来源: 中国科学报 发布时间:2021-12-1
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《德国应用化学》

利用合金纳米片优化氢键结合实现高效碱性析氢

德国慕尼黑大学Emiliano Cortes团队报道了利用RuCo合金纳米片优化Ru位点的氢键结合,实现高效的碱性析氢。相关研究成果11月25日发表于《德国应用化学》。

钌基催化剂以其优异的性能和理想的成本,成为碱性析氢反应(HER)中取代铂(Pt)的热门催化剂。Ru位点的氢键(Ru-H)是限制HER活性的重要因素。

密度泛函理论(DFT)模拟表明Ru-H结合能的本质是Ru的4dz 2轨道和H的1s轨道之间的强相互作用。Ru位和衬底(Co和Ni)之间的电荷转移导致Ru的4dz 2-带中心适当向下移动,导致RuCo系统中H*的吉布斯自由能为0.022eV,与纯Ru系统中的0.133eV相比大幅降低。该理论预测已通过RuCo合金纳米片(RuCo ANSs)得到实验证实。RuCo合金纳米片通过快速共沉淀法和温和的电化学还原法制备。

结构表征表明,Ru原子以平面对称和Z方向不对称配位结构作为孤立的活性中心嵌入到Co衬底中,获得了最佳的4dz2调制电子结构。氢传感器和程序升温脱附(TPD)测试表明,RuCo-ANSs中的Ru-H相互作用比纯Ru纳米颗粒增强。因此,RuCo ANSs在10 mA/cm2时达到10 mV的超低过电位,在1 M KOH中达到20.6 mV/dec的塔菲尔斜率,优于商用Pt/C。

该研究为通过优化活性位点的金属-H结合能促进碱性HER提供了新的思路。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1002/anie.202113664

《科学》

无序蛋白相互作用模块协调转录延伸

捷克科学院有机化学和生物化学研究所Vaclav Veverka和美国贝勒医学院H. Courtney Hodges课题组合作取得新进展。他们提出一个普遍存在的无序蛋白质相互作用模块协调转录伸长。这一研究成果11月26日发表于《科学》。

他们确定了一个常见的二元交互模块,由TFIIS N端结构域 (TND) 和原生非结构化TND交互基序 (TIM) 组成。 该模块在延伸机制和连接复合物之间是保守的,包括转录因子 TFIIS、Mediator、超延伸复合物、elongin、IWS1、SPT6、PP1-PNUTS 磷酸酶、H3K36me3 阅读器和其他因子。

使用核磁共振、活细胞显微技术和质谱,他们揭示了这些相互作用的结构基础,并发现 TND-TIM 序列对于在拥挤的核环境中诱导强烈和特定的共定位是必要和足够的。 IWS1中单个TIM的破坏导致基因表达和RNA 聚合酶 II (RNAP2)延伸动力学的强烈变化,这强调了 TND-TIM 表面对转录延伸的功能重要性。

据了解,在真核转录延伸过程中,RNAP2受一系列因素的调控。

相关论文信息:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abe2913

科学家揭示蝴蝶飞行适应性进化轨迹

法国Camille Le Roy团队研究揭示了Morpho蝴蝶飞行适应性的进化轨迹。该项研究成果发表在11月26日出版的《科学》上。

研究人员通过将现场高速摄像与形态测量分析和空气动力学建模相结合,研究了生活在不同森林地层Morpho蝴蝶在翅膀形状、飞行行为和空气动力学效率方面的适应性协发散。通过比较树冠和林下物种,研究表明开放的树冠环境会提高滑翔效率。

此外,滑翔效率的提高是通过不同冠层物种飞行行为、翅膀形状和空气动力学机制的差异组合实现,突出了适应性进化的多种途径。

据介绍,飞行动物多样性研究表明,飞行形态和行为的组合随着特定的生活方式而进化,并且其利用了不同的空气动力学机制。形态、飞行行为和空气动力学特性如何与生态多样化协调的机制仍有待阐明。

相关论文信息:https://www.science.org/doi/10.1126/science.abh2620

《美国化学会志》

催化金属有机框架中接近活性中心的分子路径

美国阿贡国家实验室Karena W. Chapman团队报道了催化金属有机框架中接近活性中心的分子路径。相关研究成果11月26日发表在《美国化学会志》。

分子如何接近、结合和从催化位点释放是多相催化的关键,包括新兴的金属—有机框架(MOF)基催化剂。

研究人员使用原位同步辐射X射线散射来评估NU-1000中具有不同表面功能化的催化Ni-oxo团簇附近试剂和产物分子的主要结合位点,其条件接近催化中使用的条件。反应剂和产物分子在孔隙中的位置可以与乙烯加氢活性联系起来。对于最活跃的催化剂,乙烯试剂分子结合在催化簇附近,但仅在接近实验观察到的催化起始温度时。

乙烷产物分子倾向于不同的结合位置,表明该产物很容易从活性部位释放。记录了框架负热膨胀对客体的不寻常依赖性。研究人员假设试剂和产物结合位点反映了通过MOF到活性位点的途径,并可用于确定影响催化活性的关键因素。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1021/jacs.1c11213

《中国科学报》 (2021-12-01 第2版 国际)
 
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