記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，2月10日凌晨，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)3篇成果論文，分別報(bào)道了基于超冷原子分子的量子模擬、新型電子向列相、蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)3個(gè)方面取得的重要進(jìn)展。
首次在超冷原子分子混合氣中合成三原子分子
潘建偉、趙博等與中國(guó)科學(xué)院化學(xué)所白春禮小組合作，在超冷原子分子混合氣中首次合成三原子分子，向基于超冷原子分子的量子模擬和超冷量子化學(xué)的研究邁出重要一步。
利用高度可控的超冷量子氣體來模擬復(fù)雜的難于計(jì)算的物理系統(tǒng)，可以對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行精確的全方位研究，因而在化學(xué)反應(yīng)和新型材料設(shè)計(jì)中具有廣泛的應(yīng)用前景。
研究小組在2019年首次觀測(cè)到超低溫下原子和雙原子分子的Feshbach共振。在Feshbach共振附近，三原子分子束縛態(tài)的能量和散射態(tài)的能量趨于一致，同時(shí)散射態(tài)和束縛態(tài)之間的耦合被大幅度地共振增強(qiáng)。原子分子Feshbach共振的成功觀測(cè)，為合成三原子分子提供了新機(jī)遇。
研究人員從接近絕對(duì)零度的超冷原子混合氣出發(fā)，制備了處于單一超精細(xì)態(tài)的鈉鉀基態(tài)分子。在鉀原子和鈉鉀分子的Feshbach共振附近，通過射頻場(chǎng)將原子分子的散射態(tài)和三原子分子的束縛態(tài)耦合在一起。他們成功地在鈉鉀分子的射頻損失譜上觀測(cè)到射頻合成三原子分子信號(hào)，并測(cè)量了Feshbach共振附近三原子分子的束縛能。這一成果為量子模擬和超冷化學(xué)的研究開辟了一條新道路。
在籠目超導(dǎo)體中發(fā)現(xiàn)新型電子向列相
陳仙輝、吳濤和王震宇等組成的團(tuán)隊(duì)在籠目超導(dǎo)體中發(fā)現(xiàn)一種新型電子向列相，不僅為理解籠目結(jié)構(gòu)超導(dǎo)體中電荷密度波與超導(dǎo)電性之間的反常競(jìng)爭(zhēng)提供了重要實(shí)驗(yàn)證據(jù)，也為進(jìn)一步研究關(guān)聯(lián)電子體系中與非常規(guī)超導(dǎo)電性密切相關(guān)的交織序提供了新的研究方向。
電子向列相廣泛存在于高溫超導(dǎo)體、量子霍爾絕緣體等電子體系，與高溫超導(dǎo)電性之間存在緊密聯(lián)系，被認(rèn)為是一種與高溫超導(dǎo)相關(guān)聯(lián)的交織序。理論預(yù)測(cè)二維籠目體系可呈現(xiàn)出新奇的超導(dǎo)電性和豐富的電子有序態(tài)，但長(zhǎng)期以來缺乏合適的材料體系實(shí)現(xiàn)其關(guān)聯(lián)物理，籠目超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)為該方向的探索提供了新的研究體系。
研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合掃描隧道顯微鏡、核磁共振以及彈性電阻3種實(shí)驗(yàn)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)體系在進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)之前，三重調(diào)制電荷密度波態(tài)會(huì)進(jìn)一步演化為一種熱力學(xué)穩(wěn)定的電子向列相，并確定轉(zhuǎn)變溫度在35開爾文左右。有趣的是，這種新型電子向列相近期在雙層轉(zhuǎn)角石墨烯體系中也被觀察到。
建立蛋白質(zhì)從頭設(shè)計(jì)新方法
劉海燕教授、陳泉副教授團(tuán)隊(duì)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)原理，開辟出一條全新的蛋白質(zhì)從頭設(shè)計(jì)路線，在蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)這一前沿科技領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了關(guān)鍵核心技術(shù)的原始創(chuàng)新，為工業(yè)酶、生物材料、生物醫(yī)藥蛋白等功能蛋白的設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
目前，能夠形成穩(wěn)定三維結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)幾乎全部是天然蛋白質(zhì)，其氨基酸序列是長(zhǎng)期自然進(jìn)化形成。在天然蛋白結(jié)構(gòu)功能無法滿足工業(yè)或醫(yī)療應(yīng)用需求時(shí)，想要得到特定的功能蛋白，就需要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。近年來，國(guó)際上蛋白質(zhì)從頭設(shè)計(jì)的代表性工作主要采用RosettaDesign方法，即使用天然結(jié)構(gòu)片段作為構(gòu)建模塊來拼接產(chǎn)生人工結(jié)構(gòu)。然而，這種方法存在設(shè)計(jì)結(jié)果單一、對(duì)主鏈結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)過于敏感等不足，顯著限制了設(shè)計(jì)主鏈結(jié)構(gòu)的多樣性和可變性。
研究團(tuán)隊(duì)首先建立了給定主鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)氨基酸序列的ABACUS模型，進(jìn)而發(fā)展了能在氨基酸序列待定時(shí)從頭設(shè)計(jì)全新主鏈結(jié)構(gòu)的SCUBA模型。理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)證明，用SCUBA設(shè)計(jì)主鏈結(jié)構(gòu)，能夠突破只能用天然片段來拼接產(chǎn)生新主鏈結(jié)構(gòu)的限制，從而顯著擴(kuò)展從頭設(shè)計(jì)蛋白的結(jié)構(gòu)多樣性，甚至設(shè)計(jì)出不同于已知天然蛋白的新穎結(jié)構(gòu)。SCUBA模型+ABACUS模型構(gòu)成了能夠從頭設(shè)計(jì)具有全新結(jié)構(gòu)和序列的人工蛋白完整工具鏈，是RosettaDesign之外目前唯一經(jīng)充分實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的蛋白質(zhì)從頭設(shè)計(jì)方法，并與之互為補(bǔ)充。此次報(bào)道的9種從頭設(shè)計(jì)的蛋白質(zhì)分子的高分辨晶體結(jié)構(gòu)，其中5種蛋白質(zhì)具有不同于已知天然蛋白的新穎結(jié)構(gòu)。
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