画 论 文 发 表 在 应 用 化 学 (Angew. Chem.Int. Ed.) 50, (2011) 此 前, 人 们 已 经 报 道 了 几 种 合 成 以 氧 化 硅 和 氧 化 铝 为 绝 缘 层 的 纳 米 电 缆 的 方 法, 然 而, 却 不 能 对 纳 米 电 缆 的 芯 部 材 料 种 类 及 其 结 构 进 行 有 效 调 控 而 对 芯 部 材 料 种 类 和 结 构 的 控 制, 对 构 筑 具 有 各 种 功 能 的 纳 米 器 件 和 系 统 具 有 重 要 的 意 义 相 关 工 作 得 到 中 国 科 学 院 国 家 基 金 委 和 科 技 部 等 资 助 ( 来 源 : 中 国 科 学 院 合 肥 物 质 科 学 研 究 院 固 体 所 ) 48

53 催 化 不 对 称 偶 极 环 加 成 反 应 研 究 获 进 展 华 东 理 工 大 学 药 学 院 邓 卫 平 教 授 课 题 组 继 去 年 底 发 表 一 篇 美 国 化 学 会 志 论 文 (J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 17041, 影 响 因 子 8.58) 和 一 篇 Chem. Com mu n. 论 文 后 ( 2011, 47, 2961, 影 响 因 子 5.50), 在 不 对 称 催 化 研 究 领 域 又 取 得 了 新 的 成 果 课 题 组 在 2006 年 浦 江 人 才 计 划 (06PJ14023) 的 支 持 下, 经 过 五 年 的 努 力 开 发 出 系 列 新 型 手 性 N,O- 配 体 催 化 体 系, 并 在 催 化 不 对 称 1,3- 偶 极 环 加 成 反 应 中 取 得 了 突 破 性 的 进 展, 相 关 成 果 发 表 在 应 用 化 学 (Angew. Chem. Int. Ed.)2011. DOI: /anie ( 影 响 因 子 11.83) 不 对 称 催 化 亚 甲 胺 叶 立 德 与 活 化 烯 烃 的 1,3- 偶 极 环 加 成 是 合 成 高 立 体 选 择 性 多 取 代 手 性 吡 咯 烷 类 化 合 物 的 一 种 重 要 方 法 鉴 于 手 性 吡 咯 烷 结 构 在 药 物 研 究, 天 然 产 物 合 成 以 及 有 机 催 化 等 领 域 的 广 泛 应 用, 自 从 2002 年 张 绪 穆 小 组 首 次 报 道 该 类 化 合 物 的 催 化 不 对 称 合 成 方 法 以 来, 亚 甲 胺 叶 立 德 与 各 种 类 型 偶 极 子 之 间 的 不 对 称 1,3- 偶 极 环 加 成 反 应 也 得 到 了 广 泛 的 关 注 其 中 以 亚 甲 基 丙 二 酸 酯 为 受 体 的 1,3- 偶 极 环 加 成 反 应 很 少 报 道, 武 汉 大 学 的 王 春 江 小 组 曾 首 次 报 道 了 该 类 1,3- 偶 极 环 加 成 反 应, 但 是 该 催 化 体 系 对 于 大 部 分 的 底 物 只 能 取 得 中 等 的 对 应 选 择 性 (72%-86% ee) 而 本 文 所 设 计 的 基 于 二 氢 咪 唑 并 喹 啉 骨 架 的 新 型 手 性 N,O- 配 体 与 Cu(OAc) 2 络 合 后 能 有 效 催 化 亚 甲 胺 叶 立 德 与 亚 甲 基 丙 二 酸 酯 的 1,3- 偶 极 环 加 成 反 应, 并 以 优 异 的 产 率 得 到 高 光 学 活 性 的 多 取 代 手 性 吡 咯 烷 类 化 合 物 该 催 化 体 系 不 仅 对 于 大 多 数 底 物 都 能 得 到 单 一 的 exo- 构 型 产 物, 而 且 取 得 了 优 异 的 对 映 选 择 性 (91%-99% ee) 本 论 文 研 究 项 目 得 到 了 上 海 市 科 委 ( 0 6 P J , 09JC ) 111 计 划 (B072023) 及 国 家 基 金 委 的 青 年 外 国 科 学 家 项 目 ( ) 的 资 助 ( 来 源 : 中 国 教 育 网 ) 长 春 应 用 化 学 研 究 所 生 物 无 机 化 学 / 化 学 生 物 学 研 究 取 得 新 进 展 在 国 家 基 金 委 科 技 部 和 中 国 科 学 院 的 大 力 支 持 下, 长 春 应 用 化 学 研 究 所 曲 晓 刚 研 究 员 领 导 的 生 物 无 机 化 学 / 化 学 生 物 学 研 究 团 队 在 老 年 痴 呆 症 药 物 筛 选 作 用 机 制 和 端 粒 端 粒 酶 功 能 调 控 及 特 殊 结 构 核 酸 识 别 等 方 面 取 得 了 系 列 创 新 性 的 研 究 成 果 随 着 世 界 人 口 老 龄 化, 神 经 退 行 性 疾 病, 特 别 是 老 年 痴 呆 症 (AD) 发 病 率 显 著 提 高, 但 AD 病 的 确 切 发 病 机 制 尚 不 清 楚 为 此, 对 AD 病 的 研 究 和 治 疗 已 成 为 人 们 关 注 的 焦 点 目 前 应 用 于 AD 病 治 疗 的 药 物 多 是 一 些 改 善 症 状 类 药 物, 很 难 从 根 本 上 治 愈 抑 制 A D 病 的 病 变 蛋 白 Aβ 的 聚 集 及 解 聚 已 成 为 治 疗 AD 病 的 重 要 手 段 之 一 该 研 究 团 队 利 用 化 学 分 子 生 物 学 生 物 化 学 生 物 物 理 和 现 代 波 谱 学 等 手 段, 构 建 了 筛 选 A D 病 病 变 蛋 白 Aβ-ECFP 细 胞 筛 选 体 系, 发 现 一 些 特 殊 结 构 类 型 聚 金 属 氧 酸 盐 能 够 调 控 Aβ 的 聚 集 细 胞 学 酶 学 生 物 物 理 等 多 种 实 验 结 果 表 明 聚 金 属 氧 酸 盐 能 够 抑 制 AD 病 病 变 蛋 白 Aβ 纤 维 结 构 的 形 成 抑 制 效 果 与 聚 金 属 氧 酸 盐 的 结 构 所 带 电 荷 数 及 体 积 密 切 有 关 最 新 研 究 论 文 作 为 本 期 内 封 面 文 章 发 表 在 Angew. Chem. Int. Ed.2011, 50, ; 并 被 美 国 最 近 一 期 化 学 与 工 程 新 闻 期 刊 (C&EN) 副 主 编 Lauren K. Wolf 博 士 给 予 亮 点 报 道 他 们 还 发 现 Aβ 作 为 聚 集 核 可 有 效 诱 导 DNA 发 生 聚 集, 而 与 老 年 痴 呆 症 密 切 相 关 的 金 属 离 子 如 Zn 2+ ;Cu 2+ 49

54 则 可 以 阻 止 Aβ 诱 导 的 DNA 聚 集 过 程 (Biophysical J. 2007, 92, ) 进 一 步 研 究 表 明 Zn 2+ 和 Cu 2+ 与 阿 尔 海 默 症 的 Aβ 蛋 白 结 合 能 释 放 水 分 子 这 对 认 识 Amyliod 引 起 的 病 变 机 理 与 DNA 之 间 的 关 系 以 及 金 属 离 子 在 其 中 所 起 的 作 用 提 供 了 新 思 路 ; 他 们 近 期 研 究 证 实 Aβ 聚 集 可 诱 导 左 手 螺 旋 的 Z-DNA 向 右 手 螺 旋 的 B-DNA 转 化,β- 折 叠 结 构 是 Aβ 诱 导 DNA 结 构 转 化 的 关 键 因 素 在 Aβ 诱 导 DNA 构 象 转 化 的 同 时,Z -DNA 可 以 通 过 捕 获 Aβ 寡 聚 体 从 而 抑 制 Aβ 纤 维 化 的 过 程, 上 述 研 究 成 果 对 认 识 Aβ 蛋 白 毒 性 及 在 A D 病 中 的 作 用 机 制 具 有 重 要 意 义 工 作 发 表 在 Chem. Commun., 2010, 46, , 并 被 Nat ure China 以 Chemical biology: A new t wist in Alzheimer's disease 给 予 评 述 端 粒 DNA 和 端 粒 酶 与 寿 命 和 疾 病 如 癌 症 等 密 切 相 关, 已 成 为 癌 症 治 疗 的 特 殊 靶 标 针 对 国 际 上 报 道 的 G- 四 链 DNA 结 合 体 对 人 类 端 粒 DNA 选 择 性 差, 而 亟 待 发 现 以 端 粒 酶 为 靶 点 的 高 选 择 性 抗 癌 试 剂 结 合 四 链 DNA 的 构 象 沟 区 大 小 及 G- 平 面 构 型, 该 研 究 团 队 设 计 合 成 系 列 金 属 超 分 子 化 合 物 幸 运 的 发 现 第 一 个 可 选 择 性 识 别 人 类 端 粒 G-quadruplex DNA 并 有 效 抑 制 端 粒 酶 活 性 的 抑 制 剂, 这 个 金 属 超 分 子 手 性 化 合 物 的 P 对 应 体 对 DNA 具 有 手 性 识 别 能 力, 其 选 择 性 优 于 欧 美 临 床 同 类 使 用 药 物 BRACO-19 (Nucleic Acids Res., 2008, 36, ), 目 前 已 申 请 专 利 进 一 步 研 究 表 明 人 类 端 粒 DNA L o op 结 构 与 序 列 调 控 金 属 超 分 子 化 合 物 对 G - q u a d r uplex DNA 的 手 性 选 择 性, 改 变 DNA Loop 长 度 及 序 列 可 消 除 金 属 超 分 子 配 合 物 的 手 性 选 择 性 及 构 型 转 化 设 计 合 成 的 金 属 超 分 子 化 合 物 可 抑 制 端 粒 酶 活 性, 使 端 粒 长 度 缩 短 细 胞 衰 老, 上 调 细 胞 周 期 依 赖 激 酶 抑 制 蛋 白 P16 及 P21 的 表 达 并 表 现 出 手 性 选 择 性, 进 而 解 释 其 在 癌 细 胞 中 的 作 用 机 制 (J. Medicinal Chem., 2010,53, ; Chem. Eur. J., 2011, DOI: / chem ), 为 发 展 以 端 粒 酶 为 靶 点 的 高 选 择 性 抗 癌 药 物 奠 定 基 础 他 们 利 用 四 链 DNA 构 型 转 化, 设 计 开 展 新 型 可 控 四 链 DNA 药 物 释 放 体 系, 可 在 多 种 可 控 条 件 下, 实 现 在 细 胞 中 药 物 的 有 效 释 放 和 利 用 (Angew. Chem. Intl. Ed., 2011, 50, ; Nucleic Acids Research, 2011, 39, ); 最 近 建 立 了 特 殊 结 构 核 酸 如 三 链 核 酸 稳 定 试 剂 的 筛 选 平 台 并 探 讨 非 稳 定 质 子 化 三 链 DNA 在 纳 米 管 表 面 的 形 成, 这 些 工 作 为 发 展 基 因 治 疗 试 剂 及 三 链 核 酸 的 组 装 和 应 用 提 供 理 论 指 导 (Nucleic Acids Research, 2011, 39, ASAP DOI: / n a r/g kq1347;nucleic Acid s Re search, 2011, 39, D OI: /nar/GKR322) ( 来 源 : 长 春 应 用 化 学 研 究 所 ) 金 纳 米 微 胶 囊 实 现 癌 症 诊 治 一 体 化 先 诊 断 后 治 疗 是 人 们 看 病 时 必 经 的 过 程 但 对 癌 症 患 者 来 说, 诊 断 和 治 疗 常 常 要 二 次 用 药, 增 加 了 病 人 的 痛 苦 和 风 险 近 日 由 哈 尔 滨 工 业 大 学 与 北 京 大 学 组 成 的 联 合 研 究 小 组 最 新 研 发 的 金 纳 米 壳 微 胶 囊, 有 望 帮 助 医 生 在 提 高 诊 断 准 确 率 的 同 时, 对 疾 病 进 行 治 疗, 实 现 诊 治 一 体 化 这 种 金 纳 米 微 胶 囊 直 径 约 4 微 米,20 个 排 列 起 来 才 只 有 一 根 头 发 那 么 细 金 纳 米 微 胶 囊 的 结 构 与 鸡 蛋 类 似, 外 壳 是 黄 金 做 成 的, 内 核 是 高 分 子 有 机 物 在 诊 治 中, 金 纳 米 微 胶 囊 内 核 能 够 发 挥 理 想 的 造 影 剂 作 用, 可 增 强 超 声 成 像 效 果, 提 高 诊 断 的 准 确 率 ; 同 时 黄 金 外 壳 可 以 促 进 人 体 局 部 吸 收 红 外 光, 使 更 多 的 光 能 变 成 热 能, 烧 死 目 标 部 位 的 癌 细 胞 该 项 目 负 责 人 哈 尔 滨 工 业 大 学 纳 米 医 药 与 生 物 传 感 器 实 验 室 教 授 戴 志 飞 认 为, 这 一 成 果 的 最 大 突 破 在 于 使 疾 病 的 诊 断 治 疗 同 时 进 行 成 为 可 能 传 统 临 床 上, 疾 病 的 诊 断 和 治 疗 是 两 个 独 立 过 程, 诊 断 和 治 疗 用 药 也 是 两 种 独 立 的 药 物 癌 症 患 者 为 接 受 相 应 仪 器 诊 断, 通 常 要 使 用 造 影 剂, 而 治 疗 时 还 要 使 用 其 他 药 物 这 样 两 次 医 疗 过 程 间 隔 时 间 较 长, 容 易 贻 误 最 佳 治 疗 时 机, 还 会 增 加 患 者 的 痛 苦 和 风 险 因 此, 诊 断 用 药 和 治 疗 用 药 能 否 合 二 为 一, 一 直 是 生 物 医 药 界 的 一 大 难 题 近 年 来, 超 声 诊 断 和 光 热 治 疗 是 癌 症 领 域 使 用 越 来 越 多 的 诊 断 和 治 疗 方 法 癌 症 患 者 接 受 超 声 诊 断 时 通 常 要 静 脉 注 射 造 影 剂, 以 提 高 超 声 成 像 的 灵 敏 度 和 分 辨 率, 帮 助 医 生 确 诊 光 热 治 疗 则 是 利 用 近 红 外 光 照 射, 人 体 吸 收 光 能 变 成 热 能, 局 部 温 度 升 高, 烧 死 癌 细 胞 与 正 常 细 胞 相 比, 肿 瘤 细 胞 对 温 度 更 敏 感, 一 般 43 的 条 件 下, 正 常 细 胞 可 以 存 活, 肿 瘤 细 胞 则 会 被 烧 死 研 制 人 员 称, 微 量 的 黄 金 可 以 通 过 代 谢 排 出 体 外, 对 人 体 无 害, 更 重 要 的 是 它 可 以 促 进 人 体 吸 收 红 外 光, 提 高 治 疗 效 果 并 且 金 纳 米 壳 微 胶 囊 内 核 的 高 分 子 物 质 也 是 无 毒 无 害 的 这 一 成 果 在 应 用 化 学 (doi: /anie ) 杂 志 发 表 后, 自 然 材 料 学 杂 志 对 这 篇 论 文 进 行 了 亮 点 推 荐 目 前, 该 研 究 小 组 正 在 努 力 推 动 该 成 果 在 临 床 上 的 应 用, 期 望 尽 早 造 福 患 者 ( 来 源 : 科 学 时 报 ) 50

55 长 春 应 用 化 学 研 究 所 在 病 毒 样 颗 粒 荧 光 示 踪 研 究 方 面 取 得 重 要 进 展 中 国 科 学 院 长 春 应 用 化 学 研 究 所 电 分 析 化 学 国 家 重 点 实 验 室 王 宏 达 课 题 组 在 病 毒 样 颗 粒 示 踪 研 究 方 面 取 得 重 要 进 展, 相 关 成 果 发 表 在 国 际 著 名 期 刊 Small (Xian Hao, Xin Shang, Jiazhen Wu, Yuping Shan, Mingjun Cai, Junguang Jiang, Zhong Huang, Zhiyong Tang and Hongda Wang. Small, 2011, 7, ) 上, 并 被 选 为 杂 志 封 面 文 章 乙 型 肝 炎 是 由 乙 型 肝 炎 病 毒 (HBV) 感 染 的 肝 脏 疾 病 ( 包 括 人 类 肝 脏 ), 并 导 致 炎 症 称 为 肝 炎, 也 称 为 血 清 性 肝 炎, 该 病 广 泛 流 行 于 世 界 各 国, 大 约 20 亿 人 已 感 染 乙 肝 病 毒, 还 有 3.5 亿 的 慢 性 病 毒 携 带 者 到 目 前 为 止, 乙 肝 病 毒 (HBV) 在 感 染 机 制 和 细 胞 内 运 动 仍 然 存 在 大 量 的 疑 问 由 于 其 医 学 的 重 要 性, 乙 肝 一 直 被 用 来 作 为 模 型 系 统, 以 了 解 病 毒 进 入 机 制 长 春 应 用 化 学 研 究 所 研 究 人 员 用 单 粒 子 成 像 与 示 踪 的 方 法 研 究 了 以 乙 肝 表 面 抗 原 (HBsAg) 作 为 模 型 的 单 个 包 膜 病 毒 样 颗 粒 入 侵 细 胞 机 制 利 用 荧 光 指 示 剂 来 监 测 HBsAg 病 毒 样 颗 粒, 研 究 了 病 毒 样 颗 粒 进 入 细 胞 的 途 径 和 细 胞 内 运 动 ; 观 测 了 单 个 HBsAg 病 毒 样 粒 子 进 入 细 胞 的 过 程, 并 通 过 各 种 抑 制 剂 研 究 表 明 HBsAg 病 毒 样 粒 子 入 侵 细 胞 是 通 过 小 窝 蛋 白 介 导 的 内 吞 途 径, 而 不 是 通 过 细 胞 表 面 进 行 膜 融 合 ; 通 过 示 踪 活 细 胞 中 的 单 个 病 毒 样 粒 子, 发 现 HBsAg 在 细 胞 中 运 动 依 赖 微 丝, 而 不 是 依 赖 微 管, 并 定 量 的 研 究 了 胞 内 运 动 的 速 度 该 研 究 结 果 对 理 解 和 确 定 真 实 病 毒 粒 子 运 动 与 相 关 蛋 白 之 间 作 用 的 分 子 机 制 具 有 重 要 意 义 该 工 作 得 到 国 家 自 然 科 学 基 金 国 家 973 项 目 中 国 科 学 院 百 人 计 划 等 资 助 美 借 用 软 体 动 物 皮 肤 变 色 机 理 研 究 新 型 伪 装 材 料 据 美 国 福 克 斯 新 闻 网 日 前 报 道, 包 括 乌 贼 章 鱼 在 内 的 软 体 动 物 的 皮 肤 会 快 速 地 与 周 围 环 境 保 持 一 致, 从 而 巧 妙 避 开 捕 食 者 的 猎 杀, 这 要 归 功 于 乌 贼 皮 肤 上 拥 有 的 独 特 视 蛋 白 美 国 科 学 家 打 算 研 究 乌 贼 的 这 种 独 特 能 力, 制 造 出 类 似 的 材 料 以 供 人 类 使 用 莱 斯 大 学 马 里 兰 大 学 和 海 洋 生 物 研 究 室 的 科 学 家 组 成 的 科 研 团 队 将 对 视 蛋 白 进 行 重 点 研 究, 以 弄 清 软 体 动 物 皮 肤 上 的 视 蛋 白 如 何 接 收 光 线 并 帮 助 它 们 调 整 皮 肤 模 式 视 蛋 白 通 常 在 眼 睛 内 起 到 感 受 光 线 的 作 用, 但 在 2008 年, 科 学 家 发 现, 软 体 动 物 的 皮 肤 中 也 含 有 视 蛋 白 软 体 动 物 之 所 以 会 伪 装, 除 了 其 在 海 洋 中 的 敌 人 非 常 多 之 外, 它 们 没 有 天 生 的 防 化 武 器, 唯 一 的 逃 生 方 式 是 使 自 己 看 起 来 不 像 自 己 但 与 变 色 龙 通 过 血 液 中 的 荷 尔 蒙 来 改 变 外 貌 不 同, 软 体 动 物 通 过 神 经 系 统 制 造 伪 装 色, 以 快 速 让 皮 肤 颜 色 与 周 围 环 境 一 致, 这 一 过 程 可 能 耗 时 几 秒 几 分 甚 至 几 小 时 软 体 动 物 本 身 并 不 拥 有 颜 色 视 觉, 那 么 它 们 如 何 让 伪 装 色 与 背 景 颜 色 完 美 地 贴 合 呢? 科 学 家 们 发 现, 软 体 动 物 的 皮 肤 内 包 含 有 与 视 网 膜 内 一 样 的 视 蛋 白, 这 意 味 着, 皮 肤 内 的 某 些 物 质 能 探 测 到 光 并 对 其 作 出 反 应 科 学 家 们 正 在 携 手 寻 找 乌 贼 皮 肤 中 能 探 测 不 同 波 长 光 线 的 视 蛋 白, 同 时 厘 清 软 体 动 物 体 内 的 这 些 视 蛋 白 如 何 被 构 建 以 及 如 何 将 传 感 器 嵌 入 该 材 料 中 使 人 们 能 使 用 动 物 采 用 的 方 式 来 感 知 光 纤 和 色 彩 等 问 题 莱 斯 大 学 的 工 程 师 们 计 划 使 用 该 团 队 的 成 员 斯 蒂 芬 林 克 制 造 出 的 纳 米 材 料 来 制 造 新 式 的 伪 装 材 料, 这 种 材 料 能 用 与 软 体 动 物 的 皮 肤 相 同 的 方 式 看 到 光 线 并 快 速 改 变 颜 色 研 究 发 现 手 性 歧 化 反 应 收 敛 现 象 近 日, 中 国 科 学 院 大 连 化 学 物 理 研 究 所 手 性 合 成 课 题 组 周 永 贵 研 究 员 和 樊 红 军 研 究 员 合 作 发 现 了 一 个 新 颖 的 不 对 称 歧 化 反 应 的 收 敛 现 象, 相 关 研 究 结 果 以 通 讯 的 形 式 发 表 在 最 近 一 期 的 美 国 化 学 会 志 上 (J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, ) 氧 化 还 原 反 应 是 最 常 见 的 化 学 反 应 之 一, 通 常 由 氧 化 和 还 原 两 个 半 反 应 构 成 歧 化 反 应 作 为 一 类 特 殊 的 氧 化 还 原 反 应 (1), 有 两 个 产 物 生 成, 反 应 的 原 子 经 济 性 较 低 如 果 能 将 反 应 的 副 产 物, 如 氧 化 产 物 AOX 还 原 为 初 始 原 料 A 再 发 生 歧 化 反 应, 这 样 经 过 多 次 循 环 就 能 实 现 收 敛 的 歧 化 反 应, 得 到 一 个 单 一 的 产 物, 从 而 提 高 反 应 的 原 子 经 济 性 (2) 用 氢 气 作 为 还 原 剂 不 会 产 生 任 何 副 产 物, 从 而 可 使 该 反 应 的 原 子 经 济 性 达 到 51

56 手 性 自 歧 化 氢 转 移 机 理 图 100% 在 研 究 芳 香 化 合 物 喹 喔 啉 不 对 称 氢 化 反 应 的 过 程 中, 研 究 人 员 发 现 一 个 新 颖 的 手 性 歧 化 反 应 的 收 敛 现 象 反 应 通 过 中 间 体 二 氢 喹 喔 啉 进 行, 在 手 性 磷 酸 催 化 剂 的 促 进 下 发 生 手 性 自 歧 化 氢 转 移 反 应 得 到 原 料 喹 喔 啉 和 最 终 手 性 产 物, 而 产 生 的 原 料 喹 喔 啉 又 可 以 在 Ru(II) 的 催 化 作 用 下 选 择 性 加 氢 得 到 中 间 体 二 氢 喹 喔 啉 来 反 复 进 行 自 歧 化 氢 转 移 反 应, 理 论 计 算 研 究 进 一 步 证 实 了 上 述 反 应 机 理 此 发 现 对 于 设 计 和 发 展 新 的 不 对 称 反 应 提 供 了 一 种 新 的 思 路 ( 来 源 : 中 国 科 学 院 大 连 化 学 物 理 研 究 所 ) 新 法 可 简 单 制 备 自 修 复 超 双 疏 表 面 近 日, 中 国 科 学 院 兰 州 化 学 物 理 研 究 所 固 体 润 滑 国 家 重 点 实 验 室 表 / 界 面 研 究 组 提 出 了 制 备 自 修 复 超 双 疏 ( 超 疏 水 和 超 疏 油 ) 表 面 简 单 有 效 的 方 法 负 载 全 氟 辛 酸 的 超 双 疏 纳 米 孔 铝 近 年 来, 尽 管 已 通 过 许 多 方 法 成 功 制 备 了 人 造 超 双 疏 表 面, 但 它 们 的 应 用 受 到 耐 用 性 低 的 限 制 大 部 分 人 造 超 双 疏 表 面 非 常 脆 弱, 易 受 机 械 磨 损 苛 刻 条 件 破 坏 的 影 响, 短 时 间 内 丧 失 大 部 分 超 双 疏 性 质 而 自 然 界 的 表 面 能 够 很 好 地 利 用 超 疏 水 性 质, 是 因 为 其 表 面 组 分 和 结 构 可 以 不 断 更 新 通 过 模 拟 自 然, 探 索 具 有 较 长 耐 用 性 的 自 修 复 超 双 疏 表 面 具 有 重 要 意 义 研 究 人 员 通 过 将 全 氟 辛 酸 填 充 到 具 有 多 级 微 纳 米 结 构 的 多 孔 阳 极 氧 化 铝 表 面 获 得 超 双 疏 性 质 纳 米 孔 用 于 储 存 疏 水 性 全 氟 辛 酸 分 子, 表 面 的 分 子 受 到 破 坏 后, 储 存 的 分 子 迁 移 到 表 面 组 装 进 行 补 充, 因 此 表 面 能 够 长 期 保 持 超 双 疏 性 质 该 方 法 创 新 之 处 在 于 其 使 用 成 分 简 单, 应 用 方 便, 温 和 条 件 下 即 可 实 现 自 修 复 超 双 疏 性 该 设 计 思 路 有 希 望 发 展 多 种 自 修 复 超 双 疏 材 料 该 研 究 得 到 了 中 国 科 学 院 百 人 计 划 项 目 和 国 家 自 然 科 学 基 金 的 支 持 研 究 结 果 发 表 在 化 学 通 讯 (C h e m. Com mu n.)(2011, 47, ), 近 日 被 Nat u re A siapacif ic 作 为 研 究 亮 点 进 行 了 报 道 (ht t p://w w w.nat u reasia. com/asia-materials/highlight.php?id=890) ( 来 源 : 中 国 科 学 院 兰 州 化 学 物 理 研 究 所 ) 研 究 制 备 高 灵 敏 复 合 物 修 饰 电 极 近 年 来, 中 国 科 学 院 合 肥 物 质 科 学 研 究 院 智 能 所 仿 生 功 能 材 料 与 传 感 器 件 研 究 中 心 刘 锦 淮 研 究 员 (973 首 席 科 学 家 ) 和 黄 行 九 研 究 员 ( 中 国 科 学 院 百 人 计 划 ) 领 衔 的 研 究 团 队 一 直 致 力 于 探 索 与 发 展 基 于 纳 米 材 料 和 纳 米 结 构 的 污 染 物 快 速 痕 量 检 测 技 术, 并 已 取 得 一 系 列 研 究 成 果 持 久 性 有 毒 化 学 污 染 物 ( Persistent Toxic Subst a nces, PTS) 与 臭 氧 层 破 坏 和 温 室 效 应 一 样, 并 称 为 21 世 纪 影 响 人 类 生 存 与 健 康 的 三 大 环 境 问 题 在 众 多 的 持 久 性 有 毒 化 学 污 染 物 中, 持 久 性 有 机 污 染 物 (Persistent Organic Pollutants, POPs) 和 重 金 属 污 染 是 目 前 面 临 的 环 境 污 染 重 大 问 题 目 前, 多 介 质 环 境 中 有 关 PTS 污 染 特 征 分 布 迁 移 转 化 机 理 演 变 趋 势 过 程 动 力 学 生 物 有 效 性 等 理 论 问 题, 以 及 现 场 诊 断 控 制 治 理 和 修 复 的 技 术 原 理, 成 为 当 今 国 际 PTS 研 究 的 热 点 和 难 点 但 是, 现 有 的 常 规 检 测 设 备 很 难 实 现 快 速 痕 量 检 测 智 能 所 研 究 团 队 针 对 其 中 多 氯 联 苯 类 环 境 持 久 性 有 机 物 难 以 通 过 直 接 的 电 化 学 氧 化 还 原 反 应 原 理 进 行 检 测 的 难 题, 首 次 提 出 基 于 单 壁 碳 纳 米 管 / 芘 环 环 糊 精 (SWCNTs/PyCD) 复 合 材 料 的 多 氯 联 苯 的 电 化 学 交 流 阻 抗 检 测 方 法 该 复 合 物 修 52

57 饰 电 极 具 有 较 高 的 灵 敏 度, 同 时 具 有 很 好 的 稳 定 性 重 复 性 与 选 择 性 有 关 成 果 已 发 表 在 英 国 化 学 通 讯 上 (Chemical Communications, 2011, 47, ) 同 时, 研 究 人 员 又 合 成 了 另 外 一 种 环 糊 精 衍 生 物 单 体, 得 到 一 个 新 的 单 壁 碳 纳 米 管 杂 化 材 料 (SWCNT-PCD), 并 制 成 了 单 壁 碳 纳 米 管 场 效 应 管 电 学 传 感 器 件 该 器 件 发 挥 了 环 糊 精 有 很 好 的 分 子 识 别 性 的 优 点, 对 自 然 界 中 的 持 久 有 机 污 染 物 (POPs) 表 现 出 优 良 的 灵 敏 性 和 选 择 性 识 别 性 能, 该 传 感 器 在 环 境 检 测 中 将 潜 在 的 应 用 价 值 有 关 成 果 已 发 表 在 英 国 材 料 化 学 期 刊 上 (Journal of Materials Chemistry, 2011, DOI /C0JM04552G) 此 外, 研 究 人 员 还 利 用 二 氧 化 硅 纳 米 颗 粒 模 板 法 以 及 离 子 印 迹 法 构 筑 了 系 列 纳 米 结 构 阵 列 电 极, 分 别 实 现 了 对 水 中 污 染 物 三 硝 基 甲 苯 重 金 属 离 子 汞 的 选 择 性 检 测 有 关 成 果 已 发 表 在 英 国 电 化 学 学 报 上 (Electrochimica Acta 2010, 56, ; Electrochimica Acta 2010, 56, ; Analytica Chimica Acta 2011, 685, 21-28) 相 关 研 究 工 作 得 到 了 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 (973 项 目 ) 应 用 纳 米 技 术 去 除 饮 用 水 中 微 污 染 物 的 基 础 研 究 面 向 持 久 性 有 毒 污 染 物 痕 量 检 测 与 治 理 的 纳 米 材 料 应 用 基 础 研 究 国 家 自 然 科 学 基 金 委 重 大 研 究 计 划 纳 米 制 造 的 基 础 研 究 中 国 科 学 院 引 进 海 外 杰 出 人 才 百 人 计 划 等 项 目 的 支 持 ( 来 源 : 中 国 科 学 院 合 肥 物 质 科 学 研 究 院 ) 靶 向 c-met 多 取 代 喹 啉 衍 生 物 受 体 酪 氨 酸 激 酶 c-met 在 绝 大 部 分 的 癌 及 部 分 肉 瘤 中 高 表 达 并 异 常 激 活, 在 肿 瘤 发 生 发 展 侵 袭 转 移 化 疗 抗 性 等 各 个 环 节 均 发 挥 关 键 作 用 不 同 于 其 他 激 酶,c-Met 作 为 肿 瘤 信 号 网 络 通 路 中 的 关 键 节 点 蛋 白, 因 可 以 与 细 胞 表 面 其 他 激 酶 受 体 相 互 作 用 而 备 受 关 注 特 别 是,MET 基 因 扩 增 与 20% 的 EGFR- TKIs 获 得 性 耐 药 密 切 相 关, 因 此 寻 找 新 颖 高 效 的 c-met 抑 制 剂 已 成 为 医 药 界 研 究 的 前 沿 热 点 中 国 科 学 院 上 海 药 物 研 究 所 药 物 化 学 课 题 组 和 肿 瘤 药 理 课 题 组 研 究 人 员 通 力 合 作, 通 过 合 理 的 药 物 设 计 和 结 构 优 化, 发 现 了 一 类 选 择 性 地 靶 向 受 体 酪 氨 酸 激 酶 c-met 的 多 取 代 喹 啉 衍 生 物, 其 在 分 子 水 平 对 c-met 酶 活 抑 制 高 达 0.95 ± 0.13 nm, 与 已 报 道 的 高 活 性 化 合 物 相 当 进 一 步 研 究 表 明, 这 类 化 合 物 对 c-met 活 化 介 导 的 下 游 关 键 信 号 通 路 以 及 c-met 依 赖 性 肿 瘤 细 胞 株 的 增 殖 具 有 明 显 的 抑 制 作 用 同 时, 体 内 结 果 显 示, 该 化 合 物 对 HGF 诱 导 的 c-met 依 赖 性 人 神 经 胶 质 瘤 U87-MG 裸 小 鼠 移 植 瘤 和 非 HGF 依 赖 性 的 NIH3T3/TPR-Met 裸 小 鼠 移 植 瘤 的 生 长 均 具 有 明 显 的 抑 制 作 用 这 一 研 究 结 果 不 仅 为 进 一 步 研 究 c-met 介 导 的 生 物 功 能 提 供 了 一 类 全 新 的 分 子 探 针, 同 时 为 开 发 具 有 我 国 自 主 知 识 产 权 抗 肿 瘤 药 物 提 供 了 一 类 潜 力 较 好 的 药 物 先 导 物 研 究 成 果 最 近 发 表 在 药 物 化 学 期 刊 J o u r n a l o f Medicinal Chemistry (2011, 54: ) 上 ( 来 源 中 国 科 学 院 上 海 药 物 研 究 所 ) 高 温 耐 磨 涂 层 制 备 研 究 获 新 进 展 (a) NiCrBSi/WC-Ni 复 合 涂 层 和 (b) NiCrBSi 涂 层 的 截 面 形 貌 图 53

58 磨 痕 的 三 维 形 貌 图 : (a) NiCrBSi/WC-Ni 复 合 涂 层,(b) NiCrBSi 涂 层,(c) 不 锈 钢 基 材 兰 州 化 学 物 理 研 究 所 先 进 润 滑 与 防 护 材 料 发 展 中 心 磨 损 和 表 面 工 程 组 在 激 光 熔 覆 技 术 制 备 高 温 耐 磨 涂 层 方 面 取 得 重 要 进 展 激 光 熔 覆 是 一 种 先 进 的 表 面 工 程 技 术, 它 以 激 光 束 为 热 源 使 熔 覆 材 料 在 基 体 表 面 上 和 基 体 表 面 薄 层 同 时 熔 化, 冷 却 速 度 快, 凝 固 时 涂 层 和 基 材 之 间 实 现 冶 金 结 合, 可 以 形 成 非 晶 和 纳 米 晶 等 特 殊 组 织, 可 以 实 现 选 区 熔 覆, 具 有 稀 释 率 低, 易 于 自 动 化 控 制 等 特 点 研 究 人 员 通 过 激 光 熔 覆 技 术 成 功 地 在 不 锈 钢 基 材 表 面 制 备 了 NiCrBSi 和 NiCrBSi/WC-Ni 两 种 镍 基 高 温 耐 磨 涂 层 研 究 结 果 表 明, 与 不 锈 钢 基 材 相 比, 激 光 熔 覆 制 备 的 这 两 种 镍 基 涂 层 具 有 更 高 的 显 微 硬 度 和 更 好 的 高 温 耐 磨 性 能, 其 中 NiCrBSi/ WC-Ni 涂 层 因 WC 颗 粒 的 增 强 作 用 而 具 有 最 好 的 高 温 耐 磨 性 能 不 锈 钢 基 材 高 温 磨 损 机 制 主 要 是 粘 着 磨 损 磨 粒 磨 损 和 严 重 的 塑 性 变 形, 激 光 熔 覆 镍 基 涂 层 的 高 温 磨 损 机 制 主 要 是 轻 微 的 粘 着 磨 损 和 磨 粒 磨 损 以 上 研 究 得 到 了 国 家 863 计 划 自 然 科 学 基 金 和 中 国 科 学 院 重 要 方 向 性 项 目 的 支 持 研 究 结 果 发 表 在 近 期 出 版 的 磨 损 (Wear) 杂 志 上 (Wear, 2011, 270, ) ( 来 源 : 中 国 科 学 院 兰 州 化 学 物 理 研 究 所 ) 研 究 获 得 新 型 碱 金 属 卤 素 硼 酸 盐 获 得 拥 有 大 的 非 线 性 光 学 系 数 合 适 的 双 折 射 率 以 及 优 良 的 物 理 化 学 性 能 的 紫 外 非 线 性 光 学 晶 体 成 为 现 代 科 技 研 究 的 一 个 热 点 该 方 向 研 究 的 关 键 是 材 料 晶 体 结 构 的 设 计 及 优 化, 特 别 是 在 对 材 料 结 构 - 非 线 性 光 学 性 能 关 系 深 入 理 解 的 前 提 下, 进 行 有 目 的 的 功 能 基 元 筛 选 和 组 合 因 此, 探 索 新 型 紫 外 / 深 紫 外 非 线 性 光 学 晶 体 材 料 的 结 构 设 计 合 成 及 生 长 是 一 个 重 要 的 前 沿 课 题 中 国 科 学 院 新 疆 理 化 技 术 研 究 所 电 子 信 息 材 料 与 器 件 自 治 区 重 点 实 验 室 潘 世 烈 研 究 员 领 导 的 研 究 团 队, 在 硼 氧 框 架 中 引 入 碱 金 属 阳 离 子 和 卤 素 离 子 以 提 高 其 性 能 的 设 计 思 想 指 导 下, 获 得 一 种 新 型 的 碱 金 属 卤 素 硼 酸 盐 (K 3 B 6 O 10 C l ) 阴 离 子 以 硼 氧 功 能 基 元 为 基 础, 其 带 隙 较 大, 双 光 子 吸 收 概 率 小 ; 激 光 损 伤 阈 值 较 高 ; 利 于 获 得 较 强 的 非 线 性 光 学 效 应 ;B-O 键 利 于 宽 波 段 光 透 过 阳 离 子 选 择 碱 金 属 离 子, 其 在 紫 外 区 无 d0 电 子 的 跃 迁, 有 利 于 紫 外 透 过, 同 时 卤 素 离 子 的 引 入 拓 宽 了 其 透 光 范 围 在 结 构 上, 选 择 了 畸 变 的 钙 钛 矿 构 型, 有 助 于 获 得 大 的 非 线 性 光 学 效 应 研 究 测 试 表 明, 该 晶 体 紫 外 吸 收 截 止 边 达 180nm 能 够 实 现 相 位 匹 配, 具 有 合 适 的 倍 频 效 应 (4KDP), 物 化 性 能 稳 定, 是 一 种 潜 在 的 紫 外 非 线 性 光 学 晶 体 材 料 研 究 成 果 以 全 文 的 形 式 发 表 在 美 国 化 学 会 志 (JACS) 上 (J. Am. Chem. Soc. Dol: /ja111083x) 碱 金 属 卤 素 硼 酸 盐 体 系 的 研 究 工 作 为 新 型 深 紫 外 非 线 性 光 学 晶 体 材 料 的 研 究 开 辟 了 一 个 新 的 探 索 方 向 相 关 研 究 工 作 得 到 了 国 家 自 然 科 学 基 金 中 国 科 学 院 引 进 国 外 杰 出 人 才 择 优 支 持 基 金 和 中 国 科 学 院 知 识 创 新 工 程 重 要 方 向 项 目 等 的 支 持 ( 来 源 : 中 国 科 学 院 新 疆 理 化 技 术 研 究 所 ) 54

59 新 法 利 用 表 面 增 强 拉 曼 光 谱 检 测 蛋 白 质 膜 污 染 化 学 通 讯 图 1(a)SERS 用 于 滤 膜 表 面 蛋 白 污 染 的 检 测 示 意 图,(b) 膜 污 染 物 血 红 蛋 白 的 SERS 光 谱 中 国 科 学 院 城 市 环 境 研 究 所 膜 材 料 与 技 术 研 究 组 在 发 展 表 面 增 强 拉 曼 光 谱 (SERS) 用 于 蛋 白 膜 污 染 的 高 灵 敏 和 多 功 能 检 测 研 究 方 面 取 得 一 定 进 展, 相 关 成 果 发 表 在 美 国 化 学 会 期 刊 分 析 化 学 (Analytical Chemistry ) 上 (Li Cui, Meng Yao, Bin Ren, and Kai-Song Zhang*, Sensitive and Versatile Detection of the Fouling Process and Fouling Propensity of Proteins on Poly vinylidene Fluor ide Membranes via Surface-Enhanced Raman Spectroscopy. Anal Chem, 2011, 83, ) 膜 技 术 如 微 滤 超 滤 纳 滤 反 渗 透 等 正 得 到 越 来 越 广 泛 的 应 用, 然 而, 膜 在 运 行 过 程 中 出 现 的 膜 污 染 严 重 制 约 了 该 技 术 的 发 展, 不 仅 引 起 膜 通 量 和 分 离 性 能 下 降, 而 且 污 染 后 膜 的 清 洗 和 更 换 也 大 大 提 高 了 运 行 成 本 发 展 一 种 能 够 实 现 膜 污 染 的 早 期 诊 断 过 程 跟 踪 以 及 不 同 物 质 膜 污 染 能 力 鉴 别 的 检 测 手 段 对 深 入 了 解 膜 污 染 过 程, 控 制 和 减 缓 膜 污 染 的 发 生 至 关 重 要 为 实 现 这 一 目 标, 该 研 究 组 发 展 了 基 于 表 面 增 强 拉 曼 光 谱 的 新 型 膜 污 染 检 测 技 术 通 过 优 化 SERS 活 性 银 溶 胶 的 聚 集 状 态 在 滤 膜 表 面 的 分 布 用 量, 并 借 助 线 聚 焦 和 统 计 方 法, 实 现 了 滤 膜 表 面 膜 污 染 物 的 高 灵 敏 检 测 信 号 均 匀 性 和 稳 定 性 在 此 基 础 上, 实 现 了 SERS 对 膜 污 染 的 早 期 诊 断 膜 污 染 过 程 跟 踪, 并 借 助 拉 曼 成 像 (Raman mapping) 和 银 染 (Ag-staining) 使 膜 堵 区 域 可 视 化 此 外, 通 过 比 较 不 同 蛋 白 在 过 滤 前 后 SERS 相 对 强 度 的 差 别, 方 便 地 判 断 出 了 不 同 蛋 白 的 膜 污 染 能 力, 与 基 于 荧 光 的 技 术 相 比, 具 有 SERS 谱 峰 窄, 以 及 使 用 相 同 激 发 光 和 功 率 就 可 同 时 获 得 多 种 物 质 SERS 谱 图 的 优 势, 使 其 可 以 通 过 一 种 简 便 的 方 式 实 现 不 同 物 质 膜 污 染 能 力 的 快 速 鉴 别 该 研 究 不 仅 建 立 了 SERS 研 究 膜 污 染 的 方 法, 而 且 所 展 示 的 多 种 功 能, 使 其 可 拓 展 至 更 多 更 复 杂 的 膜 污 染 体 系, 深 入 了 解 污 染 物 与 滤 膜 的 相 互 作 用, 更 重 要 的 是, 为 发 展 膜 污 染 控 制 方 法 和 开 发 抗 污 染 滤 膜 提 供 更 多 线 索 该 工 作 得 到 国 家 自 然 科 学 基 金 福 建 省 自 然 科 学 基 金 和 中 国 科 学 院 知 识 创 新 工 程 的 资 助 ( 来 源 : 中 国 科 学 院 城 市 环 境 研 究 所 ) 新 材 料 孔 径 仅 为 头 发 丝 万 分 之 一 制 成 分 离 膜 可 精 确 过 滤 相 关 物 质 头 发 丝 够 细 吧? 而 一 种 神 奇 的 多 孔 材 料 的 孔 径 只 有 头 发 丝 的 万 分 之 一, 用 它 制 成 的 分 离 膜, 可 以 精 确 过 滤 相 关 物 质 今 年 4 月, 国 际 权 威 学 术 期 刊 先 进 材 料 (A d v a n c e d Materials,doi: /adma ) 发 表 了 南 京 工 业 大 学 汪 勇 教 授 撰 写 的 进 展 报 告, 对 这 种 新 成 孔 方 法 的 机 理 孔 道 大 小 控 制 以 及 所 得 到 的 多 孔 材 料 的 应 用 等 方 面 进 行 了 重 点 介 绍 和 评 述 多 孔 材 料 广 泛 用 作 分 离 介 质 吸 附 剂 组 织 工 程 支 架 以 及 隔 热 隔 音 物 质 等, 是 人 们 日 常 生 活 和 工 业 生 产 过 程 中 必 不 可 少 的 基 础 性 材 料 汪 勇 教 授 课 题 组 发 明 的 这 种 制 备 多 孔 材 料 的 新 方 法, 所 得 到 的 孔 径 只 有 头 发 丝 的 万 分 之 一, 更 重 要 的 是 孔 径 大 小 一 致 ; 而 且 制 备 过 程 十 分 简 单, 只 需 要 把 嵌 段 共 聚 物 材 料 泡 在 酒 精 之 55

60 类 的 液 体 里 一 段 时 间, 取 出 来 干 燥 之 后 就 能 得 到 想 要 的 多 孔 材 是 相 互 制 约 的 矛 盾 变 量, 特 别 适 用 于 分 子 量 相 近 分 子 大 小 料 所 形 成 的 孔 道 大 小 可 以 通 过 选 择 不 同 化 学 组 成 的 嵌 段 共 聚 相 仿 的 蛋 白 质 和 药 物 分 子 的 分 离 病 毒 的 高 效 脱 除 等 高 精 度 分 物 原 材 料 在 液 体 中 浸 泡 的 时 间 和 温 度 等 条 件, 在 纳 米 离 领 域 用 这 种 方 法 制 成 的 分 离 膜 来 制 作 口 罩, 可 以 做 得 像 纸 范 围 内 进 行 精 密 调 控 一 样 薄, 隔 菌 透 气 的 效 果 却 更 好 高 精 度 分 离 膜 是 膜 领 域 新 兴 的 一 个 研 究 方 向, 因 这 种 多 这 种 新 方 法 由 于 没 有 使 用 其 他 添 加 剂, 不 涉 及 到 化 学 反 孔 材 料 孔 径 高 度 均 一, 是 制 作 高 精 度 分 离 膜 的 最 佳 材 料 相 比 应, 材 料 本 身 的 物 理 化 学 性 质 没 有 发 生 改 变, 所 以 既 没 有 污 水 目 前 普 遍 使 用 的 孔 径 分 布 较 宽 的 分 离 膜, 它 的 分 离 精 度 大 幅 提 排 放, 而 且 还 可 以 回 收 再 利 用, 不 会 产 生 白 色 污 染 据 汪 勇 高, 膜 孔 表 面 亲 水, 可 进 行 后 续 功 能 化 而 且 截 留 率 和 通 量 不 再 介 绍, 这 项 研 究 成 果 已 于 2009 年 10 月 底 申 请 专 利, 近 期 有 望 获 批 应 用 ( 来 源 : 科 技 日 报 ) 硫 属 化 物 多 孔 材 料 研 究 取 得 进 展 当 前, 随 着 全 球 化 石 能 源 的 日 益 枯 竭 及 低 碳 排 放 的 压 力, 核 能 成 为 替 代 化 石 能 源 的 有 效 途 径 之 一 人 们 对 于 核 能 的 接 受 程 度 与 处 理 核 废 液 的 能 力 密 切 相 关, 在 放 射 性 核 废 液 中,Cs137 具 有 长 半 衰 期 和 生 物 毒 害 性, 因 而 Cs 的 去 除 是 处 理 放 射 性 核 废 液 的 十 分 关 键 的 一 步 在 973 计 划 国 家 自 然 科 学 基 金 中 国 科 学 院 重 要 方 向 项 目 和 福 建 省 自 然 科 学 基 金 等 项 目 的 支 持 下, 福 建 物 质 结 构 研 究 所 结 构 化 学 国 家 重 点 实 验 室 黄 小 荥 研 究 员 领 导 的 课 题 组 一 直 致 力 于 硫 属 化 物 多 孔 材 料 的 研 究, 提 出 以 金 属 硫 属 四 面 体 与 含 孤 对 电 子 的 VA 金 属 不 对 称 多 面 体 稀 土 金 属 多 面 体 或 其 他 非 四 面 体 构 型 的 多 面 体 结 合 形 成 异 核 硫 属 簇 次 级 构 筑 单 元, 进 而 形 成 结 构 新 颖 的 新 型 异 金 属 硫 属 化 物 开 放 骨 架 结 构 的 设 计 策 略 在 该 设 计 思 想 的 指 导 下, 课 题 组 近 期 报 道 了 一 例 三 维 多 孔 异 金 属 硒 化 物 [(Me) 2 NH 2 ] 0.75 Ag 1.25 SnSe 3, 该 化 合 物 对 Cs+ 离 子 有 极 强 离 子 交 换 能 力 和 极 高 选 择 性, 离 子 交 换 前 后 骨 架 具 有 柔 性 响 应 (Dalton Trans. 2011, 40, ) 该 课 题 组 此 前 报 道 了 首 例 具 有 手 性 三 维 开 放 骨 架 结 构 的 异 金 属 硫 化 物 [(Me)2NH2]2[GeSb2S6], 该 化 合 物 对 Cs+ 离 子 也 具 有 强 离 子 交 换 能 力 和 高 选 择 性, 还 能 通 过 改 变 碱 金 属 离 子 调 控 半 导 体 光 学 带 隙 (Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, ) 同 时 设 计 合 成 了 一 系 列 其 他 结 构 类 型 的 Ge-Sb-S 基 异 金 属 硫 化 物 (Chem. Asian J. 2010, 5, ); 一 系 列 从 一 维 到 三 维 结 构 的 Hg-Sb-S/Se 基 异 金 属 硫 属 化 物 (Cryst. Growth & Des. 2010, 10, ); 首 例 Ga-Sb-S 基 异 金 属 硫 属 化 物 (Inorg. Chem. 2009, 48, ); 以 及 首 例 四 元 稀 土 主 族 异 金 属 硫 属 化 物 [La(en) 4 SbSnS 5 ] 2 H 2 O(Inorg. Chem. 2009, 48, ) 该 系 列 研 究 对 从 核 废 液 中 移 除 和 捕 获 放 射 性 铯 Cs+ 离 子 具 有 重 要 意 义, 为 发 现 可 处 理 放 射 性 核 废 弃 物 的 新 型 材 料 提 供 了 新 思 路 ( 来 源 : 中 国 科 学 院 福 建 物 质 结 构 研 究 所 ) 科 学 家 首 创 出 新 型 太 阳 能 电 池 将 氧 化 锌 和 硒 化 锌 两 种 宽 带 隙 半 导 体 材 料 用 作 太 阳 能 电 池 日 前, 厦 门 大 学 物 理 与 机 电 工 程 学 院 康 俊 勇 教 授 课 题 组 研 发 成 功 一 种 新 型 太 阳 能 电 池, 即 将 氧 化 锌 和 硒 化 锌 两 种 宽 带 隙 半 导 体 材 料 用 作 太 阳 能 电 池, 从 而 大 大 稳 定 了 太 阳 能 电 池 的 性 能 并 使 其 寿 命 延 长 这 也 是 国 际 上 首 次 实 现 了 宽 带 隙 半 导 体 在 太 阳 能 电 池 中 的 应 用 近 期, 英 国 皇 家 化 学 学 会 的 材 料 化 学 杂 志 (J. Mater. Chem., 2011, 21, ) 发 表 了 这 一 成 果, 在 国 际 上 引 起 广 泛 关 注 所 谓 宽 带 隙 半 导 体, 一 般 是 指 室 温 下 带 隙 大 于 2.0 电 子 伏 特 的 半 导 体 材 料 从 物 理 学 上 来 讲, 带 隙 越 宽, 其 物 理 化 学 性 质 就 越 稳 定, 抗 辐 射 性 能 越 好, 寿 命 也 越 长 ; 但 与 此 相 对 应, 带 隙 宽 的 一 个 缺 点 是 - 这 种 材 料 对 太 阳 光 的 吸 收 较 少, 光 电 转 换 效 率 低 由 于 这 种 致 命 性 缺 陷, 宽 带 隙 半 导 体 材 料 以 往 在 太 阳 能 56

61 电 池 中 不 用 作 发 电 的 关 键 结 构, 而 仅 用 作 电 极 据 介 绍, 目 前, 在 太 阳 能 电 池 中, 应 用 较 多 的 是 硅 太 阳 能 电 池, 但 其 寿 命 有 限 针 对 硅 电 池 寿 命 短 的 问 题, 从 2005 年 起, 厦 门 大 学 半 导 体 光 子 学 中 心 的 专 家 们 将 眼 光 瞄 向 了 具 有 稳 定 物 理 化 学 性 质 抗 辐 射 性 能 好 寿 命 长 的 宽 带 隙 半 导 体, 致 力 于 宽 带 隙 半 导 体 在 太 阳 能 电 池 应 用 的 研 究 经 过 深 入 研 究, 课 题 组 发 现, 有 两 个 制 约 转 化 的 瓶 颈 : 一 是 能 否 形 成 光 生 电 流 ; 二 是 能 否 提 高 宽 带 隙 半 导 体 的 吸 光 率 最 让 课 题 组 费 脑 筋 的 是 如 何 让 光 电 子 流 动 起 来 经 过 多 次 实 验, 课 题 组 决 定, 选 用 两 种 宽 带 隙 半 导 体 材 料 - 氧 化 锌 和 硒 化 锌 作 为 太 阳 能 电 池 的 材 料, 形 成 类 似 于 PN 结 的 带 阶, 让 电 流 流 动 起 来 同 时, 课 题 组 在 提 高 吸 光 率 上 也 大 做 文 章 - 改 革 了 以 往 的 制 备 方 式, 通 过 控 制 条 件, 让 两 种 材 料 实 现 共 格 生 长, 首 次 形 成 新 型 量 子 结 构, 大 幅 度 降 低 了 宽 带 隙 半 导 体 的 有 效 带 隙, 增 加 了 吸 收 太 阳 光 的 范 围 同 时, 将 叠 层 状 的 薄 膜 形 式 改 为 一 根 一 根 的 同 轴 线 形 式, 每 根 仅 有 200 纳 米 这 样 一 来, 吸 光 面 积 大 幅 度 增 加, 吸 光 率 也 随 之 提 高 ( 来 源 : 科 技 日 报 ) 磁 晶 各 向 异 性 材 料 研 究 获 新 进 展 磁 晶 各 向 异 性 特 征 是 功 能 磁 性 材 料 在 磁 记 录 等 应 用 方 面 的 重 要 指 标 之 一, 探 索 和 阐 明 低 维 磁 性 材 料 的 磁 晶 各 向 异 性 以 及 所 导 致 的 各 种 磁 临 界 现 象 是 目 前 凝 聚 态 物 理 的 研 究 热 点 在 科 技 部 973 计 划 国 家 自 然 科 学 基 金 的 支 持 下, 中 国 科 学 院 福 建 物 质 结 构 研 究 所 结 构 化 学 国 家 重 点 实 验 室 程 文 旦 研 究 员 和 何 长 振 研 究 员 领 导 的 课 题 组, 从 分 子 工 程 学 观 点 出 发, 运 用 元 件 组 装 原 理 探 索 新 颖 的 磁 性 材 料, 采 用 创 新 生 长 工 艺 得 到 高 质 量 单 晶, 并 与 日 本 东 京 大 学 Y. Ueda 教 授 合 作 开 展 磁 学 研 究 在 CuO-V 2 O 5 体 系 中, 发 现 了 二 维 平 面 结 构 的 Cu 5 V 2 O 10 单 晶 具 有 非 常 大 的 磁 晶 各 向 异 性 特 征, 研 究 成 果 以 通 讯 的 形 式 发 表 在 美 国 化 学 会 志 (JACS) 上 (J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, ) 该 课 题 组 还 系 统 地 研 究 了 其 它 过 渡 金 属 钒 酸 盐 体 系 MO - V 2 O 5 (M = Cu, Ni, Co, Fe, Mn), 并 成 功 地 开 发 了 多 种 大 磁 晶 各 向 异 性 材 料, 相 关 结 果 分 别 发 表 在 J. A m. Chem. Soc., 20 09,131, ;Phys. Rev. B, 20 08,78, (1-4);2009,79,092404(1-4) 上, 为 低 维 磁 性 材 料 的 磁 晶 各 向 异 性 以 及 各 种 磁 临 界 现 象 的 深 入 研 究 奠 定 了 基 础 ( 来 源 : 中 国 科 学 院 福 建 物 质 结 构 研 究 所 ) 甲 酰 基 或 是 碳 链 增 长 重 要 中 间 体 近 日, 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 理 论 催 化 课 题 组 李 微 雪 研 究 员 及 其 领 导 的 团 队 在 合 成 气 选 择 性 转 换 的 机 理 研 究 方 面 取 得 进 展 相 关 研 究 结 果 发 表 在 德 国 应 用 化 学 (Angew Chem Int. Ed.)(DOI: / anie ) 上 合 成 气 转 换 的 选 择 性 是 多 相 催 化 反 应 里 最 具 挑 战 性 的 课 题 之 一, 其 中 关 键 的 科 学 问 题 包 括 一 氧 化 碳 的 活 化 碳 链 的 增 长 含 氧 化 物 的 生 成 等 长 期 以 来, 在 合 成 气 转 化 中, 研 究 人 员 推 测 甲 酰 基 HCO 可 能 是 一 个 重 要 的 反 应 中 间 体, 但 是 由 于 其 寿 命 较 短, 鉴 定 困 难, 相 关 的 机 理 研 究 并 不 深 入 大 连 化 物 所 研 究 人 员 利 用 密 度 泛 函 理 论 计 算, 以 R h 和 Co 催 化 剂 为 例, 对 HCO 在 合 成 气 选 择 性 转 换 中 的 作 用 展 开 了 系 统 57

62 研 究 计 算 结 果 表 明,HCO 不 但 能 够 有 效 地 活 化 一 氧 化 碳, 加 氢 产 生 烷 基 单 体 CHx 还 能 进 一 步 在 后 续 反 应 中 起 到 重 要 的 作 用 : 较 CO+CHx 插 入 反 应 生 成 含 氧 化 物 CHxCO 而 言, 研 究 发 现 HCO+CHx 插 入 生 成 含 氧 化 物 CHxCHO 在 动 力 学 上 更 为 有 利 ; 通 过 对 比 研 究 表 明,HCO+CHx 插 入 反 应, 可 以 和 烷 基 之 间 的 偶 联 反 应 CHx+CHy 相 竞 争 Co 基 催 化 剂 由 于 其 较 高 的 氧 亲 和 能 力, 动 力 学 上 较 为 容 易 打 断 CHxCHO 中 的 C=O 键, 从 而 得 到 较 高 的 烷 烃 选 择 性 而 R h 基 催 化 剂 因 其 相 对 较 低 的 氧 亲 和 能 力, 显 示 出 较 高 的 含 氧 化 物 的 选 择 性 研 究 结 果 表 明, 甲 酰 基 作 为 一 种 重 要 的 中 间 体, 不 单 是 生 成 含 氧 化 物 的 重 要 中 间 体, 而 且 也 是 碳 链 增 长 的 重 要 中 间 体, 这 修 正 并 补 充 了 长 期 以 来 人 们 普 遍 认 为 的 合 成 气 转 化 中 含 氧 化 物 经 由 一 氧 化 碳 插 入 碳 链 增 长 经 由 烷 基 偶 联 的 机 理 ( 来 源 : 中 国 科 学 院 大 连 化 学 物 理 研 究 所 ) 离 子 注 入 改 性 氧 化 石 墨 烯 纸 研 究 获 进 展 在 中 国 科 学 院 百 人 计 划 和 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 支 持 下, 中 国 科 学 院 兰 州 化 学 物 理 研 究 所 固 体 润 滑 国 家 重 点 实 验 室 低 维 材 料 摩 擦 学 课 题 组 在 氧 化 石 墨 烯 纸 离 子 注 入 改 性 研 究 方 面 取 得 新 进 展 最 新 研 究 成 果 发 表 在 近 期 出 版 的 碳 (Carbon)(2011),49, 离 子 注 入 是 一 种 常 用 的 材 料 表 面 改 性 技 术, 可 对 材 料 表 面 形 貌 结 构 及 化 学 物 理 特 性 进 行 改 善 本 课 题 组 采 用 Ti 离 子 注 入 对 氧 化 石 墨 烯 纸 进 行 改 性 实 验 中 发 现, 在 一 定 剂 量 Ti 离 子 的 注 入 下 不 仅 能 够 得 到 结 构 新 颖 的 石 墨 烯 纸, 而 且 石 墨 烯 纸 表 面 出 现 非 晶 结 构 此 方 法 不 仅 为 石 墨 烯 基 材 料 的 改 性 提 供 了 新 思 路, 并 且 进 一 步 拓 展 了 石 墨 烯 基 材 料 在 光 学, 电 学 以 及 磁 学 领 域 的 应 用 在 此 之 前, 本 课 题 组 曾 成 功 制 备 出 石 墨 烯 非 晶 碳 复 合 薄 膜, 研 究 结 果 发 表 在 : 碳 (Carbon)(2010),48, 上 ( 来 源 : 中 国 科 学 院 兰 州 化 学 物 理 研 究 所 ) 氧 化 石 墨 烯 纸 注 入 前 后 的 表 面 化 学 状 态 及 形 貌 变 化 元 素 周 期 表 再 添 两 新 丁 是 现 在 元 素 周 期 表 中 最 重 的 元 素, 原 子 量 分 别 为 289 和 292 据 美 国 连 线 杂 志 网 站 6 月 6 日 报 道, 元 素 周 期 表 家 族 再 添 两 名 新 丁 : 超 重 元 素 114 和 116, 原 子 量 分 别 为 289 和 292 它 们 现 在 是 元 素 周 期 表 中 最 重 的 元 素, 取 代 了 以 前 的 霸 主 原 子 量 为 285 的 第 112 号 元 素 鎶 和 原 子 量 为 272 的 第 111 号 元 素 錀 这 两 种 新 元 素 的 放 射 性 极 强, 会 在 不 到 一 秒 的 时 间 内 衰 减 成 更 轻 的 原 子,116 号 元 素 会 快 速 衰 减 为 114 号 元 素, 紧 接 着 又 会 转 变 为 更 轻 的 元 素 鎶 几 年 前, 科 学 家 就 宣 称 发 现 了 这 两 种 元 素, 例 如,1999 年, 俄 罗 斯 物 理 学 家 用 高 能 粒 子 钙 -48 冲 击 钚 -244, 产 生 了 一 个 很 快 衰 变 的 第 114 号 元 素 的 原 子 第 116 号 元 素 于 2000 年 被 科 学 家 发 现 经 过 长 达 10 年 的 进 一 步 研 究 以 及 长 达 3 年 的 审 查, 国 际 纯 粹 化 学 和 应 用 化 学 联 合 会 (IUPAC) 于 6 月 1 日 正 式 将 这 两 种 新 元 素 添 加 到 元 素 周 期 表 中 目 前 这 两 种 元 素 还 没 有 正 式 的 名 称, 此 前 有 科 学 家 建 议 将 第 114 号 元 素 命 名 为 f lerovium, 以 纪 念 苏 联 原 子 物 理 学 家 乔 治 弗 洛 伊 洛 夫 ; 将 第 116 号 元 素 命 名 为 moscovium, 以 莫 斯 科 为 名 58

63 化学通讯 石墨烯富集材料及其性能研究获进展 中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家 重点实验室江桂斌院士课题组在石墨烯材料的高效样品富集性 能研究方面取得重要进展 相关成果发表在国际著名化学期刊 德国 应用化学 Angew. Chem. Int. Ed. 2011, doi: / anie 上 烯材料具有超大的比表面积 稳定的物化性质和π电子共轭体 系 因此有 望 成为一种优异的吸附材料用于高效 样品分离富 集 研究人员将非极性的石墨烯和极性的氧化石墨烯分别负载 在硅胶材料上 开发出新型的反相和正相吸附材料 可分别用于 水相和有机相中的痕量污染物的高效富集和萃取 另外 石墨 烯负载硅胶在生物分子如蛋白质和多肽的分析中也能提供卓越 的萃取效果 这些新型吸附材料能够提供比常规材料更好的分 析性能 并且能够克服单独使用石墨烯带来的填料堵塞 流失 等问题 因而有望在未来的环境和生物分析中得到广泛应 用 同行评审专家给予了该工作高度赞誉 认为该工作非常重要 该系列工作得到了国家自然科学基金项目 科技部973项目 对于复杂环境样品中的痕量污染物分析 高效的样品前处 及中国博士后科学基金项目等的支持 来源 中国科学院生态环境研究中心 理是 至关 重 要的一个环节 但是相比高速发展的分析仪器技 术 样品前处理技术目前仍然是环境分析中的瓶颈问题 石墨 孙文华研究员当选英国皇家化学学会会士 据中国科学院化学所工程塑料院重点实验室消息 中国科 学院化学所孙文华研究员近日当选为英国皇 家化学学会会 士 (Fellow of the Royal Society of Chemistry, FRSC) 英国皇家化学学会 Royal Society of Chemistr y 成立于 1841年 是世界历史最悠久的学术机构 也是国际化学界最有 影响的团体之一 在英国及国际化学科学界 一些取得突出科 研成果和为推动化学科学发展做出重要贡献的科学家被推 选 为会士 来源 中国科学院化学所 科学动态/化学通讯 59

64 爆 炸 物 及 农 药 快 速 检 测 试 纸 研 制 成 功 在 国 家 自 然 科 学 基 金 委 中 国 - 新 加 坡 国 际 合 作 重 点 项 目 的 支 持 下, 中 国 科 学 院 合 肥 物 质 科 学 研 究 院 智 能 所 张 忠 平 研 究 员 和 王 素 华 研 究 员 ( 中 国 科 学 院 百 人 计 划 ) 领 衔 的 研 究 团 队, 针 对 包 裹 表 面 痕 量 爆 炸 物 及 时 现 场 检 测 这 一 极 具 挑 战 性 的 难 题, 利 用 量 子 点 优 越 的 光 学 性 质, 通 过 对 其 表 面 进 行 爆 炸 物 梯 恩 梯 的 识 别 功 能 化, 设 计 并 构 建 了 可 视 化 纸 质 传 感 器 相 关 研 究 结 果 申 报 了 国 家 发 明 专 利 并 在 国 际 著 名 化 学 期 刊 美 国 化 学 会 志 (J. Am. Chem. Soc.doi: /ja ) 上 发 表 探 测 可 疑 包 裹 邮 件 和 恐 怖 分 子 隐 藏 在 身 上 的 炸 药 一 直 是 国 际 反 恐 和 公 共 安 全 领 域 高 度 关 注 的 课 题 由 于 硝 基 爆 炸 物 具 有 低 蒸 气 压 和 高 爆 炸 性, 目 前 机 场 安 检 主 要 依 赖 离 子 迁 移 谱 和 X 射 线 衍 射 装 备, 但 难 以 做 到 快 速 及 时 和 低 成 本 的 探 测 智 能 所 课 题 组 研 究 人 员 设 计 构 建 了 双 发 射 波 长 的 量 子 点 比 率 荧 光 探 针 探 针 的 绿 色 荧 光 易 受 梯 恩 梯 的 影 响 发 生 淬 灭, 而 红 色 荧 光 不 受 影 响, 从 而 发 生 从 绿 色 到 红 色 的 显 色 反 应 科 研 人 员 利 用 指 纹 提 取 技 术, 进 一 步 研 发 出 了 方 便 操 作 的 梯 恩 梯 指 示 试 纸 当 信 封 合 成 纤 维 包 裹 橡 皮 等 表 面 黏 附 肉 眼 看 不 见 的 梯 恩 梯 残 留 微 粒 时, 用 这 种 试 纸 简 单 擦 拭 即 可 显 示 颜 色 变 化, 灵 敏 度 达 到 5 纳 克 / 平 方 毫 米 这 项 工 作 得 到 美 国 化 学 会 志 评 审 人 的 高 度 评 价, 认 为 该 工 作 的 思 想 具 有 很 强 的 创 新 性, 为 爆 炸 物 的 现 场 快 速 检 测 提 供 了 新 手 段, 是 一 项 优 秀 和 重 要 的 研 究 工 作 此 外, 课 题 组 研 究 人 员 之 前 还 利 用 量 子 点 表 面 配 体 取 代 效 应 构 筑 出 对 有 机 磷 农 药 高 度 敏 感 的 荧 光 开 关, 实 现 了 对 农 产 品 中 0.1 ppb 级 有 机 磷 农 残 的 快 速 检 测, 该 相 关 成 果 发 表 在 美 国 化 学 会 期 刊 分 析 化 学 (Anal. Chem.) 上, 已 经 获 得 国 家 发 明 专 利 授 权 ( 来 源 : 中 国 科 学 院 合 肥 物 质 科 学 研 究 院 ) 细 胞 色 素 催 化 尼 古 丁 反 应 机 理 研 究 获 进 展 中 国 科 学 院 大 连 化 学 物 理 研 究 所 复 杂 分 子 体 系 反 应 动 力 学 研 究 组 (1101 组 ) 与 该 所 高 级 伙 伴 研 究 员 美 国 肯 塔 基 大 学 湛 昌 国 教 授 合 作, 在 细 胞 色 素 P450 2A6 催 化 尼 古 丁 反 应 机 理 研 究 方 面 取 得 了 新 进 展 酶 催 化 反 应 机 理 是 当 今 计 算 化 学 研 究 中 的 前 沿 领 域 和 热 门 课 题 理 论 计 算 作 为 一 种 有 力 的 手 段, 能 够 研 究 酶 催 化 反 应 的 过 程, 解 释 实 验 现 象, 阐 明 反 应 机 理, 并 为 进 一 步 的 实 验 研 究 提 供 理 论 基 础 尼 古 丁 是 烟 草 中 的 主 要 成 瘾 物 质, 它 在 人 体 中 的 代 谢 主 要 是 由 细 胞 色 素 P450 2A6(CYP2A6) 催 化 的, 研 究 尼 古 丁 和 CYP2A6 的 结 合 方 式 以 及 CYP2A6 催 化 尼 古 丁 的 反 应 机 理 能 够 为 合 理 设 计 CYP2A6 抑 制 剂 提 供 理 论 支 持, 为 戒 烟 药 物 的 研 发 提 供 一 定 的 理 论 基 础 大 连 化 物 所 1101 组 自 2006 年 以 来 一 直 致 力 于 酶 催 化 反 应 机 理 的 理 论 研 究, 并 相 继 在 J. Phys. Chem. B; ChemBioChem; J. Biol. Inorg. Chem.; Dalton Trans. 等 杂 志 上 发 表 了 一 系 列 文 章 近 期, 韩 克 利 研 究 员 等 人 与 湛 昌 国 教 授 合 作, 利 用 分 子 对 接 分 子 动 力 学 模 拟 QM / M M 计 算 等 方 法, 研 究 了 尼 古 丁 与 CYP2A6 的 结 合 方 式 CYP2A6 催 化 的 尼 古 丁 5'- 羟 基 化 反 应 的 机 理 以 及 5'- 羟 基 化 反 应 的 立 体 选 择 性 结 果 表 明, 虽 然 尼 古 丁 在 溶 液 中 主 要 以 质 子 化 的 形 式 存 在, 但 是 它 以 非 质 子 化 的 形 式 (SRt 和 SRc) 结 合 到 CYP2A6 的 活 性 中 心 在 CYP2A6- 尼 古 丁 复 合 物 中, 尼 古 丁 吡 啶 环 的 N 与 CYP2A6 的 Asn297 形 成 氢 键, 吡 啶 环 与 周 围 的 苯 丙 氨 酸 存 在 π-π 相 互 作 用, 吡 咯 烷 环 的 trans- 5'-H 或 者 cis-5'-h 指 向 CYP2A6 的 活 性 中 心 Cpd I 的 O, 从 而 利 于 5'- 羟 基 化 反 应 的 发 生 研 究 发 现,CYP2A6 催 化 的 尼 古 丁 5'- 羟 基 化 反 应 由 两 步 组 成 : 第 一 步 是 尼 古 丁 的 5'-H 传 递 到 Cpd I 的 O 上 ( 氢 传 递 ); 第 二 步 是 OH 再 与 尼 古 丁 的 5'- 位 置 的 C 结 合, 形 成 5'- 羟 基 尼 古 丁 ( 氧 反 弹 ) 其 中, 氢 传 递 是 决 速 步 骤 计 算 结 果 显 示,CYP2A6 催 化 的 尼 古 丁 5'- 羟 基 化 反 应 容 易 发 生 在 trans-5'-h 上, 反 应 的 立 体 选 择 性 为 97%, 与 实 验 报 导 的 立 体 选 择 性 相 符 相 关 论 文 发 表 在 近 期 出 版 的 美 国 化 学 会 志 上 (J. A m. Chem. Soc. 2011, 133, ) ( 来 源 : 中 国 科 学 院 大 连 化 学 物 理 研 究 所 ) 60

65 设 计 生 物 相 容 性 树 枝 形 分 子 用 于 癌 症 诊 疗 综 述 化 学 通 讯 近 日 华 东 师 范 大 学 生 命 科 学 学 院 的 研 究 人 员 在 国 际 刊 物 化 学 会 评 论 ( 影 响 因 子 2 0.1, C h e m i c a l S o c i e t y Reviews, 2011, 40, ) 上 发 表 了 题 为 Desig n of Bio c ompat ible D e nd r i mers for Cancer D iag nosis a nd Therapy: Current Status and Future Perspectives ( 设 计 生 物 相 容 性 树 枝 形 分 子 用 于 癌 症 诊 断 及 治 疗 : 现 状 与 前 景 ) 的 综 述 性 论 文 华 东 师 范 大 学 生 命 科 学 学 院 程 义 云 教 授 为 该 论 文 的 第 一 作 者 及 通 讯 作 者, 该 课 题 获 得 了 华 东 师 范 大 学 英 才 计 划 启 动 经 费 的 资 助 在 过 去 的 几 十 年 里, 纳 米 医 药 为 改 善 疾 病 治 疗 及 诊 断, 革 新 传 统 的 卫 生 保 健 及 医 学 技 术 带 来 了 新 希 望 基 于 树 枝 形 分 子 的 治 疗 策 略 日 益 成 为 纳 米 医 药 与 生 物 材 料 领 域 的 研 究 热 点, 特 别 是 在 癌 症 的 诊 断 和 治 疗 领 域 将 抗 癌 药 物 包 装 至 或 偶 联 到 树 枝 形 分 子 上 转 导 至 肿 瘤 中 可 提 高 纳 米 颗 粒 的 渗 透 性 和 延 长 代 谢 时 间 将 显 像 剂 例 如 MRI 造 影 剂 放 射 性 核 素 标 签 计 算 机 X 线 断 层 摄 影 术 造 影 剂 荧 光 染 料 与 多 功 能 纳 米 医 学 相 结 合 可 同 时 实 现 癌 症 诊 断 及 靶 向 性 治 疗 然 而 直 到 现 在 人 们 对 于 以 树 枝 形 分 子 为 基 础 的 治 疗 是 否 和 其 他 纳 米 医 学 一 样 具 有 长 期 的 存 活 力 及 生 物 相 容 性 并 不 了 解 在 这 篇 综 述 中 作 者 针 对 用 于 癌 症 诊 断 和 治 疗 的 生 物 相 容 性 树 枝 形 分 子 的 设 计 策 略 进 行 了 综 述 针 对 树 枝 形 分 子 的 生 物 相 容 性 特 性 例 如 纳 米 毒 性 作 用 长 期 循 环 及 降 解 进 行 了 讨 论 并 提 出 通 过 聚 乙 二 醇 化 修 饰 (PEGylation) 乙 酰 化 作 用 糖 基 化 作 用 及 氨 基 酸 功 能 化 等 方 法 构 建 包 含 生 物 相 容 性 成 分 的 新 型 树 枝 形 分 子, 表 面 修 饰 商 业 购 买 的 树 枝 形 分 子 作 为 解 决 以 树 枝 形 分 子 为 基 础 的 纳 米 治 疗 安 全 问 题 的 策 略 此 外, 作 者 还 对 癌 症 诊 断 和 治 疗 中 基 于 树 枝 形 分 子 的 纳 米 治 疗 的 发 展 及 挑 战 进 行 了 综 述 程 义 云 教 授 一 直 致 力 于 树 枝 形 分 子 的 药 物 输 送 系 统 的 设 计 及 优 化, 在 提 高 这 类 大 分 子 材 料 的 生 物 相 容 性 方 面, 取 得 了 一 系 列 的 研 究 成 果 继 2010 年 加 入 华 东 师 范 大 学 以 来 先 后 在 美 国 化 学 会 的 权 威 刊 物 Journal of the American Chemical Society 和 Journal of Physical Chemistry B 发 表 该 领 域 相 关 研 究 论 文 7 篇 此 次 程 义 云 教 授 在 化 学 会 评 论 发 表 的 论 文 是 对 该 课 题 组 前 期 工 作 以 及 国 际 相 关 研 究 成 果 的 总 结, 并 提 出 了 多 个 能 够 有 效 提 高 树 枝 形 分 子 生 物 相 容 性 的 策 略, 具 有 重 要 的 科 学 意 义 据 了 解, 目 前 该 课 题 组 正 在 以 树 枝 形 分 子 为 核 心 制 备 一 系 列 用 于 癌 症 诊 断 和 治 疗 的 纳 米 药 物, 并 希 望 最 终 将 这 些 纳 米 药 物 应 用 于 临 床 治 疗, 提 高 传 统 抗 癌 药 的 疗 效 以 及 诊 断 灵 敏 度, 降 低 毒 副 作 用, 使 得 癌 症 病 人 能 够 真 正 从 纳 米 材 料 和 纳 米 技 术 中 获 益 ( 来 源 : 生 物 通 ) 研 究 发 展 出 两 种 化 学 键 活 化 新 法 选 择 性 的 C-H 键 活 化 和 C-N 键 活 化 新 方 法 选 择 性 的 C-H 键 烯 基 化 新 方 法 61

66 中 国 科 学 院 兰 州 化 学 物 理 研 究 所 羰 基 合 成 与 选 择 氧 化 国 家 重 点 实 验 室 研 究 人 员 发 展 了 C-H 键 活 化 和 C-N 键 活 化 的 新 方 法, 利 用 简 单 的 过 渡 金 属 为 催 化 剂, 高 选 择 性 的 实 现 了 含 氮 杂 环 化 合 物 直 接 氨 基 化 和 烯 基 化 研 究 人 员 采 用 铜 作 为 催 化 剂, 分 子 氧 为 氧 化 剂, 发 展 出 了 噁 唑 与 三 级 胺 直 接 氧 化 胺 化 的 有 效 方 法 该 方 法 的 催 化 体 系 简 单 高 效, 无 需 额 外 加 碱, 在 常 压 氧 作 为 氧 化 剂 的 温 和 条 件 下 即 可 高 选 择 性 的 实 现 惰 性 键 的 活 化 与 重 组 该 方 法 为 利 用 三 级 胺 作 为 氨 基 源 发 展 高 效 的 合 成 方 法 提 供 了 新 的 途 径, 为 选 择 性 的 C-H 键 和 C-N 键 活 化 与 重 组 提 供 了 新 的 研 究 思 路 研 究 结 果 发 表 在 有 机 快 报 (Org. Lett.)(Org. Lett., Vol. 13, No. 3, 2011) 同 时, 研 究 人 员 首 次 利 用 铁 作 为 催 化 剂, 通 过 选 择 性 sp3c-h 键 活 化 及 C-N 键 活 化 的 方 法, 实 现 了 2- 取 代 吡 啶 或 喹 啉 化 合 物 与 亚 胺 的 反 应, 高 区 域 选 择 性 的 合 成 了 反 式 2- 取 代 的 杂 环 烯 烃 类 衍 生 物, 此 类 化 合 物 可 作 为 具 有 生 理 活 性 的 药 物 前 体 该 合 成 方 法 简 洁 高 效 且 环 境 友 好, 研 究 结 果 发 表 在 有 机 快 报 (Org. Lett.)(Org. Lett., ASAP, DOI: / ol200684b) 上 述 研 究 工 作 得 到 了 国 家 自 然 科 学 基 金 和 中 国 科 学 院 百 人 计 划 支 持 ( 来 源 : 中 国 科 学 院 兰 州 化 学 物 理 研 究 所 ) 研 究 揭 示 ZnO 纳 米 颗 粒 杀 菌 分 子 机 理 近 日 来 自 上 海 交 通 大 学 农 业 与 生 物 学 院 及 美 国 美 国 农 业 部 东 部 研 究 中 心 (Eastern Regional Research Center, USDA) 的 研 究 人 员 联 合 在 美 国 微 生 物 学 会 的 重 要 期 刊 应 用 与 环 境 微 生 物 学 (Applied and Environmental Microbiology (AEM) ) 发 表 了 题 为 ZnO 纳 米 颗 粒 对 空 肠 弯 曲 杆 菌 的 抗 菌 活 性 及 抗 菌 机 制 研 究 (Antibacterial Activity and Mechanism of Action of Zinc Oxide Nanoparticles against Campylobacter jejuni) 的 研 究 论 文 领 导 这 一 研 究 的 是 上 海 交 通 大 学 农 业 与 生 物 学 院 的 石 贤 明 教 授, 其 早 年 毕 业 于 华 中 农 业 大 学 主 要 从 事 食 品 安 全 食 品 微 生 物 学 和 生 物 技 术 等 领 域 的 研 究 在 食 源 性 致 病 菌 分 子 生 态 及 检 测 技 术 微 藻 异 养 代 谢 等 方 面 取 得 了 显 著 成 果 1997 年 在 第 三 届 亚 太 藻 类 生 物 技 术 大 会 上 获 得 最 佳 论 文 奖, 并 被 大 会 评 价 为 开 辟 了 微 藻 规 模 培 养 的 一 条 新 道 路 ; 1998 年 获 第 二 届 武 汉 科 技 创 业 十 杰 青 年 和 湖 北 省 高 等 院 校 跨 世 纪 学 科 带 头 人 的 称 号 2000 年 获 湖 北 省 自 然 科 学 优 秀 论 文 一 等 奖 论 文 的 第 一 作 者 是 史 贤 明 教 授 的 博 士 研 究 生 谢 艳 萍 空 肠 弯 曲 杆 菌 是 经 常 引 起 食 物 中 毒 的 重 要 致 病 菌, 该 研 究 发 现 ZnO 纳 米 颗 粒 对 空 肠 弯 曲 杆 菌 具 有 高 效 杀 菌 作 用, 第 一 次 在 分 子 水 平 上 论 述 了 氧 化 锌 纳 米 颗 粒 抗 菌 机 理 可 能 是 由 于 产 生 过 氧 化 物 而 出 现 的 氧 化 反 应 杀 菌 作 用, 并 结 合 扫 描 电 镜 观 察 到 空 肠 弯 曲 杆 菌 经 过 ZnO 纳 米 颗 粒 处 理 后 的 细 胞 形 态 由 杆 状 变 成 了 球 状, 细 胞 膜 受 到 了 明 显 损 伤, 导 致 细 胞 死 亡 这 一 成 果 揭 示 了 ZnO 纳 米 颗 粒 杀 菌 的 分 子 机 理, 对 预 防 和 控 制 食 物 中 毒 具 有 重 要 意 义 这 一 重 要 发 现 发 表 后, 在 短 短 两 个 月 内 受 到 了 国 际 同 行 的 广 泛 关 注 和 高 度 评 价, 美 国 微 生 物 学 会 通 过 筛 选 将 它 列 入 了 journal highlights, 在 今 年 五 月 的 微 生 物 新 闻 登 出 ; 在 即 将 召 开 的 美 国 微 生 物 学 会 年 会 上, 该 论 文 将 应 邀 在 显 著 场 合 予 以 展 示 该 论 文 是 史 贤 明 教 授 研 究 团 队 在 A E M 上 发 表 的 第 二 篇 文 章, 第 一 篇 于 年 发 表, 题 目 为 A n A BC t ranspor ter exports a signal molecule that negatively regulates biofilm formation in Listeria monocytogenes, 同 样 受 到 了 国 际 同 行 的 广 泛 关 注 和 高 度 评 价 2009 年, 史 贤 明 教 授 受 邀 在 食 品 科 学 顶 级 刊 物 食 品 科 学 与 技 术 趋 势 (Trends in Food Science and Technology) 撰 写 了 题 为 Biofilm formation and food safety in food industries 的 综 述 论 文, 发 表 于 该 期 刊 第 20 卷 史 贤 明 教 授 团 队 关 于 单 增 李 斯 特 菌 菌 膜 的 研 究 工 作 得 到 了 国 家 自 然 科 学 基 金 面 上 项 目 和 重 点 项 目 的 资 助 ( 来 源 : 生 物 通 ) 吃 药 加 糖 可 能 增 强 药 物 杀 菌 效 果 吃 药 时 加 点 糖 是 人 们 常 有 的 经 历, 一 般 来 说 都 是 为 了 更 好 长 期 持 续 难 以 根 除 地 帮 助 药 物 下 咽, 而 英 国 自 然 杂 志 刊 登 的 一 项 最 新 研 究 说, 不 过, 这 些 休 眠 的 细 菌 并 非 发 生 了 变 异 而 产 生 了 耐 药 性, 加 糖 还 可 能 会 帮 助 增 强 抗 生 素 类 药 物 的 杀 菌 效 果 因 此 只 要 能 让 它 们 从 休 眠 中 醒 来, 普 通 药 物 就 仍 然 有 效 美 国 现 在 使 用 杀 菌 药 物 时 常 有 的 一 个 问 题 是, 有 小 部 分 细 菌 波 士 顿 大 学 等 机 构 的 研 究 人 员 报 告 说 找 到 了 一 种 简 单 方 便 的 方 会 在 体 内 转 入 类 似 休 眠 的 状 态, 在 这 种 状 态 下 细 菌 并 不 活 跃, 法, 就 是 在 服 药 的 同 时 加 一 些 糖 糖 分 会 刺 激 休 眠 中 的 细 菌, 因 此 药 物 也 对 它 们 没 有 效 果, 它 们 会 在 药 物 的 攻 击 波 中 逃 过 一 使 它 们 早 早 变 回 活 跃 状 态, 从 而 有 利 于 药 物 对 其 一 网 打 尽 劫 但 在 几 周 或 几 月 后, 这 些 细 菌 又 会 变 回 活 跃 状 态, 导 致 疾 病 领 导 研 究 的 詹 姆 斯 柯 林 斯 教 授 说, 英 谚 有 云 一 勺 糖 可 以 62

67 化学通讯 帮助药物下咽 现在也许可以改成 一勺糖可以帮助药物工 作 的其他一些细菌有效 不过 目前研究人员只在动物身上进行了试验 还需要进一 实验显示 在使用药物对付大肠杆菌的同时如果加点糖 步研究确认该方法对人体是否有效 如果同样的方法适用于人 可在两个小时内消灭99.9%的休眠细菌 但如果不加糖就没有 类 就意味着不需要联合使用多种抗生素或开发新药就能取得 这种效果 另外 使用药物对付金黄色葡萄球菌时也有这种效 更好的杀菌效果 可帮助减少感染 节约医疗成本 果 研究人员正在探索这种方法是否也会对引起肺结核等疾病 来源 新华网 材料表面粘附行为研究获新进展 近年来 疏水/疏油材料研究非常之多 但是粘附性作为材 料表面物理性质的重要方面并未受到较多重视 特别是如何调 化 研究人员提出润湿性能转换和滞后与分子级的表面构成紧 密相关 研究人员考察了受压水滴在响应性聚合物刷修饰阳极 控材料表面的粘附性还没有太多的实验研究 中国科学院兰州化学物理研究所材料表面与界面行为研 铝上的动态润湿性能 结果表明稀释分布在表面的接枝响应聚 究组致力于材料表面粘附行为方面的研究工作 并取得了系列 合物没有明显改变表面的润湿性能 但导致了表面响应性润湿 进展 性能的转换和滞后性 当水滴与聚合物相互作用 成为水合物 该研 究小组首先利用聚合 物 材料成 功制备了拥有复 杂 微 时 润湿性能可轻易从Cassie 模式转换为Wenzel模式 呈现高 /纳米二元结构和深度分布的超疏水/疏油涂层材料 通过改变 滞后且接触角降低 如水滴不与聚合物发生作用 水滴则处在 疏水涂层中亲水性组分的含量实现了水滴在该表面上粘附性的 稳定的Cassie润湿模式 该工作对理解润湿理论非常重要 对 调控 接着 该研究小组又利用阳极氧化法在工程材料钛表面 于设计智能表面 如微流体设备等 具有重要意义 构筑了有序二氧化钛纳米管阵列 通过紫外光照射和热处理的 以上研究工作在微流体无损耗运输 智能涂层 自清洁表 方法成功实现了表面水滴和油滴粘附--滑动的快速可逆转换 面和密封防护等工程领域具有重要意义 研究得到了中国科学 后来 该小组又提出了使用接枝响应性聚合物刷实现表面粘附 院 百人计划 项目 国家重点基础研究发展计划项目 国家自 行为可逆调控的新方法 该方法可在不同环境刺激下实现水滴 然科学基金和国家重点研究项目的支持 研究结果发表在 物理化学期刊C J. Phys. Chem. C 在表面粘着和滑动间的可逆转换 针对光照射诱导对润湿性能变化的影响 该小组利用粗糙 2010, 114, , 化学通讯 Chem. Com m. 表面上的光响应涂层成功实现了水滴流动性的可逆控制 表面 , 软物质 Sof t M at t e r , 5, 涂层由作为碱性憎水 材料的氨基硅油和作为感光介质的嵌 入 ; 2011, 7, , 7, ; 和 朗缪 式偶氮化合物构成 在可见光/紫外光照射下偶氮化合物呈现反 尔 Langmuir (2010, 26(14), )上 式/顺式构象变化 当偶氮化合物呈现反式和顺式构象时 表面 来源 中国科学院兰州化学物理研究所 在湿滑状态和粘着状态间转换 然而表面的憎水性并无明显变 科学动态/化学通讯 63

68 也 谈 塑 料 瓶 底 的 奥 秘 金 辄 拿 起 一 个 塑 料 瓶, 你 会 在 瓶 底 发 现 有 一 个 由 三 个 箭 头 首 尾 相 接 所 组 成 的 等 边 三 角 形 在 三 角 形 中 间 有 阿 拉 伯 数 字, 有 的 是 1, 有 的 是 3 有 的 三 角 形 旁 边 还 有 英 文 字 母, 如 PET,PP 等 ( 如 图 1 图 3) 这 代 表 着 什 么 意 思 呢? 图 1 图 2 某 品 牌 矿 泉 水 的 瓶 底 图 3 某 品 牌 洗 发 露 的 瓶 底 在 一 些 平 面 媒 体 和 网 络 媒 体 上, 我 们 可 以 看 到 有 一 些 文 章 对 这 个 问 题 进 行 了 解 答 但 是 这 些 解 答 或 多 或 少 都 存 在 着 一 些 问 题 下 面 我 们 从 相 关 的 三 个 国 家 标 准 出 发, 对 这 个 问 题 做 一 个 较 为 严 谨 的 解 释 在 国 家 标 准 GB/T 塑 料 包 装 制 品 回 收 标 志 和 GB 包 装 回 收 标 志 中, 对 上 面 几 个 标 志 是 这 样 解 释 的 : 带 三 个 箭 头 的 等 边 三 角 形, 表 示 可 回 收 再 生 位 于 图 形 中 央 的 阿 拉 伯 数 字 是 塑 料 代 码, 分 别 代 表 着 不 同 的 塑 料 图 形 下 方 的 英 文 字 母, 则 是 塑 料 缩 写 代 号 按 照 这 两 个 标 准 的 规 定, 塑 料 代 码 为 01-07, 塑 料 的 名 称 代 码 及 相 对 应 的 塑 料 缩 写 代 号 如 表 1 表 1 塑 料 的 代 码 名 称 及 相 对 应 的 塑 料 缩 写 代 号 塑 料 代 码 塑 料 名 称 聚 对 苯 二 甲 酸 二 乙 酯 高 密 度 聚 乙 烯 聚 氯 乙 烯 低 密 度 聚 乙 烯 聚 丙 烯 聚 苯 乙 烯 其 他 塑 料 缩 写 代 号 PET HDPE PVC LDPE PP PS Others GB 包 装 回 收 标 志 还 规 定 : 体 积 超 过 100 ml 的 塑 料 容 器 和 包 装 物 必 须 以 直 觉 外 观 注 明 塑 料 种 类 的 循 环 符 号 回 收 标 志 ( 循 环 符 号 ) 除 了 上 述 的 可 回 收 再 生 标 志 外, 还 有 可 重 复 使 用 标 志 和 含 再 生 材 料 标 志 等 2008 年 4 月, 新 的 国 家 标 准 GB/T 塑 料 制 品 的 标 志 发 布, 并 于 同 年 10 月 1 日 起 实 施 这 一 标 准 是 以 国 际 标 准 化 组 织 的 ISO 11469: 2000, Generic identification and marking of plastics products, MOD ( 塑 料 产 品 的 一 般 性 标 识 与 标 记 ) 做 为 蓝 本 的 该 标 准 代 替 了 GB/T 塑 料 包 装 制 品 回 收 标 志, 将 标 准 范 围 由 塑 料 包 装 制 品 扩 大 至 塑 料 制 品, 并 对 具 体 内 容 有 较 多 的 补 充 与 修 改 新 标 准 将 塑 料 制 品 的 图 形 和 名 称 分 为 5 类, 如 图 4 图 5 所 示 依 次 表 示 : 可 重 复 使 用, 可 回 收 再 生 利 用, 不 可 回 收 再 生 利 用 塑 料 ( 图 4 自 左 至 右 ); 再 生 塑 料, 回 收 再 加 工 利 用 塑 料 ( 图 5 自 左 至 右 ) 图 4 ( 作 者 通 讯 地 址 : 沈 阳 药 科 大 学 制 药 工 程 学 院 有 机 化 学 教 研 室 沈 阳 zhejin@syphu.edu.cn) 64 科 普 天 地 / 化 学 通 讯

69 图 5 表 示 塑 料 种 类 的 材 料 代 号 ( 前 述 的 塑 料 代 码 ) 缩 略 语 ( 也 就 是 前 面 所 说 的 塑 料 缩 写 代 号 ) 以 及 塑 料 制 品 的 标 志 的 异 同 简 述 如 下 : 材 料 代 号 由 旧 标 准 的 7 种 增 加 至 140 种, 并 规 定 : 没 有 代 号 的 材 料 术 语 在 标 志 时, 其 代 号 处 可 空 着 或 直 接 用 缩 略 语 表 示 前 6 种 较 常 用 塑 料 的 代 号 被 保 留, 但 代 号 为 02 的 高 密 度 聚 乙 烯 和 代 号 为 04 的 低 密 度 聚 乙 烯 的 缩 略 语 分 别 用 PE-HD 和 PE-LD 取 代 了 HDPE 和 LDPE 旧 标 准 的 代 号 07 表 示 其 他 种 类 的 塑 料 (Others), 这 种 泛 指 的 方 法 在 新 标 准 中 被 取 消 了 从 代 码 07 开 始, 各 种 材 料 代 号 按 照 材 料 术 语 的 英 文 名 顺 序 排 列, 其 中, 新 标 准 的 07 表 示 丙 烯 腈 丁 二 烯 塑 料 如 表 2 表 3 表 2 部 分 材 料 的 代 号 材 料 术 语 及 相 对 应 的 缩 略 语 ( 基 本 沿 袭 旧 标 准 部 分 ) 塑 料 代 码 材 料 术 语 聚 对 苯 二 甲 酸 二 乙 酯 高 密 度 聚 乙 烯 聚 氯 乙 烯 低 密 度 聚 乙 烯 聚 丙 烯 聚 苯 乙 烯 材 料 缩 略 语 PET PE-HD PVC PE-LD PP PS 表 3 部 分 材 料 的 代 号 材 料 术 语 及 相 对 应 的 缩 略 语 ( 新 增 加 部 分 ) 塑 料 代 码 材 料 术 语 丙 烯 腈 丁 二 烯 塑 料 丙 烯 腈 丁 二 烯 苯 乙 烯 塑 料 环 氧 树 脂 或 塑 料 聚 碳 酸 酯 酚 醛 树 脂 脲 甲 醛 树 脂 材 料 缩 略 语 AB ABS EP PC PF UF 这 一 标 准 还 规 定, 塑 料 制 品 标 识 时, 应 使 用 符 号 > < 将 缩 写 语 或 代 号 括 在 中 间 如 图 6, 一 件 由 高 密 度 聚 乙 烯 制 成 的 塑 料 制 品 的 标 识 图 6 下 面 我 们 再 对 代 码 为 的 常 见 的 这 六 种 常 见 的 包 装 用 塑 料 做 一 个 简 单 的 介 绍 代 码 01 所 代 表 的 聚 对 苯 二 甲 酸 乙 二 醇 酯 (PET), 透 明 度 很 好, 且 不 易 破 碎, 常 用 于 矿 泉 水 瓶 碳 酸 饮 料 瓶 等 低 温 下 无 毒 无 味, 但 不 耐 热 向 瓶 中 倒 入 70 的 热 水, 这 种 瓶 子 就 会 发 生 变 形, 有 对 人 体 有 害 的 物 质 融 出 因 此 只 适 合 装 暖 饮 或 冷 饮 并 且 不 适 合 反 复 使 用 代 码 02 表 示 高 密 度 聚 乙 烯 (PE-HD), 常 用 于 浴 液 洗 发 露 等 日 化 用 品 的 包 装 聚 乙 烯 无 毒 无 味, 可 以 用 来 制 作 盛 装 药 片 和 药 丸 的 白 色 药 瓶 这 种 高 密 度 聚 乙 烯 熔 点 约 为 130, 因 此 用 它 作 为 原 料 的 水 壶 可 以 盛 开 水 代 码 03 所 代 表 的 塑 料 为 聚 氯 乙 烯 (PVC), 可 用 来 做 雨 衣 垃 圾 袋 玩 具 农 用 塑 料 膜 塑 料 盒 桌 布 凉 鞋 和 鞋 底 等 聚 氯 乙 烯 价 钱 便 宜, 机 械 强 度 好, 耐 腐 蚀, 耐 酸 碱, 因 此 使 用 很 普 遍 但 它 的 热 稳 定 性 较 差, 加 热 后 有 氯 化 氢 气 体 放 出, 不 到 80 即 开 始 软 化 即 使 在 不 加 热 的 情 况 下, 也 有 少 量 的 氯 化 氢 氯 乙 烯 和 氯 等 逸 出, 因 此, 经 常 会 闻 到 有 刺 鼻 的 气 味, 不 宜 用 来 包 装 食 品 塑 料 袋 大 多 是 由 有 毒 的 聚 氯 乙 烯 和 无 毒 的 聚 乙 烯 制 成, 区 分 二 者 有 很 多 方 法, 如 聚 乙 烯 密 度 一 般 在 g/cm3, 比 水 轻, 能 浮 在 水 面 而 聚 氯 乙 烯 密 度 一 般 在 1.4 g/cm3 左 右, 比 水 的 密 度 大 很 多, 在 水 中 会 沉 入 水 底 聚 乙 烯 塑 料 摸 起 来 较 为 润 滑, 而 聚 氯 乙 烯 摸 起 来 则 有 发 粘 的 感 觉 聚 乙 烯 塑 料 易 燃, 火 焰 黄 色, 像 蜡 燃 烧 一 样 ; 聚 氯 乙 烯 则 较 难 燃 烧, 并 且 有 刺 鼻 的 气 味 代 码 04 代 表 低 密 度 聚 乙 烯 (PE-LD), 常 用 于 保 鲜 膜 塑 料 袋 这 种 材 质 无 毒 无 味, 不 怕 挤 压, 适 合 盛 装 食 品, 但 不 耐 热 即 使 是 微 波 炉 适 用 的 保 鲜 膜, 耐 热 温 度 也 只 有 110 用 保 鲜 膜 覆 盖 的 食 品, 在 送 入 微 波 炉 进 行 加 热 使 用 的 时 候, 应 尽 量 避 免 保 鲜 膜 与 食 物 直 接 接 触 并 在 加 热 前, 将 保 鲜 膜 掀 开 一 条 缝 隙, 或 者 在 保 鲜 膜 上 扎 几 个 小 孔 加 热 时 间 不 要 过 长, 否 则 保 鲜 膜 会 起 皱 破 损 甚 至 融 化 聚 乙 烯 的 强 度 较 差, 易 被 撕 裂 并 且 有 一 定 的 透 气 性, 不 宜 长 期 用 来 盛 装 茶 叶 香 料 等 代 码 05 表 示 聚 丙 烯 (PP), 常 用 于 微 波 炉 餐 盒 饮 料 瓶 一 次 性 注 射 器 脸 盆 玩 具 等 熔 点 高 达 167, 加 热 至 150 也 不 变 形, 因 此 可 耐 沸 水, 是 最 适 宜 用 做 微 波 炉 加 热 的 塑 料 种 类 科 普 天 地 / 化 学 通 讯 65

70 化学通讯 聚丙烯密度仅为 g/cm 3 是所有合成树脂中最轻的 它 成的 知道它是什么材质制成的 有着什么样的性质 又需要怎 还具有较高的耐冲击性 机械性质强韧 不易碎 这种塑料还 样合理地使用它 可以在清洁后重复使用 参考文献 代码06表示聚苯乙烯 PS 使用温度为0-70 常被用来 制作一次性泡沫饭盒 碗装泡面盒 快餐盒 聚苯乙烯可以承 受一定的温 度 但不能在微波炉中使用 这种塑料比较脆 尤 1. 中国轻工业联合会 GB/ T 塑料制品的标 志[S] 北京 中国标准出版社 全国包装标准化技术委员会 GB 包装回 收标志[S] 北京 中国标准出版社 2001 其在低温时较易开裂 由此我们知道 我们可以从塑料制品的标识中知道塑料的 前世今生 知道它是否可以回收 知道它是不是由回收塑料制 3. 全国塑料制品标准化技术委员会 GB/T 塑 料包装制品回收标志[S] 北京 中国标准出版社 1996 馒头事件只是冰山一角 违法 如果没有要求认证和许可 就大量进货某企业的食品 那 就应当追究超市的责任 如果卫生管理不善 或者原料为非食 品原料 就是违反食品安全法规 其生产行为是不合法的 我日常买的馒头 是塑料袋包装上有QS标志的产品 但愿 它能够名实相符 产品通常一天就卖完 甚至常常去晚点就买 不到 应当不至于要故意延后生产日期吧... 这一层次的问题 似乎媒体都没有给予足够的关注 第二层 馒头产品生产的标准和规范 对于包装食品来说 大多数产品都有相关的产品标准 并 印在包装上面 然而 馒头大饼花卷这类没有包装的食品 包括 饭菜 小吃等各种餐饮产品 大部分没有产品质量标准 加多少 玉米才叫做合格的玉米馒头 怎样叫做不合格 没标准可以遵 循 国家在制定食品添加剂管理规范的时候 也没有把餐饮食 品纳入应用范围当中 没有法律说这些产品不能加入食品添加 剂 也没有人规定这些产品必须要监测色素 防腐剂 甜味剂之 网友i l ove n u t r i t i o n问 昨晚中央台播放了上海一家 工厂 类项目 没有人要求这些无包装产品制定严格的食品标签 没 用柠 檬 黄冒充玉 米 粉加入过期的馒头 然后做成玉 米馒头的 有人要求这些产品说明其中到底添加了什么 加了多少 主要成 事 看得 我 胆战心惊... 进 入大 超市的品牌馒头都 真的合格 分是什么...总之 监管部门缺乏监督管理的依据 生产企业也 吗...中国的食品安全问题层出不穷 老百姓的心理承受能力 没有准确的规则需要严守 已经到极限了 这样 就造成一个法规的空白 这么大的一个行业 事关老 说 到这个上海 馒头 事件 按我 看 是非常复 杂 又非常有 百姓的每日三餐 却没有相关标准和规范 监督力量又不足 不 代表性的一件事 如果仅仅为了修改生产日期或旧馒头回炉而 出问题才是奇怪的事情呢 如果这个问题不解决 今天是馒头 愤怒 那就有点 大题小做 了 其中有五个层次的问题需要分 出问题 后天没准还有大饼 花卷 包子 煎饼...各种传统食 析 各位不妨一起抽丝剥茧 尝试着从纷乱现象中找到本质 品都可能被 揭 出问题来 第一层 馒头产品生产和销售的合法性 这个层面上 媒体也同样缺乏关注 要知道在没有规矩的 我不是管理人员不了解细节 但无论如何食品企业必须有 相应资质 要有卫生许可 有食品的市场准入资格 其生产环境 是否合乎国家相关标准 产品是否有QS认证 工人健康和各生 情况下 良心 是不可靠的 把食品生产者全部骂一遍也没有 用 泄愤之后 总还是要吃东西的 第三层 过期馒头是否能够回用 产环节的卫生管理是否到位 产品的原料是否合格的食品级原 任何食品都不应当篡改生产日期 过期之后就必须下架 料 这些都涉及到法律问题 如果生产环境都不合格 而得到了 这是毫无疑问的事情 企业因此受到惩罚 是咎由自取 不过 卫生许可和准入资格 那就要追究监管部门的责任 如果没有 过期的馒头怎么办 如果没有发霉变质 只是干了一点 是全部 通过食品准入许可就生产销售 那么企业的任何生产活动都是 烧掉 当垃圾埋掉 实在有点可惜 不符合低碳社会的理念 总 66 科普天地/化学通讯

71 要 想 办 法 利 用 才 好 馒 头 过 期 后 的 主 要 安 全 问 题 是 长 霉, 和 面 包 是 一 样 道 理 家 里 蒸 的 馒 头 放 了 几 天, 如 果 表 面 生 霉, 整 体 变 干, 一 般 会 怎 么 办 呢? 在 我 小 的 时 候, 家 里 都 选 择 去 掉 表 层 之 后 再 利 用 父 母 曾 把 干 馒 头 切 碎 混 在 面 浆 中 泡 软 再 用 来 做 鸡 蛋 煎 饼, 也 曾 用 汤 泡 馍 的 方 式 掰 碎 泡 在 热 汤 里 吃 掉 那 时 候 还 真 没 考 虑 过 什 么 过 期 安 全 性 的 问 题 父 母 这 么 做, 孩 子 自 然 能 够 接 受 可 是 企 业 这 么 做, 人 们 就 很 难 接 受 了 比 如 说, 过 期 馒 头 确 实 没 有 长 霉 变 质, 这 件 事 情 谁 来 确 认? 重 新 制 作 馒 头 之 后 能 不 能 达 到 质 量 标 准? 没 有 看 到 行 业 相 关 制 度 同 时, 用 剩 馒 头 做 新 馒 头, 即 便 经 过 检 验 和 消 毒, 即 便 做 出 来 的 馒 头 安 全 性 没 问 题, 质 量 达 到 标 准, 也 必 须 告 知 消 费 者 事 实 上, 这 些 企 业 完 全 没 有 告 知 过 期 的 食 品, 当 然 不 止 馒 头 一 种 它 们 后 来 都 去 了 哪 里 呢? 是 拿 去 做 成 动 物 饲 料, 还 是 用 来 做 成 工 业 淀 粉 原 料 呢? 这 么 一 想, 问 题 好 像 越 来 越 大 了... 看 来 很 有 必 要 为 此 制 定 相 关 法 规 第 四 层, 馒 头 可 以 不 加 任 何 添 加 剂 吗? 面 包 里 要 添 加 多 种 食 品 添 加 剂, 这 一 点 人 们 心 理 上 早 就 已 经 接 受 了, 标 签 上 都 写 得 清 清 楚 楚 没 有 添 加 剂 的 面 包 根 本 没 法 在 超 市 卖, 一 天 用 不 了 就 会 变 干 变 硬, 两 天 就 要 生 霉, 而 且 口 感 很 差 缺 乏 弹 性 现 在 的 面 包 当 中 几 乎 都 要 添 加 面 粉 改 良 剂 ( 氧 化 剂 和 抗 坏 血 酸 ) 面 包 改 良 剂 ( 硬 脂 酰 丙 酸 钙 等 复 配 乳 化 剂, 还 可 能 有 酶 制 剂 植 物 胶 改 性 淀 粉 等 ) 防 霉 剂 ( 丙 酸 钙 或 丙 酸 钠 ), 此 外 还 常 有 香 精 色 素 甜 味 剂 增 香 剂 酵 母 营 养 剂 等 所 以 如 今 的 面 包 放 四 五 天 仍 然 不 长 霉, 质 地 仍 然 柔 软 馒 头 和 面 包 十 分 相 似, 理 论 上 来 说, 凡 是 面 包 用 的 这 些 添 加 剂, 大 半 对 馒 头 也 适 用 过 去 馒 头 是 家 里 蒸, 干 点 硬 点 甚 至 长 霉 都 没 关 系, 自 然 无 需 添 加 什 么 ; 现 在 在 超 市 卖, 如 果 连 两 天 的 保 质 期 都 没 有, 怎 么 销 售? 消 费 者 买 了 就 必 须 当 顿 吃 完? 实 在 很 不 方 便 所 以, 只 要 进 入 商 业 销 售, 馒 头 中 加 入 各 种 食 品 添 加 剂 就 成 为 势 在 必 行 的 事 情 有 朋 友 说 我 就 要 白 白 胖 胖 的 大 馒 头, 不 要 任 何 添 加 剂, 不 行 吗? 真 的 不 行 不 加 氧 化 剂, 馒 头 就 不 可 能 是 白 白 的, 而 是 淡 黄 色 的 不 加 氧 化 剂, 馒 头 就 不 会 那 么 膨 大, 胖 不 起 来 等 买 到 手 里 还 是 胖 得 可 爱 的 柔 软 状 态, 没 有 变 干 长 霉, 离 开 乳 化 剂 和 防 霉 剂 就 做 不 到 除 馒 头 之 外, 花 卷 发 面 饼 包 子 豆 包 发 糕 之 类 各 种 主 食 品 都 有 同 样 的 问 题 目 前 食 品 添 加 剂 卫 生 标 准 中, 所 有 添 加 剂 使 用 范 围 都 没 有 馒 头 花 卷 之 类 的 项 目, 是 因 为 法 规 滞 后 于 现 实, 当 初 制 定 法 规 时 没 想 到 馒 头 不 在 家 里 做, 而 是 转 移 给 了 企 业 大 规 模 生 产 真 正 令 人 担 心 的, 并 不 是 在 馒 头 中 使 用 包 括 柠 檬 黄 防 腐 剂 之 类 的 添 加 剂, 而 是 添 加 剂 的 数 量 是 否 超 标, 品 种 是 否 合 适 众 所 周 知, 这 些 小 企 业 小 作 坊 管 理 水 平 比 较 低, 很 难 把 握 添 加 剂 投 放 的 准 确 数 量 食 品 添 加 剂 正 规 用 量 都 很 小, 使 用 剂 量 都 有 严 格 限 定, 绝 对 不 是 用 勺 子 碗 和 手 抓 就 能 搞 定 的 事 情 用 脚 后 跟 思 考 都 能 明 白, 餐 饮 企 业 和 这 些 小 作 坊 如 果 爱 上 了 食 品 添 加 剂, 用 量 超 标 混 合 不 匀 使 用 品 种 不 合 适 的 可 能 性 很 大, 相 应 管 理 要 跟 得 上 第 五 层, 如 果 添 加 剂 无 害, 染 色 玉 米 馒 头 是 否 恶 劣 行 为? 退 一 万 步 来 说, 就 算 假 玉 米 馒 头 中 加 入 的 各 种 添 加 剂 卫 生 质 量 合 格, 添 加 量 也 不 超 标, 仍 然 会 有 很 大 的 社 会 危 害, 这 是 媒 体 没 有 提 到 的, 但 我 认 为 是 最 大 的 危 害 之 一 谁 会 去 购 买 玉 米 馒 头 等 粗 粮 馒 头? 是 那 些 关 注 健 康 的 人 其 中 很 多 都 是 高 血 压 高 血 脂 糖 尿 病 患 者 他 们 听 了 医 生 和 营 养 师 的 忠 告, 决 定 多 吃 粗 粮, 于 是 把 白 面 馒 头 换 成 玉 米 馒 头 但 是, 他 们 买 到 健 康 了 吗? 他 们 买 到 的 是 染 色 加 香 精 的 白 面 馒 头! 其 中 没 有 玉 米 的 营 养, 没 有 玉 米 中 的 纤 维 他 们 的 餐 后 血 糖 没 有 得 到 改 善, 他 们 健 康 生 活 的 行 动 被 欺 骗 了! 想 一 想, 如 果 您 的 母 亲 患 有 糖 尿 病, 她 因 为 每 天 吃 这 种 假 粗 粮 主 食, 餐 后 血 糖 无 法 控 制, 长 期 来 看 后 果 将 是 多 么 严 重? 持 续 高 餐 后 血 糖 会 增 加 她 癌 症 白 内 障 肾 功 能 衰 退 糖 尿 病 足 等 并 发 症 的 危 险 可 见, 利 用 顾 客 追 求 健 康 的 意 识, 在 健 康 食 品 中 掺 假, 是 多 么 恶 劣 的 欺 诈! 分 析 了 以 上 五 个 方 面 之 后, 或 许 我 们 已 经 感 觉 到, 这 次 的 馒 头 事 件, 只 是 食 品 品 质 问 题 的 冰 山 之 一 角 随 着 生 活 节 奏 的 加 快, 人 们 越 来 越 多 地 在 超 市 采 购 主 食 品 和 熟 食 品, 越 来 越 多 地 在 餐 饮 店 就 餐 如 果 对 非 包 装 食 品 和 餐 饮 食 品 不 能 及 时 有 效 地 规 范 管 理, 我 们 的 食 品 质 量 很 难 得 到 保 障 友 情 提 示 : 真 正 的 玉 米 馒 头 最 多 加 30% 的 玉 米 粉, 而 且 质 地 比 较 粗 糙, 弹 性 差 如 果 质 地 细 腻 均 匀, 必 然 是 假 玉 米 馒 头, 或 玉 米 含 量 微 乎 其 微 颜 色 来 自 黄 色 素, 香 气 来 自 玉 米 香 精 但 愿 消 费 者 不 要 叶 公 好 龙, 追 求 细 腻 口 感, 无 意 中 支 持 了 这 些 假 粗 粮 馒 头 ( 转 自 : 范 志 红 sohu 博 客 ) 67

72 4 月 1 日 科 学 杂 志 内 容 精 选 彗 星 撞 击 土 星 和 木 星 波 纹 环 的 记 录 1983 年, 一 颗 彗 星 在 未 被 看 见 的 情 况 下 撞 上 了 土 星 环 几 乎 在 10 年 之 后, 一 颗 彗 星 与 木 星 相 撞 据 两 项 将 一 个 行 星 难 题 解 开 的 研 究 披 露, 这 些 事 件 使 得 这 两 颗 行 星 环 发 生 倾 斜 并 在 其 环 中 留 下 了 残 余 的 涟 漪 图 案 这 些 发 现 表 明, 行 星 的 环 可 以 像 一 张 巨 大 的 唱 片 一 样, 它 保 留 了 每 颗 彗 星 在 飞 越 此 行 星 时 所 产 生 的 效 应 研 究 这 些 彗 星 所 遗 留 下 的 微 妙 的 螺 旋 型 图 案 可 使 科 学 家 们 在 几 年 甚 至 几 十 年 后 重 现 其 受 撞 击 的 历 史 这 些 发 现 也 许 还 提 供 给 人 们 一 种 新 的 研 究 外 太 阳 系 中 的 彗 星 群 体 的 方 法 通 过 观 察 行 星 环 的 变 化, 科 学 家 们 也 许 能 够 搞 清 楚 彗 星 和 其 他 小 型 天 体 与 行 星 相 遇 的 频 繁 程 度, 并 因 此 确 定 在 外 太 阳 系 中 存 在 有 多 少 这 样 的 小 型 天 体 通 过 分 析 在 1996 年 和 2000 年 由 伽 利 略 飞 船 所 观 察 到 的 木 星 环 的 图 像, 以 及 在 年 由 地 平 线 飞 船 再 次 所 观 察 到 的 木 星 环 图 像,Mark Showalter 及 其 同 事 注 意 到 了 在 该 行 星 环 中 的 不 同 寻 常 的 像 铁 皮 屋 顶 样 起 伏 的 波 纹 图 案 大 约 在 同 一 时 间, Matthew Hedman 及 其 同 事 从 卡 西 尼 飞 船 在 2009 年 所 拍 摄 的 画 面 中, 在 土 星 环 中 也 发 现 了 类 似 的 波 纹 图 案 这 些 研 究 团 队 测 定 了 这 些 波 纹 的 性 质 并 将 其 与 这 些 结 构 应 该 如 何 随 着 时 间 而 演 变 的 计 算 进 行 了 比 较 他 们 的 分 析 证 明, 土 星 和 木 星 的 波 纹 状 环 是 由 猛 力 撞 入 这 些 行 星 环 的 彗 星 引 起 的 这 些 冲 撞 所 导 致 的 残 骸 使 得 这 两 颗 行 星 的 环 都 略 微 有 些 失 平 衡 研 究 人 员 能 够 查 明 了 这 两 起 事 件 发 生 的 确 切 年 份 他 们 证 明, 土 星 环 的 波 纹 可 能 是 由 一 颗 彗 星 在 1983 年 时 的 撞 击 所 产 生 的, 而 木 星 环 的 波 纹 是 在 1994 年 夏 天 被 一 颗 彗 星 撞 击 之 后 产 生 的 洄 游 旅 程 最 艰 难 的 鲑 鱼 有 着 最 强 壮 的 心 脏 研 究 人 员 报 告 说, 洄 游 过 程 最 为 艰 苦 卓 绝 的 红 鲑 同 时 也 有 着 最 强 壮 的 心 脏 因 此, 鲑 鱼 种 群 看 来 因 为 在 洄 游 时 强 有 力 的 自 然 选 择 而 适 应 了 本 土 河 流 中 的 环 境, 鉴 于 该 类 鱼 生 命 中 的 大 多 数 时 间 是 在 大 洋 中 度 过 的, 因 此 这 是 一 个 相 当 不 寻 常 的 发 现 这 一 适 应 性 也 许 意 味 着 某 些 红 鲑 种 群 会 随 着 气 候 的 持 续 变 化 而 能 够 适 应 更 温 暖 的 气 温, 尽 管 我 们 还 不 知 道 发 生 这 种 情 况 的 可 能 性 有 多 大, 或 这 种 变 化 是 否 能 足 够 迅 速 地 发 生 以 应 付 目 前 的 气 温 暖 化 红 鲑 的 一 生 一 次 的 从 海 水 中 洄 游 到 它 们 诞 生 时 的 产 卵 地 的 困 难 性 存 在 着 相 当 大 的 差 异 ; 那 些 在 沿 海 支 流 中 产 卵 的 鱼 要 比 那 些 花 数 星 期 向 上 洄 游 的 鱼 的 洄 游 旅 程 容 易 得 多 例 如, 英 属 哥 伦 比 亚 的 弗 雷 泽 河 是 超 过 100 种 在 遗 传 和 地 理 上 迥 异 的 鱼 群 的 发 源 地, 它 们 中 的 每 一 种 所 经 历 的 洄 游 情 况 都 不 相 同 Erika Eliason 及 其 同 事 对 这 些 种 群 中 的 8 个 种 群 进 行 了 检 查 并 发 现, 那 些 洄 游 旅 行 最 富 挑 战 性 的 鱼 群 有 着 最 大 号 的 心 脏 及 发 育 最 好 的 心 肺 系 统 这 些 鱼 的 心 和 肺 也 最 能 够 对 付 较 暖 的 水 温 这 是 一 种 重 要 的 特 征, 因 为 较 高 的 温 度 已 被 证 明 与 鲑 鱼 在 洄 游 时 的 死 亡 率 的 增 加 具 有 关 联 性 在 半 导 体 纳 米 颗 粒 中 搀 兑 在 纯 净 的 半 导 体 中 添 加 杂 质 ( 或 掺 杂 剂 ) 是 现 代 电 子 学 的 基 础, 而 研 究 人 员 现 在 正 在 寻 找 在 纳 米 级 进 行 这 种 工 作 的 方 法, 即 在 纳 米 大 小 的 半 导 体 中 塞 入 外 来 的 原 子 David Mocatta 及 其 同 事 如 今 报 告 说, 人 们 可 通 过 将 甚 至 有 着 相 对 较 高 浓 度 的 金 属 性 杂 质 散 播 到 纳 米 微 晶 之 中 来 调 整 自 立 式 的 半 导 体 纳 米 微 晶 的 电 子 性 能 他 们 在 砷 化 铟 纳 米 微 晶 ( 或 称 量 子 点 ) 中 添 加 了 铜 银 或 金 的 杂 质 并 证 明, 这 一 过 程 可 用 来 调 节 这 些 量 子 点 的 费 米 能 级 这 种 调 节 能 级 的 能 力 应 该 对 制 备 基 于 量 子 点 的 电 子 元 件 ( 例 如 : 光 伏 电 池 及 发 光 二 极 管 ) 有 用 在 一 则 相 关 的 观 点 栏 目 中,Y. Charles Cao 解 释 了 搀 兑 的 概 念 并 对 这 一 研 究 进 行 了 讨 论 植 物 紫 外 线 B 辐 射 光 受 体 被 发 现 一 个 欧 洲 的 研 究 团 队 找 到 了 植 物 用 于 探 测 紫 外 线 B 辐 射 的 蛋 白 太 阳 光 对 植 物 是 至 关 重 要 的, 因 为 它 既 是 一 种 能 源 也 是 一 种 影 响 植 物 整 个 生 命 周 期 的 信 息 信 号 植 物 对 阳 光 的 反 应 受 到 对 某 些 光 线 波 长 具 有 特 异 性 的 受 体 的 精 微 调 节 科 学 家 们 已 经 发 现 了 数 个 监 控 一 系 列 波 长 的 植 物 光 受 体 族, 但 是 他 们 在 此 之 前 一 直 没 有 发 现 专 门 感 受 紫 外 线 B 辐 射 的 光 受 体 蛋 白 Luca Rizzini 及 其 同 事 证 明, 拟 南 芥 蛋 白 UVR8 的 功 能 是 在 紫 外 线 波 长 中 充 当 一 种 光 受 体 紫 外 线 B 辐 射 会 引 起 UVR8 二 聚 物 裂 开, 接 着 单 一 的 UVR8 分 子 会 在 细 胞 核 中 担 负 指 导 细 胞 对 紫 外 光 作 出 反 应 的 功 能 68 国 际 名 刊 掠 影 / 化 学 通 讯

73 Nature 本 月 最 受 关 注 的 十 篇 论 文 ( 图 片 来 源 于 英 国 著 名 杂 志 Nature 周 刊 是 世 界 上 最 早 的 国 际 性 科 技 期 刊, 自 从 1869 年 创 刊 以 来, 始 终 如 一 地 报 道 和 评 论 全 球 科 技 领 域 里 最 重 要 的 突 破 其 办 刊 宗 旨 是 将 科 学 发 现 的 重 要 结 果 介 绍 给 公 众, 让 公 众 尽 早 知 道 全 世 界 自 然 知 识 的 每 一 分 支 中 取 得 的 所 有 进 展 近 期 Nature 下 载 论 文 最 多 的 十 篇 文 章 (2011 年 04 月 14 日 年 05 月 12 日 ): 能 够 通 过 曝 光 来 自 我 修 复 的 智 能 材 料 Nature 472 (21 Apr 2011) 具 有 能 够 修 复 由 正 常 磨 损 造 成 的 损 害 的 内 在 能 力 的 智 能 材 料, 在 一 系 列 不 同 应 用 中 都 可 能 会 被 证 明 是 有 用 的 迄 今 所 开 发 的 大 部 分 具 有 自 修 复 功 能 的 基 于 聚 合 物 的 材 料 都 需 要 对 受 损 区 域 进 行 加 热 但 Burnworth 等 人 现 在 制 成 了 能 够 通 过 曝 光 来 修 复 的 材 料, 它 们 以 通 过 由 金 属 复 合 物 连 接 在 一 起 的 成 股 的 聚 合 物 的 形 式 存 在 这 些 材 料 中 的 金 属 复 合 物 可 以 吸 收 紫 外 线, 后 者 然 后 被 转 换 成 热 量, 而 热 量 则 短 暂 地 将 聚 合 物 束 打 开, 以 进 行 快 速 高 效 的 缺 陷 修 复 原 则 上, 修 复 可 以 在 原 位 同 时 在 有 负 载 的 情 况 下 发 生 钠 离 子 通 道 Nav1.7 的 基 因 突 变 导 致 嗅 觉 丧 失 Nature 472 (14 Apr 2011) 携 带 为 电 压 门 控 钠 离 子 通 道 Nav1.7 编 码 的 基 因 突 变 的 人 类 和 小 鼠, 以 前 被 发 现 对 疼 痛 不 敏 感, 而 现 在 又 被 发 现 不 能 感 觉 气 味 没 有 这 种 钠 通 道 的 嗅 觉 神 经 元 仍 产 生 动 作 电 位, 但 它 们 的 突 触 不 能 向 下 游 神 经 通 道 传 输 没 有 Nav1.7 的 小 鼠 表 现 型 与 携 带 Nav1.7 功 能 丧 失 突 变 的 人 类 患 者 相 似, 说 明 剔 除 这 一 离 子 通 道 会 建 立 一 个 先 天 性 全 面 嗅 觉 丧 失 疾 病 的 小 鼠 模 型 海 马 神 经 生 成 与 认 知 功 能 之 间 的 关 系 Nature 472 (28 Apr 2011) 功 能 缺 失 研 究 表 明, 成 年 后 生 成 的 海 马 神 经 元 而 非 出 生 时 存 在 的 海 马 神 经 元 在 学 习 和 记 忆 中 以 及 在 调 控 抗 抑 郁 症 药 物 的 某 些 效 应 中 发 挥 作 用 利 用 诱 导 基 因 功 能 获 得 策 略 来 提 高 小 鼠 成 年 后 生 成 的 神 经 元 的 存 活 率 的 实 验 表 明, 在 成 年 海 马 神 经 生 成 的 增 加 与 特 定 认 知 功 能 的 增 强 之 间 有 一 个 因 果 关 系 这 便 提 出 一 个 可 能 性 : 焦 虑 症 和 记 忆 受 损 也 许 可 以 通 过 刺 激 成 年 海 马 神 经 生 成 来 治 疗 X- 染 色 体 失 活 的 调 控 方 式 Nature 472 (21 Apr 2011) X- 染 色 体 失 活 是 雌 性 哺 乳 动 物 体 内 的 一 个 必 要 过 程, 它 通 过 抑 制 来 自 两 个 X- 染 色 体 中 其 中 一 个 的 基 因 表 达 来 弥 补 两 个 X- 染 色 体 的 存 在 这 一 缺 陷 对 小 鼠 兔 子 和 人 类 X- 染 色 体 失 活 的 早 期 发 育 时 程 所 做 的 一 项 研 究 表 明, 小 鼠 的 这 些 过 程 与 其 他 真 哺 乳 亚 纲 物 种 的 这 些 过 程 显 著 不 同 ( 以 前 的 分 析 工 作 大 部 分 是 用 小 鼠 做 的 ) 这 项 研 究 显 示 了 X- 染 色 体 失 活 的 调 控 方 面 所 存 在 的 多 样 性, 它 也 许 反 映 了 在 演 化 进 程 中 发 育 过 程 是 变 化 的 费 米 气 体 中 的 原 子 自 旋 流 Nature 472 (14 Apr 2011) 强 相 互 作 用 费 米 气 体 在 自 然 界 普 遍 存 在, 从 高 温 超 导 体 中 的 电 子 到 核 物 质 都 有 人 们 对 它 们 的 传 输 性 质 如 扩 散 速 度 却 很 不 了 解 Sommer 等 人 利 用 超 冷 原 子 云 的 受 控 碰 撞 来 研 究 一 种 强 相 互 作 用 费 米 气 体 中 的 自 旋 传 输 他 们 发 现, 自 旋 激 发 被 最 大 限 度 地 阻 尼 了 ( 导 致 高 的 自 旋 拖 拽 ), 而 且 相 互 作 用 也 强 大 到 足 以 逆 转 自 旋 流, 从 而 使 相 反 的 自 旋 成 分 将 彼 此 反 射 掉 扩 散 的 速 度 是 由 基 本 量 子 极 限 确 定 的 这 些 结 果 对 于 从 自 旋 电 子 学 到 关 于 早 期 宇 宙 的 研 究 的 任 何 涉 及 费 米 子 传 输 的 领 域 来 说 都 有 关 系 封 面 故 事 : 噬 菌 细 胞 检 测 入 侵 微 生 物 的 机 制 Nature 472 (28 Apr 2011) 入 侵 的 微 生 物 可 以 被 名 叫 噬 菌 细 胞 的 白 细 胞 检 测 到 并 吞 噬 掉 要 做 到 这 一 点, 这 些 细 胞 必 须 区 分 来 自 微 生 物 的 可 溶 成 分 ( 如 细 胞 壁 碎 片 ) 和 颗 粒 状 的 微 生 物 本 身 对 Dectin-1 ( 一 种 先 天 免 疫 受 体, 能 检 测 入 侵 的 真 菌 病 原 体 ) 的 作 用 所 做 的 一 项 研 究 表 明, 尽 管 该 受 体 与 可 溶 的 及 颗 粒 状 的 细 胞 壁 b - glucans 都 能 结 合, 但 其 激 发 因 噬 菌 细 胞 突 触 的 形 成 而 仅 限 于 与 真 菌 细 胞 壁 的 接 触 点 噬 菌 细 胞 突 触 为 与 微 生 物 表 面 相 连 的 配 体 而 不 是 由 微 生 物 在 一 定 距 离 释 放 的 配 体 的 检 测 提 供 了 一 个 机 制 模 型 ( 来 源 : 生 物 谷 Bioon.com) 国 际 名 刊 掠 影 / 化 学 通 讯 69

74 理 论 思 维 的 重 要 地 位 胡 列 扬 ( 杭 州 外 国 语 学 校 ) 摘 要 : 中 学 化 学 教 材 理 论 介 绍 羞 答 答, 让 人 雾 里 看 花 以 至 有 些 教 师 教 了 几 年 化 学 之 后, 化 学 理 论 水 平 逐 渐 下 滑, 错 把 白 箱 当 黑 箱 错 用 概 念 出 错 题 错 解 题 的 现 象 时 有 发 生 关 键 词 : 理 论 白 箱 黑 箱 路 易 斯 酸 碱 阿 仑 尼 乌 斯 酸 碱 白 春 礼 院 长 在 2010 化 学 通 讯 第 三 期 为 什 么 我 们 所 期 望 的 科 学 大 师 迟 迟 难 以 出 现 一 文 中 明 确 指 出 : 不 同 程 度 地 忽 视 基 础 理 论 教 育 是 原 因 之 一, 是 对 钱 学 森 之 问 通 俗 解 读 中 学 化 学 教 材 理 论 介 绍 羞 答 答, 让 人 雾 里 看 花 有 些 人 教 了 几 年 化 学 之 后, 化 学 理 论 水 平 下 滑, 使 用 概 念 准 确 性 降 低, 错 把 白 箱 当 黑 箱, 错 用 概 念, 出 错 题, 错 解 题 的 现 象 时 有 发 生 理 论 从 混 沌 中 建 立 秩 序, 从 沙 砾 中 发 现 金 子 经 验 思 维 只 能 把 握 点 滴 知 识, 理 论 思 维 能 够 撑 起 知 识 大 厦 第 谷 一 生 收 集 了 许 多 宝 贵 数 据, 却 与 行 星 运 行 规 律 无 缘, 开 普 勒 整 理 第 谷 数 据, 发 现 了 行 星 三 定 律, 理 论 光 焰 照 亮 了 天 文 学 殿 堂 理 论 光 芒 四 射, 令 人 心 驰 神 往 理 论 决 定 人 的 视 野 1980 年 春, 我 刚 踏 上 化 学 讲 台 我 将 书 中 原 硅 酸 难 溶 问 题, 去 请 教 一 位 老 教 师, 他 说 是 客 观 事 实 我 说 在 理 论 上 不 成 立, 他 说 原 硅 酸 特 殊 后 来 我 慢 慢 悟 出 了 其 中 道 理 从 甲 醇 到 丁 醇, 分 子 中 都 有 憎 水 基 -C n H 2n+1 存 在, 却 能 与 水 互 溶, 单 糖 低 聚 糖 都 易 溶 于 水, 原 硅 酸 为 四 羟 基 硅 小 分 子, 无 憎 水 基, 说 它 难 溶 与 相 似 相 溶 原 理 相 背 离 如 果 原 硅 酸 不 溶 于 水, 当 我 们 把 盐 酸 滴 到 硅 酸 钠 溶 液 中, 就 应 该 同 向 饱 和 苯 酚 钠 溶 液 中 滴 加 盐 酸 或 通 入 CO 2 气 体 一 样, 立 即 出 现 浑 浊 可 是 当 我 们 把 浓 盐 酸 滴 到 硅 酸 钠 浓 溶 液 中, 较 长 时 间 却 看 不 到 明 显 变 化 ; 反 过 来 操 作, 向 浓 盐 酸 中 滴 加 硅 酸 钠 溶 液 也 看 不 到 浑 浊 现 象 这 只 有 一 种 可 能, 那 就 是 盐 酸 与 硅 酸 钠 作 用 的 生 成 物 与 水 溶 为 一 体 当 溶 液 中 出 现 了 大 量 Si(OH) 4 分 子, 它 们 彼 此 脱 水, 生 成 二 硅 酸 三 硅 酸 四 硅 酸 低 聚 酸, 低 聚 酸 再 聚 合 成 多 硅 酸, 由 小 分 子 到 纳 米 微 粒, 再 到 更 大 的 聚 合 体, 彼 此 交 织 组 成 三 维 网 状 超 分 子, 并 把 溶 剂 水 网 络 其 中, 形 成 半 固 状 凝 胶 这 种 凝 胶 已 不 再 是 原 硅 酸, 如 果 要 表 达 其 组 成, 只 能 写 成 xsio 2 yh 2 O 没 有 理 论 支 撑 的 知 识 即 使 很 聪 明 的 人 也 不 易 驾 驭 2008 年 冬, 我 给 杭 州 奥 校 临 时 代 课, 选 取 一 位 有 机 教 授 讲 课 例 题 反 应 方 程 式 教 学, 让 学 生 完 成 几 乎 无 人 能 写 问 题 出 在 老 师, 当 时 他 只 给 出 答 案, 没 有 解 说 学 生 知 其 然 不 知 其 所 以 然 该 反 应 是 亲 核 取 代 取 代 发 生 在 何 处? 反 应 过 程 应 该 是 : 其 实 教 授 给 出 的 答 案 不 全 面 反 应 条 件 不 明 确,SCN 这 个 双 亲 体 ( 硫 软, 氮 硬 ) 与 反 应, 有 多 重 性, 讲 授 时 需 要 与 学 生 互 动, 有 哪 些 可 能 性 SCN 中 氮 进 攻 +4 价 碳 ( 硬 亲 硬 ), 氮 取 代 氧 发 生 的 可 能 性 很 大 ( 尿 素 生 产 可 借 鉴 ); 然 后 硫 再 进 攻 亚 甲 基 碳, 与 氧 发 生 交 换, 由 原 来 的 软 硬 结 合, 变 成 软 软 结 合, 重 复 下 去, 取 代 终 极 产 物 可 能 是 再 如 苯 酚 与 二 氧 化 碳 反 应 合 成 水 杨 酸, 先 是 酚 羟 基 与 二 氧 化 碳 发 生 硬 亲 硬 的 亲 核 加 成, 生 成 碳 酸 酚 酯, 重 排 生 成 水 杨 酸 为 什 么 会 发 生 重 排? 大 学 有 机 无 解 答 当 年 学 习 时 未 悟 透, 问 老 师, 解 说 不 离 重 排 机 理, 未 道 出 本 源 我 给 竞 赛 学 子 上 课 备 课 时, 有 所 领 悟 重 排 必 是 高 能 态 向 低 能 态 自 发 转 化 过 程 苯 酚 与 二 氧 化 碳 反 应, 先 是 酚 羟 基 与 二 氧 化 碳 发 生 硬 亲 硬 的 亲 核 加 成, 生 成 碳 酸 氢 酚 酯, 形 成 一 个 п 12 键 重 排 到 邻 对 位 时,п 12 键 虽 然 未 变, 当 羧 基 重 排 到 邻 位 时, 能 形 成 分 子 内 氢 键 ( 两 种 方 式 的 氢 键 都 有, 以 酚 羟 基 氢 与 羧 基 中 羰 基 氧 之 间 的 氢 键 为 主 图 略 ), 使 系 统 能 量 更 低 理 论 使 人 心 明 眼 亮 2010 年 化 学 教 学 11 期 用 盐 桥 设 计 电 化 学 实 验 探 究 两 个 模 糊 问 题, 文 中 第 二 个 模 糊 问 题 探 究 的 是 铝 和 同 浓 度 盐 酸 氢 氧 化 钠 溶 液 反 应 哪 个 更 容 易 该 问 题 对 学 生 是 黑 箱, 值 得 探 究, 对 化 学 教 师 是 白 箱 教 师 需 要 探 究 的 是 碱 浓 度 多 稀 时 检 流 计 开 始 逆 转 学 过 物 理 化 学 的 人 都 知 道, 氧 化 还 原 电 对 有 这 样 的 规 律, 绝 大 多 数 元 素 的 酸 性 环 境 电 位 比 其 对 应 价 态 的 碱 性 电 位 高, 金 属 元 素 更 甚 摘 录 几 组 电 极 电 位 如 下 表 :( 见 下 页 ) M 代 表 碱 金 属 元 素 和 锶 钡, 因 为 强 碱 对 应 的 金 属 电 极 电 位 与 溶 液 的 酸 碱 性 无 关 只 要 金 属 氢 氧 化 物 易 与 碱 发 生 配 合 反 应 :M(OH) n +xoh M(OH) x, 那 么, 将 金 属 M 作 电 极, 用 同 浓 度 盐 酸 和 NaOH m+x 10 溶 液 作 电 解 质, 构 成 原 电 池, 碱 溶 液 一 极 必 是 负 极 由 下 表 数 据 不 难 得 出 两 点 结 论 : 1. 所 有 弱 碱 性 金 属 元 素 标 准 电 极 电 位, 都 是 碱 性 环 境 更 负, 更 容 易 氧 化 腐 蚀 2. 所 有 强 碱 性 金 属 元 素 标 准 电 极 电 位, 都 与 溶 液 的 ph 值 无 关 两 点 结 论 好 理 解 金 属 元 素 在 溶 液 以 M n+ 存 在, 标 准 电 位 与 化 学 教 学 / 化 学 通 讯 huly08@yahoo.com.cn

75 酸 性 环 境 标 准 电 极 电 位 碱 性 环 境 标 准 电 极 电 位 电 极 反 应 式 φ V 电 极 反 应 式 φ V Mg 2 ++2e Mg Mg(OH) 2 +2e Mg+2OH Al e Al Al(OH) 3 +3 e Al+3OH 2.33 Fe 2 ++2e Fe Fe(OH) 2 +2e Fe+2OH Cu 2 ++2e Cu Cu(OH) 2 +2e Cu+2OH Sn 2 ++2e Sn HSnO 2 +2e +H 2 O Sn+3OH Pb 2 ++2e Pb PbO+H 2 O+2e Pb+2OH Mn + +ne M x M n+ +ne M x 溶 液 酸 碱 性 无 关 ; 如 果 金 属 元 素 在 酸 碱 性 环 境 中 存 在 形 态 不 同, 标 准 电 位 值 就 不 同 M n+ 的 浓 度 越 高 φ0298 值 越 大, 反 之 越 低 弱 碱 性 金 属 元 素 在 酸 性 溶 液 以 M n+ 存 在, 在 碱 性 溶 液 中 以 M(OH) n 或 M (OH)m n- MO y 存 在, 氧 化 态 M n+ 浓 度 极 低, 可 通 联 系 能 斯 特 方 程 理 解 之 有 理 论 储 备, 实 验 可 大 大 简 化 只 要 做 出 铝 在 何 种 浓 度 强 碱 溶 液 中 不 能 溶 解, 电 流 计 指 针 就 会 转 向 维 持 c(h + )1mol / L 不 变, 把 c (OH ) 按 0. 5m ol / L 0. 25m ol / L 0.125m ol / L mol/L 试 探 下 去, 很 快 解 决 问 题, 无 需 盲 目 的 做 42 组 实 验 2010 年 化 学 教 学 第 11 期 在 实 验 探 究 中 生 成 一 文 有 这 样 一 段 表 述 : 学 生 提 出 能 否 用 电 解 方 法, 以 铜 作 阳 极, 电 解 一 定 浓 度 的 硫 酸 溶 液 来 制 备 硫 酸 铜? 学 生 不 知 正 常, 教 师 不 知 通 用 Cu+H 2 SO 4 CuSO 4 +H 2 反 应 能 够 进 行 查 询 资 料 无 先 例 说 不 过 去 Cu+H 2 SO 4 =CuSO 4 +H 2 不 自 发, 提 供 能 量 完 全 可 以 不 是 什 么 都 要 查 询 资 料, 关 键 是 动 脑 想 电 能 在 物 质 制 备 电 镀 电 精 炼 电 池 充 电 等 方 面 应 用, 事 例 可 随 手 拈 来 证 据 有 显 性 和 隐 性 之 别, 就 看 你 有 无 理 论 的 透 视 力 理 论 上 讲, 提 供 电 解 质 溶 液, 只 要 把 失 电 子 能 力 在 电 解 条 件 下 比 OH 强 的 金 属 作 阳 极, 都 可 以 制 备 相 应 的 金 属 化 合 物 再 看 CuO+H 2 =Cu+H 2 O 反 应 的 热 效 应 多 家 复 习 用 书, 明 确 指 出 是 吸 热 反 应 ; 杭 州 市 2010 高 二 寒 假 作 业 开 篇 题 下 列 反 应 属 于 放 热 反 应 是 :1 氢 气 还 原 氧 化 铜,2 二 氧 化 碳 通 过 赤 热 炭 层,3 氢 氧 混 合 点 燃 生 成 水,4 铝 片 与 盐 酸 反 应 放 出 氢 气 ( 给 出 B, 正 确 是 134) A.12 B.34 C.14 D.23 稍 加 思 考 就 知 道 该 反 应 必 放 热 该 反 应 自 发, G<0 变 化 过 程 熵 [ S(CuO)> S(Cu), S(H 2 )> S(H 2 O)], 由 G= H T S, 可 推 出 H<0 结 构 分 析 也 然, 计 算 也 如 此 ( 略 ) 活 动 性 强 元 素 置 换 活 动 性 弱 元 素, 必 放 热 依 据 活 动 顺 序 表 置 换 反 应, 都 是 放 热 反 应 无 例 外 化 学 教 育 0 9 第 1 期 碳 酸 钠 碳 酸 氢 钠 与 盐 酸 反 应 过 程 热 效 应 实 验 探 究 热 力 学 计 算 翔 实, 却 无 定 性 理 论 论 述 HCl+Na 2 CO 3 =Na HCO 3 +NaCl 自 发, 过 程 熵 减, 放 热 必 然 ; HCl+NaHCO 3 =CO 2 +NaCl+H 2 O 自 发, 变 化 前 后, 有 些 水 合 离 子 转 为 CO 2 逸 出, 熵 增 明 显 ; 物 质 由 低 能 态 变 成 高 能 态 吸 热 酸 与 酸 式 盐 反 应 趋 势 比 正 盐 弱 得 多, 焓 减 较 正 盐 弱, 加 之 物 态 变 化,HCl+NaHCO 3 =CO 2 +NaCl+H 2 O 放 热 很 少 或 转 为 吸 热 反 应 可 从 我 设 计 例 题 看 出 端 倪 : 盐 酸 与 各 盐 溶 液 体 积 浓 度 均 相 同, 混 合 后 热 值 由 高 到 低 顺 序 是 :1 与 NaNO 3 溶 液 ;2 与 NaAc 溶 液 ;3 与 NaClO 溶 液 ;4 与 苯 酚 钠 溶 液 ;5 与 NaOH 溶 液 小 结 规 律 放 热 顺 序 显 然 是 :54321 H + +B =HB,B 的 碱 性 越 强, 放 热 越 多,B 为 强 酸 根, H 0, 酸 碱 反 应 热 的 极 限 值 是 中 和 热, 简 法 和 谐, 绝 无 例 外 让 理 论 校 正 心 像 现 在 化 学 界 普 遍 认 为 氨 气 通 入 水 中 会 抑 制 水 电 离 ; 认 + 为 N H 4 水 解 促 进 水 电 离, 以 此 作 为 命 题 依 据, 从 高 考 到 竞 赛 都 如 此 把 氨 气 通 入 水 中, 水 溶 液 ph 增 大, 溶 液 中 的 c (OH ) >c(h + ), 氢 氧 根 浓 度 提 高 是 客 观 事 实 一 种 结 果, 解 释 可 能 不 同, 孰 是 孰 非, 就 看 是 否 真 实 地 反 映 了 客 观 事 实, 是 否 与 学 科 基 本 原 理 相 吻 合, 理 论 系 统 是 否 自 洽 氨 气 水 溶 液 呈 碱 性, 溶 液 中 c(oh )>c(h + ), 是 氨 气 溶 入 破 坏 了 水 电 离, 促 进 水 电 离, 不 是 氨 电 离 NH 3 不 是 电 解 质, 自 身 不 含 氧 元 素, 不 可 能 电 离 出 OH, 也 不 可 能 电 离 出 H +, 硬 说 氨 气 抑 制 水 的 电 离, 有 悖 常 理 可 以 从 微 观 过 程 入 手 说 清 这 个 问 题 氨 气 通 入 水 中, 首 先 是 氨 分 子 中 氮 上 孤 对 电 子 与 水 中 氢 之 间 以 氢 键 方 式 结 合 形 成 一 水 合 氨 NH 3 H 2 O, 并 逐 渐 把 氢 键 中 氢 拉 过 去, 形 成 NH + 4 和 OH, 其 图 解 如 下 : 这 正 是 教 材 所 表 达 的 化 学 过 程 : NH 3 +H 2 O NH 3 H 2 O NH+ 4+OH 不 难 得 出 如 下 结 论 : 氨 气 溶 于 水, 通 过 氢 键 形 成 一 水 合 氨, 由 于 NH 3 分 子 中 氮 上 孤 电 子 对 电 子 云 密 度 高 于 水 中 氧 上 电 子 云 密 度, 逐 渐 把 水 中 氢 夺 过 来, 促 进 水 的 电 离 当 然 如 果 把 氨 水 注 入 纯 水 中 会 抑 制 水 的 电 离 因 为 氨 水 中 已 存 在 的 大 量 OH 同 离 子 效 应 的 缘 故 + 强 酸 铵 盐 溶 于 水, 目 前 都 认 为 NH 4 部 分 地 与 水 电 离 出 来 的 OH 结 合 生 成 NH 3 和 H 2 O, 即 NH 4+ +OH NH 3 +H 2 O, 化 学 教 学 / 化 学 通 讯 71

76 OH 浓 度 减 小, 使 水 的 电 离 平 衡 向 电 离 方 向 移 动 结 果 溶 液 中 的 H + + 离 子 浓 度 增 大, 使 溶 液 呈 酸 性 其 实 不 然!NH 4 在 水 中 + 的 化 学 行 为 与 其 说 是 铵 盐 的 水 解, 还 不 如 说 是 N H 4 的 电 离 : NH 4+ +H 2 O NH 3 +H 3 O +, 其 电 离 常 数 为 : 即 NH 4+ +H 2 O NH 3 +H 3 O + >H 2 O+H 2 O H 3 O + +OH - + 还 可 以 从 共 轭 酸 碱 对 的 关 系 上 来 理 解 NH 4 与 NH 3 是 一 对 共 轭 + 酸 碱 对, 既 然 NH 3 溶 于 水 会 促 进 水 的 电 离, 那 么 NH 4 就 必 然 会 + 抑 制 水 的 电 离,NH 4 与 NH 3 不 可 能 都 促 进 水 的 电 离 人 们 之 所 以 会 犯 上 述 错 误, 问 题 出 在 混 淆 了 阿 仑 尼 乌 斯 酸 碱 理 论 与 路 易 斯 酸 碱 理 论 的 界 限 从 阿 仑 尼 乌 斯 电 离 理 论 出 + 发,NH 3 不 是 碱,NH 4 也 就 不 宜 看 成 是 弱 碱 离 子 在 实 际 中 我 + 们 又 把 NH 3 作 碱 来 看 待 (NH 4 自 然 就 是 弱 碱 离 子 了 ), 这 是 把 路 易 斯 碱 纳 入 到 阿 仑 尼 乌 斯 电 离 理 论 框 架 中 来 认 识 引 起 的 逻 辑 混 乱 路 易 斯 酸 碱 理 论 能 够 包 容 阿 仑 尼 乌 斯 电 离 理 论, 两 者 是 包 含 与 被 包 含 的 关 系, 若 要 把 外 延 更 广 的 理 论 纳 入 到 外 延 小 的 理 论 中 去, 往 往 会 出 现 悖 论 根 据 路 易 斯 酸 碱 理 论, 水 既 是 酸, 又 是 碱 : H 2 O+H 2 O H 3 O + +OH NH 3 接 受 H + 能 力 比 水 强, 以 水 作 溶 剂,NH 3 是 碱, 水 是 酸,NH 3 +H 2 O OH +NH 4+, 所 以 NH 3 促 进 水 的 电 离, 水 电 离 的 c(h + ) 由 10-7 mol L -1 上 升 到 ; 以 + 水 作 溶 剂,NH 4 是 酸, 水 是 碱,NH + 4 +H 2 O NH 3 +H 3 O +, + NH 4 抑 制 水 的 电 离, 强 酸 铵 盐 溶 液 中 水 电 离 出 的 c(h + ) 由 10-7 mol L 1 下 降 到 参 考 文 献 : 顾 庆 超 新 编 化 学 用 表 江 苏 教 育 出 版 社 年 版 P 化 学 教 育 第 1 期 2010 化 学 教 学 第 11 期 胡 列 扬 : 中 学 化 学 教 参 2003 第 3 期 铯 元 素 的 发 现 者 化 学 家 罗 伯 特 威 廉 本 生 诞 辰 200 周 年 罗 伯 特 威 廉 本 生 (Robert Wilhelm Bunsen,1811 年 3 月 31 日 年 8 月 10 日 ), 德 国 化 学 家 他 完 善 了 由 英 国 化 学 和 物 理 学 家 麦 可 法 拉 第 发 明 的 以 他 命 名 的 本 生 灯, 此 外 他 研 究 了 热 体 的 电 磁 波 谱 大 师 的 主 要 生 平 : 1812 年 出 生 于 德 国 的 格 丁 根, 是 四 个 兄 弟 中 最 年 轻 的 一 个 中 学 毕 业 后 在 格 丁 根 大 学 读 化 学 19 岁 获 得 博 士 学 位, 从 1830 年 到 1833 年 他 周 游 西 欧 在 这 段 时 间 里 他 在 吉 森 结 识 了 弗 里 德 里 希 费 迪 南 龙 格 和 尤 斯 托 斯 冯 李 比 希, 在 波 恩 结 识 了 亚 历 山 大 米 切 利 希 回 到 德 国 后 他 在 格 丁 根 大 学 任 教, 他 开 始 试 验 研 究 砷 酸 的 金 属 盐 的 可 溶 性 他 的 发 现 导 致 了 至 今 仍 在 使 用 的 用 氢 氧 化 铁 作 为 砷 中 毒 的 解 毒 药 的 办 法 1836 年 本 生 继 弗 里 德 里 希 维 勒 赴 卡 塞 尔, 他 在 那 里 任 教 两 年 后 赴 马 尔 堡 大 学 聘 请 任 教 他 的 工 作 为 他 很 快 带 来 了 新 的 名 声, 但 他 自 己 几 乎 死 于 砷 中 毒 在 一 次 试 验 中 一 个 试 验 瓶 爆 裂, 一 块 玻 璃 屑 飞 入 他 的 一 个 眼 珠, 导 致 他 一 眼 失 明 1841 年 本 生 发 明 了 碳 电 极 这 样 的 碳 电 极 可 以 在 威 廉 罗 泊 特 格 鲁 夫 发 明 的 电 池 中 取 代 昂 贵 的 铂 电 极 1852 年 本 生 赴 海 德 堡 继 任 列 奥 波 德 格 麦 林 的 教 授 位 他 使 用 硝 酸 成 功 地 利 用 电 解 的 方 法 获 得 了 纯 的 金 属 如 铬 镁 铝 锰 钠 钡 钙 和 锂 他 与 亨 利 罗 斯 科 合 作 多 年 来 研 究 使 用 氢 和 氯 来 制 作 盐 酸 的 问 题 1859 年 本 生 中 断 了 与 罗 斯 科 的 合 作 开 始 与 古 斯 塔 夫 罗 伯 特 基 尔 霍 夫 研 究 加 热 的 金 属 的 放 射 光 谱 通 过 光 谱 分 析 人 们 可 以 在 火 焰 中 观 测 化 学 物 质 的 典 型 的 谱 线 为 此 本 生 完 善 了 专 门 的 法 拉 第 发 明 的 汽 灯, 后 来 这 种 汽 灯 被 称 为 本 生 灯 1860 年 年 本 生 和 基 尔 霍 夫 在 一 个 泉 水 中 发 现 了 铯 和 铷 通 过 他 们 的 研 究 人 们 才 能 够 解 释 太 阳 光 谱 中 的 夫 琅 和 费 线, 这 是 现 代 天 文 学 的 一 个 重 要 基 础 2004 年 本 生 的 助 手 为 他 做 试 验 和 教 课 写 下 的 笔 记 被 发 现, 那 位 助 手 的 一 个 后 代 ( 现 在 加 利 福 尼 亚 州 任 教 授 ) 将 这 些 笔 记 送 给 了 海 德 堡 大 学 本 生 78 岁 退 休 后 开 始 研 究 他 一 直 作 为 爱 好 的 地 理 学 历 史 上 的 Nobel/ 化 学 通 讯

77 年 在 德 国 海 德 堡 逝 世 延 伸 阅 读 : 铯 的 应 用 - 原 子 钟 在 自 然 界 里, 铯 的 分 布 相 当 广 泛, 岩 石 土 壤 海 水 以 至 某 些 植 物 机 体, 到 处 都 有 它 的 住 地 可 是 铯 没 有 形 成 单 独 的 矿 场, 在 其 他 矿 物 中 含 量 又 少, 所 以 生 产 起 来 很 麻 烦 一 年 下 来, 生 产 出 的 铯 很 少, 物 以 稀 为 贵, 现 在 铯 比 金 子 还 贵 最 准 确 的 计 时 仪 器 用 铯 可 以 做 成 最 准 确 的 计 时 仪 器 - 原 子 钟 一 说 到 钟, 你 们 自 然 明 白 这 是 一 种 计 量 时 间 的 工 具 人 类 的 生 活 和 生 产 活 动 离 不 开 计 时, 想 想 看, 如 果 有 一 天 起 床 后, 世 界 上 所 有 的 钟 表 都 不 翼 而 飞 了, 世 界 会 变 成 什 么 样 子 呢? 过 去, 人 们 确 定 时 间 都 拿 地 球 的 自 转 作 为 基 准 地 球 是 个 天 然 的 硫 酸 铯 计 时 器, 它 每 昼 夜 绕 轴 自 转 一 周, 寒 来 暑 往, 年 年 如 此 人 们 把 地 球 自 转 一 周 所 需 要 的 时 间 定 为 一 天 - 二 十 四 小 时, 它 的 八 百 六 千 四 百 分 之 一 就 是 一 秒, 秒 的 时 间 单 位 就 是 这 样 来 的 但 是, 后 来 人 们 发 现, 由 于 潮 汐 力 等 许 多 因 素 的 影 响, 地 球 不 是 一 个 非 常 准 确 的 时 钟 它 的 自 转 速 度 是 不 稳 定 的, 时 快 时 慢 虽 然 这 种 快 慢 的 差 别 极 小, 但 累 计 起 来, 误 差 就 很 大 了 人 们 开 始 打 破 旧 的 传 统 习 惯, 大 的 一 头 不 行, 往 小 的 一 头 探 索 人 们 发 现 : 铯 原 子 的 第 六 层 - 即 最 外 层 的 电 子 绕 着 原 子 核 旋 转 的 速 度, 总 是 极 其 精 确 地 在 几 十 亿 分 之 一 秒 的 时 间 内 转 完 一 圈, 稳 定 性 比 地 球 绕 轴 自 转 高 得 多 利 用 铯 原 子 的 这 个 特 点, 人 们 制 成 了 一 种 新 型 的 钟 - 铯 原 子 钟, 规 定 一 秒 就 是 铯 原 子 振 动 次 ( 即 相 当 于 铯 原 子 的 最 外 层 电 子 旋 转 这 么 多 圈 ) 所 需 要 的 时 间 这 就 是 秒 的 最 新 定 义 利 用 铯 原 子 钟, 人 们 可 以 十 分 精 确 地 测 量 出 十 亿 分 之 一 秒 的 时 间, 精 确 度 和 稳 定 性 远 远 地 扭 过 世 界 上 以 前 有 过 的 任 何 一 种 表, 也 超 过 了 许 多 年 来 一 直 以 地 球 自 转 作 基 准 的 天 文 时 间 人 类 创 造 性 的 劳 动 得 到 了 收 获 大 家 知 道, 在 我 们 日 常 生 活 里, 只 要 知 道 年 月 日 以 至 时 分 秒 就 可 以 了 但 是 现 代 的 科 学 技 术 却 往 往 需 要 精 确 地 计 量 更 为 短 暂 的 时 间, 比 如 毫 秒 ( 千 分 之 一 秒 ) 微 秒 ( 百 万 分 之 一 秒 ) 等 铯 束 管 等 有 了 像 铯 原 子 钟 这 样 一 类 的 钟 表, 人 类 就 有 可 能 从 事 更 为 精 细 的 科 学 研 究 和 生 产 实 践, 比 如 对 原 子 弹 和 氢 弹 的 爆 炸 火 箭 和 导 弹 的 发 射 以 及 宇 宙 航 行 等 等, 实 行 高 度 精 确 的 控 制, 当 然 也 可 以 用 于 远 程 飞 行 和 航 海 铯 原 子 的 最 外 层 电 子 极 不 稳 定, 很 容 易 被 激 发 放 射 出 来, 变 成 为 带 正 电 的 铯 离 子, 所 以 是 宇 宙 航 行 离 子 火 箭 发 动 机 理 想 的 燃 料 铯 离 子 火 箭 的 工 作 原 理 是 这 样 的 : 发 动 机 开 动 后, 产 生 大 量 的 铯 蒸 气, 铯 蒸 气 经 过 离 化 器 的 加 工, 变 成 了 带 正 电 的 铯 离 子, 接 着 在 磁 场 的 作 用 下 加 速 到 每 秒 一 百 五 十 公 里, 从 喷 管 喷 射 出 去, 同 时 绘 离 子 火 箭 以 强 大 的 推 动 力, 把 火 箭 高 度 推 向 前 进 计 算 表 明, 用 这 种 铯 离 子 作 宇 宙 火 箭 的 推 进 剂, 单 位 重 量 产 生 的 推 力 要 比 现 在 使 用 的 液 体 或 固 体 燃 料 高 出 上 百 倍 这 种 铯 离 子 火 箭 可 以 在 宇 宙 太 空 遨 游 一 二 年 甚 至 更 久! 用 铯 作 成 的 原 子 钟, 可 以 精 确 的 测 出 十 亿 分 之 一 秒 的 一 刹 那, 它 连 续 走 上 三 十 万 年, 误 差 也 不 超 过 1s, 精 确 度 相 当 高 另 外, 铯 在 医 学 上 导 弹 上 宇 宙 飞 船 上 及 各 种 高 科 技 行 业 中 都 有 广 泛 应 用 铯 是 碱 金 属 的 一 种 与 水 发 生 强 烈 反 应, 产 生 氢 气 氢 氧 化 物 生 成 的 氢 氧 化 铯 是 氢 氧 化 碱 中 碱 性 最 强 的 中 国 科 学 院 推 出 2011 国 际 化 学 年 纪 念 展 百 年 诺 贝 尔 化 学 奖 群 像 从 1901 年 到 2010 年,160 位 科 学 家 荣 获 诺 贝 尔 化 学 奖 他 们 是 化 学 星 空 中 一 颗 颗 璀 璨 的 星 辰, 照 耀 着 科 学 前 行 的 道 路, 也 给 人 类 带 来 崭 新 文 明 让 我 们 追 随 着 大 师 们 的 身 影, 跨 越 一 座 座 化 学 岭 峰, 纵 览 科 学 世 界 的 胜 景, 沐 浴 百 年 化 学 的 光 芒 ( 详 见 中 国 科 学 院 网 页 :h t t p: // w w w. c a s. c n /z t / k j z t / gjhxnzl/) 历 史 上 的 Nobel/ 化 学 通 讯 73