前沿科技資訊匯總
現(xiàn)今世界，信息技術(shù)發(fā)展日新月異，對經(jīng)濟社會發(fā)展和人民生活質(zhì)量提升的引擎作用不斷加強，信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)已發(fā)展成為促進國民經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的先導性、戰(zhàn)略性和基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。小析姐整理了近日科技前沿資訊，我們一上去瞧瞧吧。
物理家采用火星隕鐵智能創(chuàng)制產(chǎn)氧催化劑
日前，中國科學技術(shù)學院羅毅、江俊、尚偉偉院士團隊與深空偵測實驗室張哲研究員等合作，采用中國農(nóng)大機器物理家“小來”系統(tǒng)，高效融合人工智能和手動化機器實驗，借助火星隕鐵制備出了實用的產(chǎn)氧電催化劑，在兩個月內(nèi)就完成了須要窮舉兩千年才會完成的復雜優(yōu)化工作。11月14日，這一具有里程碑意義的研究成果以“of-from
byaAI”為題發(fā)表在國際刊物《自然·合成》上（,2023,DOI:10.1038/-023-00424-1），并被編輯選為當期熱點論文給以專門推薦。
“小來”通過其精準的手動化操作能力，還能執(zhí)列寬通量實驗任務，與此同時其“計算腦部”同步進行量子物理仿真模擬，通過融合理論大數(shù)據(jù)和實驗小數(shù)據(jù)形成具有預測能力的機器學習模型，最終調(diào)用貝葉斯優(yōu)化算法預測并機器驗證全局最優(yōu)的催化劑配方。這些理實交融的研究范式極大地加速了新材料發(fā)覺過程，才能從數(shù)百萬種可能配方中迅速辨識最佳組合。
該工作成功展示了在地外星系上因地制宜創(chuàng)制物理品的智能化全流程，為未來地外文明探求提供了新的技術(shù)手段，對我國在未來地球、火星空間站上實現(xiàn)星際資源的原位綜合借助完善了奇特的方案。
國際審稿人評價道：“thisanforOERonMarsbyaAI-（本文報導了通過機器物理家系統(tǒng)在火星上合成OER催化劑的令人激動的方式）”，“asanofhowAIandcancometoandunder（作為人工智能和手動化相結(jié)合的典型案例，在飽含挑戰(zhàn)的環(huán)境下設(shè)計和制造復雜材料）”。
論文第一作者為中國科學技術(shù)學院朱青博士，共同第一作者為黃炎博士，周東來博士和趙路遠博士，通信作者為尚偉偉副院長、江俊院士和羅毅院士。該工作得到中國科大學穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團隊計劃、國家自然科學基金等項目的支持。
硫代替氮提高g-C3N4光催化產(chǎn)氫性能研究
1、硫代替氮提高g-C3N4光催化產(chǎn)氫性能研的理論研究
借助第一性原理估算方式首先優(yōu)化了S-g-CN的結(jié)構(gòu)模型；隨即對S-g-CN結(jié)構(gòu)中可能存在的所有活性位點進行氫吸附吉布斯自由能(ΔGH*)的理論研究。結(jié)果表明，S-g-CN材料S活性位點(S-g-CNS)的ΔGH*為?0.26eV，與g-C3N4和S-g-CN在N活性位的ΔGH*相比，更近似接近于零。為此氮氣的性質(zhì)，硫代替g-C3N4結(jié)構(gòu)中的N活性位有望極大推動其光催化產(chǎn)氫性能的提高。
2、S-g-CN材料光電物理性質(zhì)和光催化產(chǎn)氫性能研究
此后的二氧化碳吸脫附等溫線和光電物理性質(zhì)測試結(jié)果表明，S參雜除了可明顯減小g-C3N4比表面積，并且能夠有效提升其光生電子-空穴對的轉(zhuǎn)移、分離和氧化還原能力。得益于材料良好的結(jié)構(gòu)特點，S-g-CN的光催化產(chǎn)氫速度高達4923μmol·g?1·h?1，是原始g-C3N4的28倍，趕超眾多近來報導的其它S參雜g-C3N4光催化劑。
中科院科學家研究發(fā)展出界面超分子長程手性傳遞新技巧
手性在自然界中無處不在。界面所具有的非中心對稱性為分子在界面的集聚和組裝過程形成對稱性破缺創(chuàng)造了先天條件氮氣的性質(zhì)，因而相比于體相，研究界面手性傳遞、自組裝手性動力學對于探求手性起源、探尋生命起源、制備手性材料具有重要意義。
界面手性超分子自組裝是近些年來倍受矚目的研究領(lǐng)域之一。它與手性生命系統(tǒng)密切相關(guān)，也是建立小型功能性手性材料的重要方式。超分子手性與分子的手性相關(guān)，且取決于分子的空間排列。研究超分子手性產(chǎn)生機制中重要而困難的科學問題之一是原位研究界面分子手性怎樣被傳遞到超分子水平。迄今為止，這一問題尚未有明晰答案。非線性光學方式較其他研究手段具有原位、界面和手性研究的敏感性，為闡明手性物質(zhì)結(jié)構(gòu)與其特點之間的關(guān)系提供了重要技術(shù)和技巧。
近些年來，中國科大學科學家團隊——化學研究所分子反應動力學實驗室研究員張貞課題組在界面超分子自組裝雙層膜的結(jié)構(gòu)手性、手性調(diào)控（J.Phys.Chem.B.2020,124,8179-8187）、界面生物膜磷脂分子由手性碳原子傳遞至宏觀結(jié)構(gòu)手性的分子機理（J.Chem.Phys.2022,156,）以及界面手性分子誘導非手性分子組裝動力學及其手性組裝分子機理（J.Phys.Chem.Lett.2022,13,3523-3528）方面取得系列成果。2022年，在上述研究的基礎(chǔ)上，科研人員使用自行研發(fā)的非線性波譜及成像儀器并結(jié)合分子動力學模擬，從分子水平進一步探求了界面超分子手性構(gòu)建過程中手性從分子手性中心到超分子尺度的手性傳遞機制，完善了非線性波譜定量研究界面超分子長程手性傳遞的方式。
該工作通過手性和頻震動波譜（SFG）結(jié)合分子動力學（MD）模擬研究了兩親分子L-/D-GAn(N,N’-bis()-L-/D-(-9-)-)單分子膜界面，原位探究在構(gòu)建超分子雙層的過程中，手性信息是怎樣在分子各官能團間傳遞，并估算出分子各官能團的取向信息以及組裝產(chǎn)生的構(gòu)象數(shù)量。研究發(fā)覺，坐落丁酸單元的手性中心通過分子間官能團誘導與之相連的丙酯官能團發(fā)生輕微扭曲，將手性傳遞到丙酯官能團、蒽環(huán)和疏水?；溕?。研究表明，手性中心的手性信息可以通過分子間弱的非共價互相作用傳遞到400-500nm距離內(nèi)的數(shù)百個分子中。該研究對于闡明分子本征手性和超分子手性之間的關(guān)系具有重要意義。
