元素百科为您介绍中国科学家首次精确合成共轭莫比乌斯索烃。近日，中国科学院理化技术研究所丛欢团队联合厦门大学朱军团队，首次精确合成出共轭莫比乌斯索烃。相关论文在线发表于《自然—通讯》。 你或许听说过莫比乌斯环这种神奇的结构。一张纸带必然有正反两面，但倘若你把纸带的一端扭转180度后，与另一端粘在一起，就形成了一个连续的，只有一个面的曲面。 在纳米级尺度上，用碳原子骨架构建的莫比乌斯环分子有着独特的几何构型和分子性质，显示出与传统休克尔4n+2规则互补的芳香性质，因此备受科研人员关注。但由于其反常规的结构和亚稳态的构象，莫比乌斯构象共轭分子的设计制备与分离表征一直是合成化学中的难点。而基于莫比乌斯构象的共轭分子构建更复杂的超分子复合体，则更具挑战性，在分子合成和芳香性理论的基础研究领域具有重要意义。 此次研究人员成功地将铜模板合成索烃的方法应用于对苯撑大环分子，高效合成出菲啰啉衍生的全共轭索烃。单晶X—射线衍射分析结果表明，固态下的该索烃化合物由两个稳定莫比乌斯构象的共轭碳环构成。理论计算的研究结果显示，构成索烃的共轭碳环之间存在高达每摩尔84千卡的分子内非共价π-π相互作用，是稳定分子固态下莫比乌斯构象的关键因素，此外碳环π体系的共轭性和芳香性也通过理论计算得到了确认。 丛欢对记者说：“与朱军合作完成的这项工作结合了合成化学与理论化学的优势，体现了化学的创造之美；并将为进一步发展莫比乌斯共轭分子的设计与合成、探索分子芳香性和成键规律提供新思路。”

元素百科为您介绍科学家制备出新型氮掺杂石墨炔。中科院过程工程研究所王丹团队联合中科院化学所李玉良团队，成功在超薄石墨炔材料上引入一种新型的sp掺杂N原子，这种新型的石墨炔材料表现出非常优异的性能。该成果日前发表在《自然—化学》上。 氧还原反应（ORR）是能源储存和转化的基础，在燃料电池中有着重要应用。目前，氧还原反应以铂基催化剂的催化活性最为优异，但由于贵金属铂储量较低、价格昂贵且容易导致中毒、稳定性较差，不利于大规模应用。非金属电催化剂是未来发展的必然趋势。 碳材料是一种理想的催化剂基底，但需要引入杂原子改变表面电子状态，进而提升活性。以往的研究发现，掺杂碳材料催化剂的活性与氮原子的掺杂构型息息相关。 研究人员以块体石墨炔为原料获得薄层石墨炔，再将其与三聚氰胺以一定比例混合均匀，在氩气惰性环境下高温处理，最终通过周环反应得到sp-N掺杂的薄层石墨炔。 相比于其他氮原子掺杂构型，sp-N的掺杂使得相邻的碳原子带有更多的正电荷，更有利于氧气的吸附。实验结果显示，随着sp-N含量的增加，催化活性提高。优化后的样品，在碱性条件下，ORR活性可媲美商业Pt/C催化剂，并表现出更快的反应动力学。在酸性条件下，这一材料虽然略低于Pt/C催化剂的活性，但相比于其他非金属催化剂，其催化活性要高出很多。 sp-N掺杂的石墨炔是目前已知综合性能最好的非金属催化剂，对促进燃料电池的商业化进程意义重大。

元素百科为您介绍展示DNA－蛋白复合结构的多级可控构筑。近年来，一些科学家利用非共价交联手段，进行DNA支架—蛋白质复合纳米结构的组装研究。但是，这些研究往往局限于特殊蛋白个体在DNA支架上的结合排布，并且不涉及后续组装调控。构建更加高级而有序的DNA—蛋白质复合结构，并实现蛋白分子化学计量学和原位组装调控，是发展基于核酸和蛋白质的杂化生物纳米材料所面临的一个重要挑战。 近日，中科院苏州纳米所研究员王强斌团队在前期工作的基础上，首次利用病毒蛋白与基因组RNA内在作用机制在DNA支架上进行原位可控组装体系的设计，展示了DNA—蛋白复合结构的多级可控构筑。 王强斌表示，病毒是一类典型的自组体，它的装配过程具有很高的特异性和效率，能够在短时间内利用弱键协同作用组装生产出大量的病毒颗粒。以烟草花叶病毒（TMV）作为模式系统，研究人员探索了不同条件下TMV基因组RNA与衣壳蛋白的互作规律及其对病毒颗粒的装配调控。 研究发现，TMV基因组特定的组装起始序列可有效引导核酸与病毒衣壳蛋白的特异性结合并引发体外重构组装，并且病毒蛋白管的组装长度是由RNA长度决定的，从而为蛋白域的精确调控提供了可能。研究人员构建了一维到三维DNAorigami（DNA折纸术）模板作为支架结合不同长度的TMVRNA重组序列，引导后续的原位组装过程。通过支架表面结合位点和序列的设计，不仅实现TMV病毒蛋白管在DNA支架特定位置按一定组装程序进行定向装配生长，还完成蛋白管原位组装长度的有效调控，这些成果为构建复杂DNA—蛋白复合组装体系提供了新的策略。 “这种策略具有普适性，展现出以DNAorigami为功能载体结合其他探针进行病毒组装与感染机制研究的潜力，为DNA纳米技术在生物医学领域的应用提供新的视角。”王强斌说。