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《调谐网络拓扑和振动模式局部化以实现非晶硫族化合物的超低热导率》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2021-05-16

  • 自然于2021年5月14日发布关于非晶态硫族化合物的内容，文章指出非晶态硫族化合物合金由于其光学和电学特性的大非线性以及低振动热导率，是数据存储和能量清除应用的关键材料。在这里，我们报告了一种抑制典型非晶态硫族化合物——碲化硅(SiTe)体系热输运的机制，通过系统地调整原子间的交联网络，将热输运抑制近一个数量级。因此，我们通过实验证明，在完全致密的非晶硅中，高碲含量的热导率可以降低到0.10±0.01 W m−1 K−1，其密度几乎是非晶硅的两倍。利用与晶格动力学相结合的ab-initio模拟，我们将SiTe的超低导热率归因于扩展振动模式的抑制贡献，即传播和扩散。这导致了移动边缘(移动边缘的五倍)向低频率和近42%模式的本地化的巨大转变。这种局域化是配位数减少和由过约束原子网络向欠约束原子网络过渡的结果。

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相关报告

  • 《制药的常规模式VS新模式》
    • 来源专题：重大新药创制—政策信息
    • 编译者：严舒
    • 发布时间：2015-10-30
    • 我经过了十多年跟踪性新药的实践，做了十几个me too、me worse，却痛苦地发现这是自欺欺人的、昂贵的、无效的劳动，十到十五年一个新药研发出来，再生产，从商业角度来讲这个药成功的可能性是没有的，Me-too新药模式虽然简单，但是开发费用一样昂贵，一样要花大量的时间来。我现在不想这样做了，也希望大家不要这样做。 ——黄振华 做新药是世界上最难的工作，没有捷径。一个新药研发成本大概26亿美金，发现新药对大药厂来讲也是一个很大的挑战，因为投入越来越多，产出却越来越低。对中国医药企业而言，基于临床未满足的需求，回归到新药的基本目的，从临床中发现新药，打造出真正的Me-only新药是唯一出路。 常规模式的疑问 首创新药模式（First-in-class）要求高，多数立项基于基础科学的进步，该模式竞争力强，但是经验不足实力不济的企业容易被大药厂Me-too。大药厂之所以争先恐后做首创新药，其根本原因在于首创新药在市场的顶端优势导致的马太效应。一旦一个新药成为首创新药，该靶点的其他新药就被Me-too，首创新药竞争优势就自然体现了。 国内企业所谓的First-in-class大多是国外公司研究多年而未成药的靶点或者是学校里面研究的没有经过认可的老“新”靶点。特别是肿瘤领域，靶点日新月异，很多靶点还没有来得及成药就被其他新的靶点淘汰了，而且只要这个靶点有希望，大药厂很容易反超，DPP4抑制剂默克反超诺华就是很好的例子。该模式不适合中国公司。 快速跟踪性新药模式（Me-too、Me-better、Best-in-class）其实并没有区别，只是在首创新药的夹缝中艰难寻求生存空间。几乎所有的中国公司均采取这样的新药模式。这种模式的时效性非常强，和首创新药上市相差三年内的快速跟踪性新药有一定机会，但是仍面临首创新药马太效应的压制；在首创新药五年后上市的快速跟踪性新药基本上没有机会，其销售没有达峰的时候就被首创新药的仿制药终结。 中国公司Me-too（better、worse）新药多数比首创新药滞后十年以上。而且，如果这样的模式有机会，国外公司为什么不在自己的首创新药开发的同时，把其Back-up的项目推入市场？（多数Back-up对其首创新药来说属于Me-better）或者把同个靶点的多个模块新药同时进入开发？ 很多公司把临床前以及临床的数据中对比首创新药少许的优势认为是一种Me-better，事实上，这样的Me-better上市以后被淘汰的例子越来越多。比如BI的DPP4药物利格列汀（Linagliptin）。当然，如果你真有能力看出首创药物的漏洞，并能找到弥补这些漏洞的优化、评价手段和临床开发办法，敢于投入巨资扩大目标机理的临床用途，那么Best-in-class 无疑可以是很有效的研发策略，如立普妥。但从研发的角度看，找到能在临床上比首创药物更好的跟进药物的难度远超过绝大多数研发企业所能想象。如果首创药物有明显缺陷，如半衰期短、剂量太大，原创公司自己肯定会有跟进药物解决这些问题，基本轮不到其他人。 综上所述，快速追踪新药模式其风险比First-in-class还要大。 新模式的疑问 大药厂花了五六十个亿的项目，不做了，给了你，这个模式赌博的成分太大了，不是说一定不能成功，但是先从商业的角度回答这些问题： 国外大药厂不缺资源、资金、人才，就是特别缺新药，为什么会放弃开发一个有价值的项目，送给中国公司开发？ 大药厂因为没有看明白自己项目的数据，把机会留给中国公司，这些人以后还有机会在医药领域工作吗？ 多数国外药厂在中国的研发和销售团队已经非常强大，也非常重视中国市场，即使只适合中国的项目他们是否应该交给在中国的团队来开发和销售？ 国外小公司有价值的项目大药厂为什么不去接手？ 为什么国外药厂会选择没有新药经验，没有完善的开发团队，没有技术平台支持后期开发的中国公司合作开发？ 另外，很多人在做505(b)(2)这个项目，它被比喻为“站在巨人肩膀上的攀登之旅”。505(b)(2)申报是针对那些已经上市且失去市场独占期的药物，产品包括新适应症、已批准活性成分的新组合、新制剂、剂型、规格、给药途径或给药方案的变化等。专利药过期以后，市场已经被压缩10倍，众多仿制药包围的市场还有多大？多数专利药的制剂技术已经符合临床需求了，505(b)(2)申报剩余的夹缝有多大？中国公司在美国没有生产和销售平台，从事该类新药的竞争力在哪里？505(b)(2)在满足未满足临床需求方面有什么机会？ Me-only模式 Me-only是一种特殊的First-in-class，但又有质的不同，普通的First-in-class容易被Me-too，但是Me-only不会被Me-too。Me-only选择了一个没有竞争的领域来满足临床未满足的需求，该模式需要更多的立项调研工作来确定其Me-only的地位，虽然立项困难，但是由于没有竞争其后期的市场风险非常小。me-only有几种方式： 第一，药物构效关系非常严格，独此一家别无分店。比如用于抑郁症的锂盐，和它最接近的钠盐除了能让你得高血压外没有其它治疗效果，氯吡格雷、恶唑烷酮也是该类； 第二，优化途径不广为人知。假如你有独家的动物模型可以筛选活性化合物，那么竞争对手拿到你的首创药物也不知如何继续优化，富马酸二甲酯、吡非尼酮、氯胺酮等很多药物都可以算作这一类； 第三，机理未知。现在主流的模式是以靶点为中心，但这个模式有个很大缺点就是非常容易被竞争对手跟踪和超越。氯氮平属于这一类，大家只知道这个药效果好但不知道为什么好。 Me-only模式新药，可能是中国公司新药在国际化竞争中占有一席之地的唯一可行机会，因为不管白猫黑猫，解决问题才有价值，找到一个安全有效的新药满足临床未满足的需求才是硬道理。 三个立项要素 首先，选择合适的专注研究领域。选择适合自身的领域并非易事，但是至少要做到避免进入没有机会的领域。 比如糖尿病、心脑血管、肿瘤、CNS等，不属于中国公司的常规开发领域。在这些领域的中国公司，如果有足够强大的市场销售网络，可以尝试进行首仿以及破坏外围专利的策略；比如做小池塘里面的大鱼，针对中国临床需求的差异，来研究适合中国临床需求的新药；孤儿药越来越成为新药关注的趋势，特别是严重影响生活质量的孤儿药，比如IPF，以后会受到越来越多的重视。首款基因治疗药物——天价药“Glybera”也属于孤儿药的一种。 第二，打造独有的技术平台的护城河法则。 新药没有现成的机会，需要深入的探索，只有形成独有技术平台，才有可能得到有竞争力的新药。打造核心技术平台的过程就是加固竞争屏障的过程，就类似护城河越宽，竞争力就越强，形成国际化新药的机会就越多，这是新药公司的核心竞争力。Me-too是一种成熟的简单技术，如果只是通过药物化学的手段修饰已有的结构而获得专利就成为新药的想法过于简单，这样的新药确实不需要什么核心竞争力，任何人都可以完成。 第三，有合格的新药管理领导人。 千军易得一将难求，很多海归没有经历新药研发全过程，没有决策的经验，新药立项简单化的做法是中国目前的普遍现象。新药是一种商业科学，必须产生商业价值，新药的过程才有意义。所以新药团队的领导人必须有充足的商业竞争经验，同时熟知新药研究和开发过程中运作的各个环节，有效整合各种新药资源，只强调团队，不注重立项的根本问题，团队再强也是无效劳动。 最核心的是新药团队的领导人有其独到的新药理念来发现未来新药的机会。因为没有一个固定的新药模式可以复制，如何获得一个有巨大市场价值独家的新药，没有现成路径可以遵循。没有深刻的思想和独到的见解，选择人云亦云的Me-too新药模式投入越多浪费越大。 三个新药定律 第一定律：任何同样机理新药无法与仿制药竞争。 第二定律：First-in-class与Me-too（better）新药竞争中总是胜出。 第三定律：新药风险守恒定律。 三十年新药竞争法则 新药研发需要提前预计三十年竞争情况。立项到上市的研发过程时间超过三十年，上市专利剩余不到十年，竞争后效应包括替代产品的成熟也需要十年。如果在立项的时候不考虑未来三十年的竞争，那么，新药在未来的十多年后会成为企业的包袱。新药上市的十年黄金期无法实现新药的价值，同时会错失了下一个机会。 来源：同写意/黄振华
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  • 《我研发出具有超低热导率的热电材料》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：姜山
    • 发布时间：2018-01-23
    • 记者从中国科学院合肥物质科学研究院获悉，该院固体所物质计算科学研究室张永胜研究员课题组，在热电材料低热导率研究中取得新进展，相关结果日前发表在国际著名的《物理评论B》上。 　　热电材料可以实现热能和电能之间的相互转化，其转换效率可以用无量纲的ZT值来衡量，ZT值越大，热电转换效率越高。目前报道的热电材料转换效率较低，寻找具有较低热导率的材料是提高热电材料转换效率的一个重要方法。由于矿石材料具有很低的热导率，并且价格低廉而受到科研人员广泛关注，其中两种同构同型的矿石材料CuBiS2和CuSbS2的实验测量热导率值差别很大，室温下CuBiS2的热导率仅为CuSbS2的1/3，因此探索影响材料低热导率的物理机制对设计和寻找新材料具有重要意义。 　　为此，张永胜研究员课题组的科研人员采用密度泛函理论方法，研究了CuBiS2相对于CuSbS2具有较低热导率的物理机制。研究表明，CuBiS2和CuSbS2中的Bi和Sb原子都含有孤对电子，而孤对电子会导致材料有较强的非简谐性，进而两种材料都有较低的热导率。这种孤对电子和原子振动的协同作用导致CuBiS2相对于CuSbS2具有更低的热导率。相关研究表明，孤对电子和原子振动的协同效应对声子非简谐性有着重要影响。 　　这一研究成果，将为寻求和设计具有超低热导率和高效率的新型热电材料提供了崭新的思路。
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