大连化学物理研究所

近日，中国科学院大连化学物理研究所生物质高效转化研究组研究员赵宗保团队在非天然辅酶研究领域取得进展，研制出烟酰胺胞嘧啶二核苷酸（NCD）合成酶和NCD自给型微生物细胞，并成功用于构建高选择性物质代谢途径。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）是细胞内不可或缺的辅酶，广泛参与代谢等过程，改变NAD水平导致的生物学效应难以预测。为突破调控天然辅酶的局限，赵宗保团队致力于基于非天然辅酶的合成生物学研究。前期工作中，科研人员设计合成了NCD，采用半理性设计及定向进化策略，改造苹果酸酶、乳酸脱氢酶、亚磷酸脱氢酶和甲酸脱氢酶，均获得了NCD偏好型突变体（J. Am. Chem. Soc.，2011）；通过解析晶体结构，揭示出辅酶偏好性改变的分子基础（ACS Catal.，2019）；以大肠杆菌为宿主，通过表达核苷酸转运蛋白和NCD偏好型氧化还原酶，成功实现NCD介导的高选择性能量传递（ACS Catal.，2017；Angew. Chem. Int. Ed.，2020）。然而，由于微生物难以从环境中有效摄取NCD，因此亟需解决细胞内NCD供给问题。该研究以烟酸单核苷酸（NaMN）腺苷酰转移酶（NadD）为模板，半理性设计并改造其底物NaMN和腺苷三磷酸（ATP）的结合口袋，获得偏好烟酰胺单核苷酸（NMN）和胞苷三磷酸（CTP）的突变体，即NCD合成酶（NcdS）。科研人员在大肠杆菌中表达NcdS，实现利用内源的CTP和NMN合成NCD；通过强化前体合成步骤，胞内NCD含量可超过天然辅酶，达到5.0mM，获得NCD自给型平台菌株。此外，科研人员还通过表达NCD偏好型苹果酸酶和D-乳酸脱氢酶，实现NCD介导的L-苹果酸高选择性转化为D-乳酸。该工作为细胞内合成非天然辅酶奠定了基础，为后续合成生物学和化学生物学研究提供了参考。相关研究成果以Creating Enzymes and Self-sufficient Cells for Biosynthesis of the Non-natural Cofactor Nicotinamide Cytosine Dinucleotide为题，发表在Nature Communications上。论文第一作者为大连化物所生物质高效转化研究组助理研究员王雪颖。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和大连化物所创新基金等的支持。大连化物所研制出非天然辅酶的合成酶来源：中国科学院大连化学物理研究所

近日，中国科学院大连化学物理研究所光电材料动力学特区研究组研究员吴凯丰团队在无机/有机界面三线态能量转移动力学研究方面取得新进展，首次提出并在实验上论证了吸热电荷分离态介导的三线态能量转移新机制。无机纳米晶到有机分子的三线态能量转移（TET）是新兴的动力学研究领域，对基础研究和光化学应用具有重要意义。在经典的Dexter图像中，TET通过两个电子在给受体之间的反向协同转移发生；随后发展的super-exchange模型进一步考虑了电荷转移虚态对TET电子耦合的增强作用，其本质仍是协同的双电子TET。吴凯丰团队在前期电荷转移介导TET的工作基础上，提出一个新机制——吸热电荷转移介导的TET。然而，由于吸热电荷分离态会通过第二步电荷转移迅速形成分子三线态，其衰退远快于形成，无法形成有效布居，光谱观测结果与双电子TET几乎一致，因而该机制难以验证。为此，该团队提出了采用“波函数判据”来区分双电子TET与吸热电荷转移介导TET：前者速率正比于纳米晶与分子的电子和空穴波函数耦合项的乘积，而后者速率主要取决于第一步吸热电荷转移（决速步）涉及的电子或空穴波函数耦合项。该团队设计合成了一系列不同壳层厚度的CdSe/ZnS核壳纳米晶，通过ZnS层的厚度定量调控隧穿到纳米晶表面的电子和空穴波函数，同时保持电荷与能量转移驱动力不变。光谱研究表明，在纳米晶到表面蒽受体的TET过程中，光谱上并未观测到电荷分离态的信号，似乎为双电子TET，但测得的TET速率却正比于纳米晶表面的空穴概率密度而不是电子与空穴概率密度乘积，符合吸热空穴转移介导的TET机制。温度依赖的速率测量和模型计算进一步验证了吸热空穴转移介导的物理机制。此外，由于其独特的电子耦合机制，吸热电荷转移介导的TET对给受体距离的依赖性远弱于协同的双电子TET，因而有望实现超长距离的三线态敏化。该工作首次通过巧妙的“波函数判据”，揭示了“不可见”的吸热电荷分离态介导的TET，拓展了对于TET机制的认知，对长距离三线态敏化及其应用具有重要指导意义。此前，吴凯丰团队通过理性构建体系，结合时间分辨光谱技术，对TET机制开展了系统研究：揭示纳米晶尺寸和分子构型对TET的影响及其物理机制（ 2019， 2020）；发现在能量允许纳米晶到分子发生电荷转移时，TET通过两步电荷转移完成（ 2020、 2020），初步阐明电子自旋在其中起到的关键角色（ 2020）；面向实际应用，开发绿色无毒的CuInS2和InP纳米晶作为三线态敏化剂并实现高效率光子上转换（ 2019、 2020）。近日，相关相关成果发表在上。研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中科院战略性先导科技专项（B类）“能源化学转化的本质与调控”、中国博士后自然科学基金等的资助。大连化物所揭示吸热电荷分离态介导的三线态能量转移新机制【来源：大连化学物理研究所】声明：转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本网联系，我们将及时更正、删除，谢谢。 邮箱地址：newmedia@xxcb.cn

近日，中国科学院大连化学物理研究所生物分子结构表征新方法创新特区研究组研究员王方军团队在超大分子量膜蛋白质复合物组成和结构动态分析方面取得进展，通过整合化学交联质谱法和整体蛋白质组学分析，解析出光系统II复合物的动态光损伤分子机制。光系统II（PSII）是光合作用过程中光依赖性反应中的第一膜蛋白复合物，是催化水的氧化产生氧气的核心。PSII复合物主要以二聚体形式嵌入类囊体膜中，每个单体含有20余种不同的蛋白质亚基，二聚体总分子量约为700kDa。光是光合作用的能量来源，但过量的光照会造成光损伤。PSII是光损伤的关键部位，光损伤导致复合物中电子传递链失活，并造成复合物放氧活性中心的氧化损伤和放氧活性丧失。由于PSII二聚体分子量巨大，对其在光损伤过程中的组成和结构变化的动态分析具有挑战。为对PSII膜蛋白复合物在光损伤过程中的组成、结构和氧化修饰变化进行全面分析，王方军团队提出了化学交联质谱法和整体蛋白质组学分析整合策略，发现这两种分析方法获得的结果高度互补、相互验证。研究显示，在光损伤早期，PSII核心蛋白亚基靠近锰簇的氨基酸残基如D2/304F和311L发生氧化，同时锰簇附近的序列区域如D2/324Q-342L首先被降解。随后，复合物电子传递链中PheoD2、QA、非血红素铁以及CP47和CP43的基质侧附近残基发生氧化，核心蛋白亚基D1、D2、CP47和CP43中发生了明显的降解和解离，外周小亚基也发生降解并最终从核心亚基上解离。研究还发现，囊腔侧结构域的主要部分在光照过程中相对稳定，并在核心亚基降解后可能与复合物整体完全脱离。该研究对PSII膜蛋白复合物的光损伤分子机制进行了全面解析，深化了对光损伤过程的认识。相关研究成果发表在上。研究工作得到国家自然科学基金、辽宁省自然科学基金、大连化物所科研创新基金等的资助。大连化物所解析出光系统II复合物的动态光损伤分子机制【来源：大连化学物理研究所】声明：转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本网联系，我们将及时更正、删除，谢谢。 邮箱地址：newmedia@xxcb.cn

4月16日，国家自然科学基金委员会人工光合成基础科学中心在大连揭牌，这是我国人工光合成领域的首个基础科学中心。基础科学中心由中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所太阳能研究部主任李灿牵头，中国科学院理化技术研究所和大连理工大学共同参与。基础科学中心将围绕人工光合成领域的前沿基础科学问题，集中攻克人工光合成太阳燃料的关键基础科学问题及技术瓶颈，对我国能源和化工行业结构调整，缓解气候变化、能源安全及生态环境可持续发展等问题具有重要意义。人工光合成是利用太阳能将水和二氧化碳等转化为太阳燃料和生物大分子，是解决可再生能源和环境生态问题的科学基础。在低碳、高质量发展的国家战略要求下，基础科学中心的启动契合我国提出的碳达峰和碳中和目标，具有重要的现实意义。(责任编辑：王海涛)来源： 辽宁日报【来源：东北新闻网】声明：转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本网联系，我们将及时更正、删除，谢谢。 邮箱地址：newmedia@xxcb.cn

科学技术部高技术研究发展中心（基础研究管理中心）近日发布了2020年度中国科学十大进展中国科学院大连化学物理研究所（以下简称大连化物所）研究成果“实验观测到化学反应中的量子干涉现象”入选化学反应的进程伴随着复杂的量子力学现象，但其通常难以被直接观测到，因而化学反应的本质亦难以得到透彻的理解。大连化物所杨学明院士、张东辉院士、孙志刚研究员和肖春雷研究员团队提供了一个研究范例。他们研究发现，在氢（H） +氢氘（ HD）→氢气（H2）+ 氘（D）反应中，在碰撞能量为1.9~2.2电子伏的范围内，产物H2的后向散射呈现显著的振荡。通过拓扑理论分析，他们发现该反应存在两条迥然不同的反应路径，振荡是由这两条路径之间的量子力学干涉所产生的。该研究发现H+HD反应在较低能量处，量子几何相位效应仍然存在，并可以被观测到。这非常类似于众所周知的Aharonov-Bohm效应，清晰地揭示了化学反应的量子性。“中国科学十大进展”遴选活动由科学技术部高技术研究发展中心（基础研究管理中心）牵头举办，至今已成功举办16届，旨在宣传我国重大基础研究科学进展，激励广大科技工作者的科学热情和奉献精神，开展基础研究科学普及，促进公众理解、关心和支持基础研究，在全社会营造良好的科学氛围。“中国科学十大进展”遴选程序分为推荐、初选和终选3个环节。2020年度中国科学十大进展共接受《中国基础科学》《科技导报》《中国科学院院刊》《中国科学基金》和《科学通报》5家编辑部推荐的286项科学研究进展，这些科学研究进展皆是在2019年12月1日至2020年11月30日期间正式发表或完成。据悉，大连化物所成果“我国首次发现新的物质波干涉现象”“我国在量子水平上观察到化学反应共振态”“发现玻恩—奥本海默近似在氟加氘反应中完全失效”“开创煤制烯烃新捷径”曾入选2000年度、2006年度2007年度、2016年度中国科学十大进展来源：辽宁日报、辽沈晚报素材版权归原作者所有，如有侵权请联系删除

近日，中国科学院大连化学物理研究所中科院分离分析化学重点实验室生物分子功能与机制研究组朴海龙研究员团队与中科院生物物理所卜鹏程团队、中国人民解放军总医院第七医学中心陈纲团队合作，发现体外补充和体内合成代谢分子肌酸，可通过激活SMAD2/3蛋白促进结直肠癌脱离原发灶，向肝脏转移。 癌症转移是造成癌症患者死亡的主要原因，也是癌症治疗的困难所在。研究人员建立了肠癌的原位小鼠模型模拟肠癌的发生发展过程，并发现补充肌酸能够在一定程度上抑制小鼠原位肠癌的生长，却显著地促进肠癌的转移、缩短了荷瘤小鼠的存活时间。进一步利用临床组织和小鼠模型研究发现，肌酸合成的限速酶GATM在肝转移的肠癌组织中表达高；抑制GATM的表达或者酶活能够显著地抑制肠癌的转移，延长荷瘤小鼠的存活时间。研究发现，机制上肌酸能够通过激活TGF-β下游效应分子SMAD2/3，上调癌症转移分子SLUG/SNAIL的表达，促进肿瘤细胞的浸润和转移。 相关研究成果以Creatine Promotes Cancer Metastasis through Activation of Smad2/3为题，发表在《细胞代谢》上。研究工作得到国家自然科学基金等的资助。 大连化物所揭示生物代谢分子肌酸促进癌症转移的功能与机制 来源：中国科学院大连化学物理研究所 【来源：中科院之声】声明：转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请作者持权属证明与本网联系，我们将及时更正、删除，谢谢。 邮箱地址：newmedia@xxcb.cn

国家燃料电池技术创新中心首席科学家陈文淼博士汇报“氢进万家”科技示范工程情况。大众网·海报新闻记者 满倩倩 济南报道4月16日，国家燃料电池技术创新中心在山东济南揭牌，这意味着山东承建国家燃料电池技术创新中心已经获得科技部批复，万众期待的燃料电池共性关键技术突破，产业链上下游深度融合发展将被按下“加速键”。据介绍，潍柴动力是该中心的牵头单位，而共建单位包括清华大学、同济大学、中科院大连化学物理研究所、中车青岛四方机车车辆股份有限公司、郑州宇通客车股份有限公司等。专家认为，他们都是燃料电池领域国际一流、国内领先的研究单位和产品应用单位，科研及产业实力突出。“领头羊”潍柴动力担纲重任作为技术创新中心的牵头单位，潍柴动力凭借实力担纲重任。潍柴动力副总裁陈文淼，担任国家燃料电池技术创新中心首席科学家，他在国家燃料电池技术创新中心建设推进座谈会上表示，“潍柴动力牵头建设国家燃料电池技术创新中心，是国家对山东的期望、对潍柴动力的认可。”潍柴动力在燃料电池产业领域一直稳居“领头羊”地位，近年来牵头建设了山东省燃料电池技术创新中心，不仅是国际氢能委员会的指导委员单位、中国氢能联盟的发起单位，还是中国内燃机学会燃料电池发动机技术分会的秘书长单位。陈文淼介绍，通过自主创新、产业整合，潍柴动力已经掌握了全球领先的燃料电池核心技术，建成了“单电池-电堆-发动机-整车”的全套研发试验台架，具备了完整的燃料电池系统及整车研发试验能力。建成了万套级燃料电池发动机生产基地，形成了覆盖燃料电池关键共性技术突破、应用与验证全链条技术创新支撑与自主产业化能力。记者了解到，2019年，潍柴联合国家能源集团完成了全球首台200吨级氢能重载矿用卡车的样车开发。目前，已完成49吨氢燃料电池重型载货车的产品开发，并率先在内蒙古牙克石开展了国内首次重卡、轻卡、客车等多领域氢燃料电池商用车车队的寒区试验。燃料电池重卡、公交车辆在加氢站加注氢气（图片来源：国家燃料电池技术创新中心）共建单位实力突出集聚优势除了潍柴动力，国家燃料电池技术创新中心的共建单位真可谓是“卧虎藏龙”。中车青岛四方机车车辆股份有限公司，建有国家高速动车组总成工程技术研究中心、高速列车系统集成国家工程实验室，自主研制了中国首列氢能源有轨电车。中国重汽集团济南动力有限公司，建有国家重型汽车工程技术研究中心，开发了氢燃料电池增程式码头牵引车、压缩式环卫车、燃料电池公交车、重卡等多款燃料电池商用车型。其中，码头牵引车在美国长滩港进行示范运行。中通客车控股股份有限公司，拥有客车业界首个国家级实验室，2015年部署开发燃料电池车，现已实现9-12米公交车、7米豪华商务车、物流车全覆盖，并在全国实现批量示范运营，性能指标达国内先进。山东东岳未来氢能材料有限公司，建有含氟功能膜材料国家重点实验室，150万平方米质子交换膜技术水平和生产规模实现全球领先。明泉、莱钢、泰钢、滨化、圣泉等企业，已具备成熟的氢气制取、储存和利用经验，正在推动变压吸附(PSA)提纯技术与设备的布局。烟台冰轮、东德实业等企业，在加氢站用压缩机、燃料电池专用空气压缩机、氢气循环泵等关键零部件的开发上实现了突破。山东省能源研究院牵头成立氢能燃料电池功能实验室，积极开展关键技术攻关和示范应用，投资50亿元的青岛国际院士港氢能与燃料电池汽车关键零部件研发生产项目一期工程正在加紧建设。除了这些产业链企业，还有政府投资平台和高校科研的助力。山东国惠投资有限公司，是山东省国有资本战略运营策划、资本流转、投融资、基金管理和创新发展的平台。清华大学、同济大学和中科院大连化学物理研究所等，都是燃料电池领域国际一流、国内领先的研究单位和产品应用单位，科研及产业实力突出。记者了解到，国家燃料电池技术创新中心以山东省为中心，在我国其他中心城市建设分中心，在国内布局建设成熟的基础上，该中心还将进一步在主要发达国家布局建设海外分中心，最终实现全球布局，打造“立足山东、服务全国、走向世界”的创新服务体系。来源：大众网声明：本文已注明转载出处，如有侵权请联系我们删除！联系邮箱：news@ersanli.cn

【能源人都在看，点击右上角加'关注'】近日，大连化学物理研究所氢能与先进材料研究部陈萍研究员、郭建平研究员和博士生王倩茹受邀撰写了题为“The Power of Hydrides”的“Future Energy”综述文章。 氢是宇宙中最早诞生的元素，在宇宙演变和人类对物质世界的认识中起到了至关重要的作用。氢可以从电正性更强的元素或基团中获取电子，形成含负氢物种(H-)的氢化物。这些以分子、团簇、表面物种或体相材料等形式存在的氢化物具有高能量、强还原性、高活性等特征，在洁净能源存储利用以及化学转化中显示出独特的功效。氢化物为载氢/载能体，是材料科学领域研究人员长期关注的储氢、储热材料的研究对象。氢化物的H-离子半径接近O2-，但电荷少、配位特殊且易于极化，这使得某些氢化物具有传导Li+、Na+、H-的能力，成为潜在的固体电解质。近期研究人员更揭示了氢化物可做为高温超导体这一令人鼓舞的结果。借助于热、电、光等能量的注入，将稳定的小分子(如H2O、CO2和N2)转化为能源载体(如H2、CH3OH、HCOOH和NH3等)是洁净能源可持续发展的关键。而产氢反应、N2及CO2还原反应通常需要电子、质子和能量的输入。化学性质非常活泼的氢化物正好可以通过H-、HO和H+的相互转化参与到这些极具挑战性的重要反应中去。例如，氢化物可作为质子和电子的共同来源，在多相、生物以及均相固氮过程中发挥着不可替代的作用。除了在上述与洁净能源利用相关领域中呈现出强大功能外，氢化物在中子屏蔽、光捕获以及颇有争议的冷核聚变等方面已初显应用前景。人们对氢化物的探索和利用还在继续，未来可期。免责声明：以上内容转载自能源界，所发内容不代表本平台立场。全国能源信息平台联系电话：010-65367702，邮箱：hz@people-energy.com.cn，地址：北京市朝阳区金台西路2号人民日报社

【能源人都在看，点击右上角加'关注'】近日，中国科学院大连化学物理研究所二维材料与能源器件研究组(DNL21T3)吴忠帅研究员团队与中国科学技术大学余彦教授团队以及中科院宁波材料所姚霞银研究员团队合作，构筑了聚合物固态电解质和正极材料的一体化集成系统，有效降低了固固界面阻抗，显著提高了电子、离子和电荷的传输效率，研制出高比能、柔性的全固态钠电池。钠资源丰富、成本低，所以钠离子电池被认为是大规模储能的理想器件。传统的钠离子电池多采用液态电解质，容易出现漏液、燃烧等问题，而使用固态钠离子电解质取代易燃的有机液态电解液，可有效提高电池的安全性。但是，固态钠电池的发展也存在着问题：(1)固态电解质的离子电导率低;(2)固态电解质与电极间的界面接触差;(3)电极材料在脱嵌钠离子过程中的体积变化大，导致固态电池的内阻大、容量低、寿命短。因此，急需发展更加高效的解决方法来克服固态钠离子电池中存在的各种问题，以满足商业化应用的需求。该团队一方面设计并发展了光固化聚合法，制备出一种新型聚合物固态电解质，所得电解质在室温下的离子电导率高达10-4 S/cm，且具有极好的柔韧性;另一方面利用溶胶凝胶法制备了薄层碳(5 nm)修饰的磷酸钒钠正极材料，提高了材料的电子、离子和电荷的传输效率。在此基础上，该团队构筑了聚合物电解质/电极材料一体化的集成系统，有效加强了固固界面接触，降低了电池界面阻抗，研制出高比能、长寿命的柔性固态钠电池。该电池可以在0.5 C倍率下稳定循环740次，且每次的容量衰减率仅为0.007%。该电池搁置3个月后，容量保留率仍高达95%，表明自放电率极低。软包钠电池在平铺和弯折状态下循环535次后，仍可提供高达355 Wh/kg的能量密度。该工作的设计策略为高比能柔性全固态钠电池的发展和应用提供了新的方向。相关研究成果发表在《先进能源材料》(Advanced Energy Materials)上。上述工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中科院洁净能源创新研究院合作基金等项目的资助。免责声明：以上内容转载自能源界，所发内容不代表本平台立场。全国能源信息平台联系电话：010-65367702，邮箱：hz@people-energy.com.cn，地址：北京市朝阳区金台西路2号人民日报社