我國科學(xue)家在多個前沿(yan)科技領域實現(xian)關鍵核心技

我(wo)國首次在超冷(lěng)原子分子混合(he)氣中合成三原(yuan)子分子

中國科(ke)學技術大學潘(pan)建偉、趙博等與(yu)中國科學院化(huà)學所白春禮小(xiao)組合作，在超冷(leng)原子分子混合(hé)氣中首🆚次合成(chéng)三✌️原子分子，向(xiang)基于超冷原子(zǐ)分子的量子模(mó)👅拟和超❄️冷量子(zǐ)化學的研究邁(mài)🥵出重要一步。該(gāi)成果12月8日發表(biao)于🈲《自然》。

量子計(jì)算和量子模拟(nǐ)具有強大的并(bìng)行計算和模🌈拟(nǐ)能🎯力💞，不僅能夠(gòu)解決經典計算(suàn)機無法處理的(de)計算難☂️題，還能(néng)有效揭㊙️示複雜(zá)物理系統的規(gui)律，從而🈲為新能(néng)源開發、新材料(liao)設計等提供指(zhǐ)導。利用高度可(ke)控的超冷量子(zi)氣體來模拟複(fu)雜的難于計算(suan)的物理系統，可(ke)以對複雜系統(tǒng)進行精确的全(quan)方位研究，因而(ér)在化學反應和(hé)新型材料設計(jì)中具有廣泛的(de)應用前💯景。

從(cóng)超冷原子和雙(shuāng)原子分子混合(hé)氣中利用射頻(pín)場合成三原子(zi)分子的示意圖(tu)

超冷分子将為(wei)實現量子計算(suan)打開新思路，并(bing)為量子模🌈拟提(ti)供理想平台。但(dàn)由于分子内部(bù)的振動轉動能(néng)級複雜，通過直(zhi)接冷卻的方法(fa)來制備超冷分(fen)❌子非常困難。超(chao)冷原子技術的(de)發展為制備超(chao)冷分子提供了(le)一條新途徑。人(rén)們可以繞開直(zhi)🌈接冷卻分子的(de)困難，從超冷原(yuán)子氣👌中利用激(ji)光、電磁場等來(lai)☀️合成分子。從原(yuan)子和雙原子分(fen)子的混合氣中(zhōng)合成三原子分(fen)子，是合🔞成分子(zǐ)領域的重要研(yan)究方向。

中國科(kē)學技術大學研(yan)究小組在2019年首(shǒu)次觀測到超低(dī)溫下原子和雙(shuang)原子分子的Feshbach共(gong)振。在Feshbach共振附近(jìn)，三🧑🏾‍🤝‍🧑🏼原子分子束(shù)縛🔴态的能量和(he)散射态的能量(liàng)趨于一緻，同時(shi)散射态和束縛(fu)态之間的耦合(he)🌈被大幅度地共(gòng)振增強。原子分(fèn)子Feshbach共振的成功(gōng)觀測，為🍉合成三(san)原子分子提供(gòng)了新機遇。

在該(gāi)項研究中，中國(guo)科學技術大學(xue)研究小組和中(zhong)國科學院化學(xue)所研究小組合(hé)作，首次成功實(shi)現了利用射頻(pin)場相幹合成三(san)🎯原子分子。在實(shi)驗中，他們從接(jie)近絕對零度的(de)超冷原子混合(hé)氣出發，制備了(le)處于單一超精(jīng)細态✔️的鈉鉀基(ji)态分子。在鉀原(yuan)子和鈉鉀分子(zǐ)的Feshbach共振附近，通(tong)過射頻場将原(yuan)子分子的散射(shè)态和三原子分(fèn)子的束縛态耦(ou)合在一起🍓。他們(men)成功地在✨鈉鉀(jiǎ)分子的射頻損(sǔn)失譜🏒上觀測到(dào)射頻合成三原(yuan)子分子信🏃‍♀️号，并(bìng)測量了Feshbach共振附(fu)近三原子分子(zǐ)的束👉縛能。這一(yi)成果為量子模(mó)拟和超冷化學(xué)的研究開辟了(le)一條新道路。

我(wǒ)國科學家建立(lì)蛋白質從頭設(she)計新方法

中國(guó)科學技術大學(xue)劉海燕教授、陳(chén)泉副教授團隊(dui)基于數‼️據驅動(dong)原理，開辟出一(yī)條全新的蛋白(bái)質從頭設計路(lù)❓線，在蛋白質設(she)計這一前沿科(ke)技領域實現了(le)關鍵核心技術(shu)的原始創新，為(wéi)工業酶、生物材(cai)🔅料、生物醫藥蛋(dàn)白等功能蛋白(bái)的設計奠定了(le)堅實💔的基礎。相(xiang)關成果北京時(shí)間12月8日發表🆚于(yu)《自然》。

蛋白質是(shì)生命的基礎，是(shì)生命功能的主(zhǔ)要執行者，其結(jie)構與功能由氨(an)基酸序列所決(jué)定。目前，能夠形(xíng)成穩定三維結(jié)🈲構的🔞蛋白質，幾(jǐ)乎全部是天然(rán)蛋白質，其氨基(ji)酸序☂️列是長期(qī)自然進化形🛀🏻成(cheng)。在天然蛋白結(jié)構功能不能滿(man)足工業或醫療(liao)應用需求時，想(xiǎng)要得到特定的(de)功能蛋白♈，就需(xu)要對其結構進(jin)行設計。近年來(lái)，國際上蛋白質(zhi)從頭設計的代(dài)表性♍工作主要(yao)采用RosettaDesign——使用天然(ran)結構片段作為(wei)構建模塊來拼(pin)接産生人工結(jie)構。然而，這種方(fang)法存在設計結(jié)果單一、對主鍊(lian)結構細節過✏️于(yu)敏感等不足，顯(xian)著限制了🎯設計(jì)主鍊結構的多(duo)樣性和可變性(xìng)。

中國科學技(ji)術大學相關團(tuán)隊長期深耕計(ji)算結構生物㊙️學(xue)方向㊙️的基礎研(yan)究和應用基礎(chǔ)研究。施蘊渝院(yuan)士💰是國内這一(yi)領域的開拓者(zhe)。劉海燕教授、陳(chen)泉副教授團隊(dui)十餘年來緻力(lì)于發展數據驅(qu)動的蛋💃白質設(she)計方法。該團隊(dui)首先建立了給(gěi)定主鍊結構設(shè)計氨基酸序列(lie)的ABACUS模型，進而發(fā)展了能在氨基(ji)酸序列待定時(shí)從頭設計全新(xīn)主鍊結構的SCUBA模(mó)型。理論計算和(he)實驗證明🤩，用SCUBA設(shè)計📱主鍊結構，能(néng)夠突破隻能用(yong)✂️天然片段來拼(pin)接産生新主鍊(lian)結構的限制，從(cong)而顯著擴展從(cong)頭設計蛋白的(de)結構多樣性，甚(shen)至設計💔出不同(tong)于已知天然蛋(dàn)白的新穎結構(gòu)。“SCUBA模型+ABACUS模型”構🈚成(chéng)了能夠從頭設(she)計具有全新結(jie)構和序列的人(ren)工🚶‍♀️蛋白完整工(gōng)具鍊，是RosettaDesign之外目(mu)前🛀🏻唯一經充分(fen)實驗驗證的蛋(dàn)白質從頭設計(jì)方法，并與之互(hù)為補充。在論文(wén)中，團隊報道了(le)9種從頭設計的(de)蛋白質分子的(de)高✌️分辨晶體結(jie)構，其中5種蛋白(bái)質具有不同于(yu)已知天☔然蛋白(bai)的新💚穎結構。

審(shěn)稿人認為，這項(xiàng)工作中提出的(de)方法具有足夠(gou)的新穎性和實(shi)用性；從頭設計(jì)蛋白質具有挑(tiao)戰性，本工作💃中(zhōng)6種不同蛋白⭐質(zhi)的💋高分辨率設(shè)計是一項重要(yào)成就，證明這種(zhong)方法運行良好(hao)。

中國學者在籠(long)目超導體中發(fā)現新型電子向(xiàng)列相

中國科學(xué)技術大學陳仙(xian)輝、吳濤和王震(zhen)宇等組成的團(tuan)隊⭐，近日在籠目(mu)超導體CsV3Sb5中發現(xiàn)一種新型電子(zi)向列相。該發現(xiàn)不僅♍為理解籠(lóng)目結構超導體(tǐ)中電荷密度波(bō)與超導電性之(zhī)間的反常競争(zheng)提供了重要實(shi)驗證據，也為進(jìn)🔅一步研究關聯(lián)電子體系中與(yǔ)✨非常規超導電(diàn)性密切相關的(de)交織序❌提供了(le)新的研究方向(xiang)。相關成果12月8日(rì)發表于《自然》。

電(dian)子向列相廣泛(fàn)存在于高溫超(chāo)導體、量子霍爾(ěr)絕緣體等電子(zi)體系，與高溫超(chāo)導電性之間存(cun)在緊密聯系，被(bei)認為是一種與(yu)高溫超導相關(guan)聯的交織序。探(tan)索具有新結構(gou)超導材料體系(xì)，從而進一步研(yán)究超導與各種(zhong)交織序的關聯(lian)是當前領域的(de)一個重要研究(jiū)方向，其中一類(lèi)備受關注的體(tǐ)系為二維籠目(mu)結構。理論預測(ce)二維籠目體系(xi)可呈現出新奇(qí)的超導電性和(he)豐富的電子有(yǒu)序态，但長期以(yi)來缺乏合适的(de)材料體系實現(xian)其關聯物理，籠(lóng)目超導體CsV3Sb5的發(fā)現為該方向的(de)探索提供新的(de)研究體系。

籠(long)目結構超導體(ti)中三重調制電(dian)荷密度波導緻(zhì)的電子向列💘序(xù)與超導電性的(de)物理示意圖

陳(chén)仙輝團隊在前(qián)期研究中已成(cheng)功揭示該體系(xi)中面内💋三重調(diào)制的電荷密度(dù)波态，以及電荷(hé)密度波與超📞導(dǎo)電性在壓力下(xià)的反常競争關(guān)系。

在此基礎上(shang)，團隊結合掃描(miao)隧道顯微鏡、核(hé)磁共振以❤️及彈(dàn)性🚶‍♀️電阻三種實(shi)驗技術，發現體(ti)系在進入超導(dao)态之前💰，三重🌈調(diào)制電荷密度波(bō)态會進一步演(yan)化為一種熱力(li)學❓穩定的電子(zi)向✍️列相，并确定(dìng)轉變溫度在35開(kāi)爾文左右。新型(xíng)電子向列相具(jù)有Z3對稱性，在🏃‍♀️理(li)論上被three state Potts模型所(suǒ)描述，因而又被(bei)稱為“Potts”向列相。有(you)趣⭐的是，這種新(xīn)型✏️電子向列相(xiang)近🈲期在雙層轉(zhuǎn)角石墨烯體系(xi)中♉也被觀察到(dào)。

這一成果不僅(jin)在籠目結構超(chāo)導體中揭示了(le)一種新☀️型電子(zi)向👄列相，也為理(li)解這類體系中(zhōng)超導與電荷密(mì)度波之間🛀🏻的競(jìng)争提供了實驗(yan)證據。此前的掃(sǎo)描隧道譜研究(jiū)✉️表明，CsV3Sb5體㊙️系中可(ke)能存在超導電(diàn)性與電荷密度(du)波序相互交織(zhī)而形成的配對(duì)密度波态（PDW）。在超(chao)導轉變溫度之(zhi)上發現的電子(zǐ)向💃🏻列序，可以被(bei)♈理解成一種與(yu)⭐PDW相關的交織序(xù)，這一結果也為(wéi)🐪理解高溫超導(dao)體中的PDW提供了(le)重要線索和思(si)路。（記者 王🔴利）

來(lái)源：央視新聞