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《原子能院实验核天体物理创新团队在 "重元素合成" 和 "原初锂丰度" 研究中取得新进展》

  • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者： guokm
  • 发布时间：2018-07-05

  • 近日，原子能院实验核天体物理创新团队分别在美国《物理评论C》（Physical Review C）和《中国物理C》(CPC)杂志上发表3篇文章。其中，《物理评论C》是国际核物理研究领域著名学术期刊；《中国物理C》国际影响力日趋增强，目前其影响因子已达5.084，超过了美国《物理评论C》。

    宇宙中重元素的来源一直是困扰学术界的难题，并被美国国家研究理事会选为上世纪“物理学的11个未解之谜”之一。其中锆（Zr）同位素的中子俘获截面备受关注。过去的半个世纪中，有大量工作开展了Zr同位素中子谱因子的实验测量，然而这些实验结果之间差别较大，这些差异会给直接辐射俘获截面的计算造成较大误差。实验核天体物理创新团队利用能量分辨率较高的Q3D磁谱仪对90,92,94,96Zr(12C,13C)和(13C,12C)单中子转移反应进行了精确测量，并利用3套不同的光学势提取出了90-97Zr基态的中子谱因子，获得的核谱因子误差仅约15%，为进一步研究辐射俘获反应提供了重要基础数据。近日，该成果被《物理评论C》接受发表。 自从1982 年Spite 夫妇在对贫金属星的观测中发现了锂（Li）丰度与有效温度以及其它金属丰度无关的锂丰度平台之后，很多科学家认为此平台值代表了大爆炸核合成中产生的初始锂丰度，对它的研究可以帮助人们探索宇宙早期物理条件并检验各种宇宙学模型。锂丰度的研究因此成为天体物理学热点。根据近期威尔金森宇宙微波背景辐射各向异性探测器得到的重子密度，标准大爆炸核合成模型可以比较精确地计算出6Li、7Li的原初合成丰度。出乎意料的是，天文观测的原初7Li丰度只有模型计算结果的1/3左右，而观测到的原初6Li丰度却比模型计算值高了3个数量级。国际著名的《新科学家》杂志多次报道大爆炸原初核合成中的锂丰度异常之谜，引起了科学界广泛关注。近年来，大爆炸核合成中的“锂问题”主要集中在与7Be有关的反应上。 日前，实验核天体物理创新团队开展了7Be(d, 3He)6Li反应的实验研究，首次获得了该反应在6.7兆电子伏能量下的角分布，并结合理论计算，导出了不稳定核7Be的质子谱因子。随后，团队利用本工作得到的7Be质子谱因子和6Li质子辐射俘获反应的直接测量数据，利用R矩阵理论研究了7Be中145 keV低激发态的共振参数，结果表明：当假定该能级存在一个232 keV的氦-4共振宽度时，理论计算和实验结果符合良好。该研究成果在CPC杂志上发表两篇研究论文，其中一篇被推荐为该杂志的亮点研究工作。 以上研究工作得到了国家自然基金的资助。

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相关报告

  • 《苏州纳米所在半导体SERS研究中取得新进展》
    • 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：冯瑞华
    • 发布时间：2017-12-20
    • 有一种元素，以单质分子形式构成了大气体积的 21% 、以化合物形式构成了地壳总质量的 48.6% ，这就是氧。因其活泼的化学性质及其较大的电负性，成就了自然界物种的多样性。自 1777 年由拉瓦锡发现以来，氧元素一直都是化学家的宠儿。如今在新兴的半导体 SERS 领域，它的重要性再一次被体现。 　　自上世纪 70 年代表面增强拉曼光谱（ SERS ）面世后，贵金属基底的引入将拉曼检测灵敏度提升了百万倍，克服了传统拉曼光谱与生俱来的信号微弱等缺点，使得拉曼检测在食品安全、环境监测、生命科学等领域得到广泛应用，并迅速成长为最为灵敏的表面物种现场谱学检测技术之一。然而，人们欣喜的同时却遗憾地发现， SERS 仅在金、银、铜等贵金属的粗糙表面才具有高活性，即需依赖贵金属表面电磁增强的 “ 热点 ” 效应，基底的选择十分有限；且实际应用中这种精细调制的材料结构易受环境因素干扰，稳定性差强人意。事实上，探索新型、高性能的非金属基底一直是 SERS 技术中最重要的研究方向之一。尤其近年来半导体化合物被证实具有 SERS 活性，其丰富的种类与化学组成引起人们极大的兴趣，但此类化合物作为 SERS 基底普遍较低的增强因子似乎成为难以突破的科研瓶颈。我们知道，基底材料所表现出的 SERS 性能来源于探针分子与其表面的相互作用，包括电磁增强（ EM ）与化学增强（ CM ）两种方式。通常认为金属材料中以电磁增强为主，而半导体化合物表面化学增强则起决定作用。正因为机制不同，半导体材料用作 SERS 基底的设计应遵循完全不同于现有的贵金属材料的研究理念。 　　最近，中国科学院苏州纳米所赵志刚研究员团队成功地发现了氧分子可以作为开启半导体化合物 SERS 性能宝藏的钥匙，即利用化合物化学组成可调的特点，巧妙地通过氧元素调控过渡金属化合物的化学计量组成或表面晶格氧浓度，来增强非（弱） SERS 活性材料表面物种的信号。 　　在此学术思想指导下，该研究团队首先选择自身富氧缺陷的 W 18 O 49 海胆状纳米粒子作为 SERS 基底，成功获得了高灵敏度和低探测极限的优异 SERS 性能。这种首次作为 SERS 基底的半导体材料对 R6G 分子的检测极限可低至 10 -7 M ，通过还原气氛（ H 2 、 Ar ）处理的方法进一步改变 W 18 O 49 的表面氧缺陷浓度，成功地将材料的 SERS 增强因子提升至 3.4 × 10 5 ，是现已报道的性能最为优秀的半导体 SERS 基底材料之一，并已接近无 “ 热点 ” 的贵金属材料。相比之下，化学计量比 WO 3 几乎没有 SERS 活性，这说明氧缺陷对于半导体氧化物的 SERS 性能有着至关重要的作用。 　　既然从晶格中拖出氧对材料 SERS 如此重要，那么反过来向晶格中插入氧又将如何？带着这个疑问，赵志刚研究员团队选择了硫化钼（ MoS 2 ）这种本身 SERS 性能微弱的硫族半导体材料，通过取代和氧化两种方式方便地实现其晶格中氧的插入。结果证实，适量的氧插入可使硫化钼的 SERS 活性提升 100,000 倍，但过量的氧掺杂会导致 SERS 活性大幅下降。此外，通过这种氧插入方法，硒化钨、硫化钨、硒化钼等多种化合物的 SERS 性能均可获得大幅增强，也就是说这种晶格氧调控的手段在提升半导体 SERS 性能方面颇具普适性潜力。 　　至此，晶格中的 “ 氧缺陷 ” 与 “ 插入氧 ” 对半导体 SERS 的增强作用已被统一，而理论计算结果更是指向了同一结论。该团队研究人员将化学增强的理论模型应用于半导体 - 有机分子体系，发现半导体材料晶格氧的增减可作为调控其能级结构的有效手段；其中 “ 氧缺陷 ” 会引入深能级作为电子跃迁的 “ 弹跳板 ” ，而 “ 插入氧 ” 将直接增加带边附近的电子态并伴随着禁带变窄；这些都将显著增加激光激发下半导体中电子跃迁的可能，并进一步通过振动耦合（ Vibronic Coupling ）作用于半导体 - 有机分子之间的电荷跃迁（ Charge Transfer ），影响基底表面所吸附有机分子的极化张力，从而增强其拉曼光谱响应。 　　以上工作证实了恰当地调制半导体化合物中的晶格氧，可作为显著提升其 SERS 性能的一种有效手段，突破常规 SERS 技术中贵金属基底的局限性，进一步拓宽半导体化合物作为基底材料在 SERS 检测中的应用范畴。系列研究成果相继以 “Noble metal-comparable SERS enhancement from semiconducting metal oxides by making oxygen vacancies” 与 “Semiconductor SERS enhancement enabled by oxygen incorporation” 为题于 2015 年 7 月 17 日、 2017 年 12 月 8 日在 Nature Communications 在线发表。 ( DOI:10.1038/ncomms8800& DOI: 10.1038/s41467-017-02166-z) 　　研究工作得到国家自然科学基金 (51372266, 51572286, 21503266, 51772319, 51772320) 、 江苏省相关人才计划 (BK20160011) 、 中国科学院青年创新促进会 等的资助和支持。
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  • 《肖伟烈研究团队在天然活性分子研究方面取得新进展》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2018-05-20
    • 云南大学教育部自然资源药物化学重点实验室肖伟烈研究员团队综合利用天然药物化学、有机化学、药理学以及药物设计等多学科交叉的研究手段，从事天然活性分子的发现及新药研发工作。长期与中国科学院昆明动物研究所郑永唐研究员、中国科学院昆明植物研究所孙汉董院士研究团队以及云南大学张洪彬教授合作，已在抗艾滋病活性分子的发现、结构优化和作用机制等方面取得了系列研究成果。最新的研究发现，经过天然分子结构优化得到的抗HIV活性分子SJP-L-5是一个特殊的逆转录酶抑制剂，它不是通过抑制逆转录酶的RNA依赖的DNA聚合酶活性发挥其作用，这与现有的逆转录酶的作用机制不同。通过定量PCR、ELISA、FRET等手段，发现SJP-L-5不抑制逆转录的早期过程（即RNA依赖的DNA聚合酶活性），但却能有效抑制逆转录的晚期过程（DNA依赖的DNA聚合酶活性）。采用高灵敏度ssDNA探针进行Southern Blot杂交实验，证实了SJP-L-5抑制PPT为引物的正链病毒DNA的合成，导致下游正链DNA出现5个片段化的复制产物。由于这些复制产物缺少病毒入核的关键结构——flap，导致病毒逆转录过程中断，脱衣壳过程受阻，病毒DNA无法进入细胞核。基因型耐药和表型耐药实验均表明，Val108和Try181是SJP-L-5与逆转录酶结合的重要位点，是导致该化合物新机制产生的结构基础。 该研究成果以“SJP-L-5 inhibits HIV-1 polypurine tract primed plus-strand DNA elongation， indicating viral DNA synthesis initiation at multiple sites under drug pressure”为题于2018年2月在《科学报告》（Scientific Reports）在线发表（https：//www.nature.com/articles/s41598-018-20954-5）。中国科学院昆明动物研究所郑永唐研究员和云南大学肖伟烈研究员为共同通讯作者。 同时肖伟烈课题组目前已构建了一定规模的天然产物及类天然产物信息库和化合物实体库，结合药物设计及化学结构改造等手段，进行后续的生物功能信息挖掘和实验验证。近期在天然分子的发现以及抗炎免疫方面取得了新的进展，部分研究结果发表在RSC Advances， 2018， 8， 6425 - 6435上(http：//pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2018/RA/C7RA13309J)以及Phytochemistry， 2018.1(12)， 167~183上(https：//www.sciencedirect.com/science/article/pii/S003194221730417X），并申报了2项专利。 与深圳大学的陈玮琳教授课题组合作，发现了具抗炎活免疫的活性分子Teu F，作用机制研究发现Teu F通过抑制NF-κB基本调制器（NEMO，也被称为IKKγ）K63位泛素化影响NEMO的激活而抑制LPS诱导的NF-κB磷酸化过程，同时抑制IL-1β/IL-6/TNF-α和NLRP3的mRNA表达。此外，我们发现Teu F能通过下调NLRP3的表达抑制NLRP3炎性小体的活化及IL-1β/IL-18的成熟。在动物实验中，发现Teu F能够明显减轻LPS诱导的炎症反应。以上研究提示Teu F是一个潜在的能够通过抑制NEMO 的K63位泛素化过程来治疗炎症和NLRP3炎性小体相关疾病的新型天然小分子。以上研究成果以“Teuvincenone F Suppresses LPS-Induced Inflammation and NLRP3 Inflammasome Activation by Attenuating NEMO Ubiquitination”为题发表在Frontiers in Pharmacology 上(https：//www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphar.2017.00565/full)，深圳大学陈玮琳教授与云南大学肖伟烈研究员为该文的共同通讯作者。 以上研究得到国家自然科学基金相关人才计划（81422046），国家自然科学基金项目(31670914， 81322042)，科技部重大新药创制专项（2013ZX09103001-010）、云南省重点新产品研发（2015BC002）以及云南大学的人才引进项目（YJRC3201602）等项目的经费支持。
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