元素百科为您介绍解决长期化学谜题对药物开发的影响。科学家们已经解决了一个几十年前的化学谜题，他们开发了一种人造分子的新工具——cubane，这种分子在制药业中得到了广泛的应用。由于cubane衍生物在药物开发、材料科学和分子工程等领域有着广泛的应用，通过规避这种分子的固有反应，它们开辟了一个新的可能性世界。 cubane分子由八个碳原子组成，排列在一个完美立方体的角上。然而，尽管形状简单，但迄今为止，现代化学在处理其独特的反应性方面仍遇到了很大的困难。虽然它在自然界中并不存在，但它可以改善药物的作用或者减少它们的副作用，模仿非常丰富的苯基物的作用效果。尽管这种能力使它在药物开发中具有潜在的用途，或者作为一种刚性的、隔离的连接体，可以在材料科学中加入和组织不同的分子，但由于更复杂的系统超出了范围，其应用范围受到了极大的限制。然而，一个研究小组预计解决了这个问题。他们的把发现发表在最近的国际期刊《化学》上。这是一份欧洲期刊，它的特色是发表一些重要的论文和期刊作为封面。由有机化学教授MathiasO.Senge教授领导的包含六名研究人员组成的研究小组发现了如何克服cubane核心的固有反应。资深研究员Bernhard博士和其他小组成员基本上填满了空空如也的cubane工具箱，使他们能够在cubane脚手架上建立新的联系和制造重要的残余物。因此，它们在药物开发和材料科学方面开辟了新的前景。Senge教授说：“我经常要求我的学生跳出框框思考，所以我真的很惊讶，所以当他们向我提出要制作一个盒子的想法时，我真的很惊讶。不过，cubane的核心显然很简单，才是造成目前成绩的真正原因。”“我们有一个结构独特的积木，至今为止，大多数合成化学家都忽略了这一点，因为这个立方体的工作是多么的困难。然而，冒险带来巨大的回报。我对我们目前的成功感到高兴，并对它将在从新的药物发现到21世纪计算机芯片生成等领域开辟的道路感兴趣！”“长期以来，科学一直认为cubane在药物开发和改变材料科学的障碍方面具有巨大的潜力，而这些潜力的大部分仍有待发掘。要执行这种锁取操作，我们只需要合适的工具，找到了它们，我们真的为未来的发展感到兴奋。”“这个长期的、基础性的研究项目的结果将在今后的岁月中产生重大的效益，因为我们现在可以准备更多种类的专门的化合物。我们非常感谢爱尔兰科学基金会为支持这项工作不断提供长期资金，没有这些资金，我们就不可能取得这一重要发现。”

元素百科为您介绍纳米缓释技术可大幅减少农药用量。记者从中科院合肥物质科学研究院获悉，该院技术生物所吴正岩研究员课题组，研制出一种以多孔碳酸钙为载体的纳米缓释农药，可显著提高农药利用率，减少农药用量，降低农药引发的农业面源污染，对于实施乡村振兴战略具有重要意义。相关成果日前已被美国化学会绿色化工领域核心期刊《可持续化学与工程》接收发表。 我国以占世界7％的耕地，养活了占世界22％的人口，其中农药对于防御病虫草害，保证我国粮食安全发挥了举足轻重作用。我国每年农药用量高达数百万吨，但是，传统农药易通过药滴滚落、粉尘飘移、雨水冲刷等方式流失进入环境，导致利用率仅为30％左右。多次大量施用农药，不仅拉高了生产成本，而且导致严重的环境污染和农残超标，这成为制约我国农业可持续发展的瓶颈问题。因此，迫切需要发展农药缓释技术，提高农药利用率，降低农药使用量。课题组科研人员以可溶性淀粉为模板，采用共沉淀法合成出多孔碳酸钙微球，并以此为载体研制出纳米缓释农药。该农药表现出良好的缓释行为，可以有效控制农药分子在环境中的迁移，提高农药利用率，降低农药对环境的污染风险。由于该技术具有成本低、效率高、环境友好等优势，为农药减施增效提供了有效技术支撑，因此为培育环保农药新产业提供了新途径，具有广阔的应用前景。

元素百科为您介绍Cu基催化剂研究获进展。铜基催化剂广泛应用于许多重要的化学反应过程，包括合成气转化、CO/烃类选择氧化、甲醇水蒸汽重整、水煤气变化、酯/醛/酸加氢和醇脱氢等，引起了研究人员的普遍重视，但Cu0和Cu+物种的催化作用机制和反应路径仍不清楚，解决这一课题面临较大挑战，其原因是铜物种在结构和化学上均不稳定，反应过程中往往会发生颗粒的聚集长大和价态的动态变化。 近日，中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室研究员樊卫斌团队设计制备了稳定性极高的Cu@介孔二氧化硅核壳结构催化剂。该催化剂失活后，经空气气氛550oC焙烧6h再生后，催化性能得以完全恢复，而且Cu颗粒形貌和尺寸无明显变化。这一催化剂为研究铜物种催化作用机制提供了可能。鉴于甲醇脱氢制备甲酸甲酯是典型的C1反应，不仅涉及O-H和C-H键的断裂，而且有副产物CO和CO2的生成，研究团队以此反应为模型反应，结合原位XAFS/XPS/IR光谱、同位素标记实验和量化计算等手段，揭示甲醇脱氢反应的活性物种，深入认识反应诱导期，阐明Cu0和Cu+物种的催化作用机制及反应路径。研究发现，Cu0首先促进甲醇分子O-H键活化断裂生成CH3O物种，继而促使C-H键活化断裂形成HCHO中间体，这两个物种随后在Cu0位上发生反应生成H2COOCH3中间产物，其进一步脱氢得到甲酸甲酯，该过程中的速控步为CH3O物种的C-H键断裂生成HCHO中间体。Cu+对甲醇O-H和C-H键的断裂不能起到催化作用，而是使HCHO中间体迅速分解为CO和H2。在反应初期（诱导期），CH3O物种快速生成，并通过氧原子强吸附于Cu0位上，引起部分Cu0物种迅速氧化为Cu+，大幅降低初始反应活性；随着反应的进行，HCHO中间体浓度升高，CH3O物种的消耗速度加快，部分吸附CH3O物种的Cu0位点被“释放”出来，提高反应活性；当CH3O物种的生成与消耗达到平衡时，反应诱导期结束，进入稳定期。