元素百科为您介绍新材料让蛋白质能够清除化学污染。美国研究人员开发出一种新材料，能够裹住某些蛋白质，使其在细胞外环境保持活性。这种材料有望用于高效、绿色地清除化学污染。 蛋白质的“工作环境”很讲究，只有在特定条件下才能折叠成特定结构并发挥作用，而在细胞外很难保持稳定。研究团队通过分子模拟表明，这种新型高分子材料可与多种蛋白质的表面发生作用，让有机溶液中的蛋白质能够正确折叠。发表在最新一期美国《科学》杂志上的研究表明，这种被称为“无规则杂聚合物”的合成高分子材料是一种类似“项链”的柔性材料，由4种单体官能团组成。这些官能团分别可与目标蛋白质表面亲水或疏水的化学键发生相互作用，保持水溶性蛋白质在有机溶液中的活性，让蛋白质在细胞外发生特定的生化反应。论文作者、美国加利福尼亚大学伯克利分校材料科学与工程系教授徐婷说：“这些官能团表面看似无规则，实则模仿了蛋白质的统计学模型，让合成材料能够与蛋白质高效结合。”研究人员将这种材料与一种叫作“有机磷水解酶”的蛋白结合起来，并制成纤维垫，用来降解杀虫剂和化学武器中的毒性有机磷。结果表明，浸泡在杀虫剂的纤维垫，数分钟之内降解的有毒物质约为纤维垫总重量的十分之一。徐婷说，这种材料还可用来与其他蛋白酶结合。她说，相比化学制剂，蛋白酶去除污染的效率更高，不会造成二次污染，且便携性强，未来可用于在战区消除生化污染。

元素百科为您介绍环丙烷化催化为绿色化学打开了大门。由一组酶将未活化的烯烃转化为环丙烷的四个立体异构体–这是生物催化反应的第一个例子，它是由自然界中不存在的血红素蛋白质进行的。研究人员说，这组生物催化剂可以作为环丙烷产品“绿色”合成的起点。这些产品包括杀虫剂拟除虫菊酯和几种喹诺酮类抗生素。 使用酶来实现有价值的小分子的可持续合成是有用的，特别是在制作过程中。问题是酶只能催化很小范围的反应。现在，加州理工学院的FrancesArnold研究小组已经证明，他们可以“导入”一些已经由小分子有机金属催化剂发展到生物学领域的转变。Arnold的团队筛选了一系列天然和工程化的血红素结合蛋白，称为铁卟啉。她的团队之前已经证明了血红素蛋白可以被改造成催化苯乙烯基烯烃与重氮乙酸乙酯的环丙烷化反应。这一次，他们专注于在立体合成中使用未活化的烯烃和缺电子烯烃，在这种合成中，一组互补的催化剂可以生成产品的所有可能的立体异构体。不同的立体异构体在筛选候选药物时具有重要的意义，具有非常不同的生物活性。研究小组增强了血红素产生酶的能力，这些酶可以催化烯烃通过卡宾转移转化为环丙烷。在合成化学中广泛使用，这种反应在自然界中并不为人所知。研究小组报告说，在温和的水溶液中，在细菌中表达的血红素蛋白催化环丙烷化反应。通过利用蛋白质固有的序列多样性，他们能够有选择地获得产品的每一个可能的立体异构体。虽然其他工作表明，这种环丙烷化反应是可以做到的，这些工作的重点一直是使用活性苯乙烯烯醇。美国斯克里普斯研究所的Renata他解释说，在与脂肪族烯烃的反应方面，已经有了一些进展，但它们往往需要将辅助因子中的金属从铁转变为其他替代物，从而使这个过程不完全遗传编码。这项研究是新颖的，因为Arnold和同事发现，通过挖掘含血红素蛋白质的天然多样性，他们可以发现新的生物催化剂，用于非苯乙烯基烯烃的环丙烷化，而无需改变金属的特性。然而，Renata指出，这个系统可以用于环丙烷产品的可持续合成还有一段路要走。实现的更替令人印象深刻，但可能还不够高，无法实际用于过程制造环境。但酶的进一步工程可以解决这个问题–这只是时间问题。

元素百科为您介绍原子缝纫无缝连接二维晶体。研究人员已经成功地将两个不匹配的2D晶体连在一起，形成了一个原子平板发光二极管（LED）。 造成晶体与非晶态固体之间不同的是它们高度有序的结构，每一个原子都是精确排列的。但是，尝试将具有不同晶胞尺寸的化学晶体连接在一起，就像试着关闭两个尺寸不一样的拉链一样。尽管如此，超晶格——包括至少两种不同晶体的层状结构——可以用作激光器、二极管和集成电路材料。来自美国芝加哥大学的JiwoonPark和他的团队从两个原子级薄金属硫属元素化物，即二硫化钨和二硒化钨中制成了第一个超晶格。这两个晶体具有不同间隔的原子，这使得超晶格高度紧张。通常情况下，这会使其在边缘处卷曲，但与底层二氧化硅的相互作用会使整个结构保持平坦。钨二硒带中的微小波纹释放出多余的应变。扫描超晶格的电子显微镜图像研究人员使用的原子缝纫方法是金属–有机化学气相沉积法。在这里，两个气体前体被反应，产生的化合物被分层到一个固体载体。通常情况下，温度和压力是根据前体来调整的，但Park的团队保持了恒定的条件，这对于制作完美的接缝非常关键。通过周期性地改变前体的原料，他们可以调整超晶格带的宽度，使其窄至20纳米。超晶格是电致发光的，它的光学性质取决于内部应变，研究团队通过改变波纹钨二硒化带的宽度来调整内应变。这种无缝连接的多组分材料可以作为原子平板发光二极管。