学科: 化学工程与技术

计算理性设计是改造酶以获得特定选择性和效率的变革性方法。在合成化学关键挑战C-H氧化中，非特异性过氧合酶（UPOs）可直接氧化未活化C-H键，但活性低、选择性欠佳。本研究通过计算设计筛选突变，获得活性提升13倍且对映选择性>99%的UPO变体，揭示Lys165残基对活性和选择性的主导作用，展示计算策略突破进化限制，为合成化学提供高效生物催化剂。

标签: C-H氧化 Lys165残基 对映选择性 计算理性设计 非特异性过氧合酶

本文开发了一种亲电性工程化磁性传感器（EEMS），通过高电负性金属原子增强纳米传感器中顺磁中心的亲电性，实现与水的直接亲电催化偶极相互作用（ECD），从而增强MRI的T1对比度。EEMS能在体内可视化小至68.5微米的肿瘤细胞簇，引导含休眠肿瘤细胞簇的淋巴结精准切除，使小鼠术后100天存活率达100%，为无创可视化微小生物实体提供了变革性成像原理。

标签: 亲电性工程化磁性传感器 休眠肿瘤细胞簇 手术切除 磁共振成像 纵向弛豫率

聚合物凝胶常需超弹性与强黏附性但难以兼得。本研究提出含长悬挂链的聚合物网络与足量良溶剂结合的原理：良溶剂屏蔽链间作用实现超弹性，长悬挂链解缠吸附实现强黏附。合成的均凝胶滞后仅4.1%（拉伸10倍），黏附能约510 J/m²，原理具普适性。

标签: 全黏附性凝胶 均凝胶 悬挂链 聚合物网络 超弹性凝胶

无阳极5V级锂金属电池因枝晶生长、界面不稳定等问题受限，研究将二维六边形锌基金属有机框架锚定在MXene上作三维轻质宿主，可减少锂成核壁垒、均匀沉积并稳定界面，实现超1800小时稳定循环，组装的软包电池能量密度高且性能稳定。

标签: MXene 循环稳定性 无阳极锂金属电池 金属有机框架 高能量密度

研究发现，大肠杆菌在光的激活下能够产生自然界中不存在的化合物。这些细菌可被改造成“活工厂”，通过光催化反应大量生产复杂分子。

标签: 光催化 复杂分子 细菌 非天然化合物

不锈钢是氢能相关应用的关键材料，但易受氢脆和腐蚀影响。本文设计出一种经济高效的奥氏体不锈钢，通过氮原子修饰实现晶界原子级钝化，其耐腐蚀性较316L提高约3.8倍，抗氢脆能力提升1.35倍，且氢扩散率极低，表面形成致密钝化膜，有望成为氢能经济基础设施的理想材料。

标签: 不锈钢 晶界钝化 氢脆 耐腐蚀性

研究人员开发出名为MOSAIC的人工智能系统，可大幅简化并加速化学合成过程，已成功指导生成35种具药物、农药或化妆品潜力的化合物，有望打破药物研发等领域的合成瓶颈。

标签: MOSAIC系统 专家模型 人工智能-化学应用 化学合成

本研究表明碳捕获与转化无需作为独立步骤。通过将两者功能整合到单个电极中，实现了实际气体条件下CO₂利用的更简单路径。新电极能直接处理烟道气，将CO₂转化为甲酸，在模拟烟道气和空气中均有效，效率高于现有技术，为工业碳利用提供前景。

标签: CO₂转化 三层电极 烟道气 碳捕获与转化

为解决钙钛矿太阳能电池界面不稳定问题，本研究提出多齿二硫代羧酸铅螯合策略，在晶界形成稳定一维结构，提升效率（最高26.15%，1平方厘米器件24.89%）和稳定性（光照1700小时效率保留90.1%）。

标签: 一维结构 二硫代羧酸铅螯合 功率转换效率 稳定性 钙钛矿太阳能电池

生物钾离子通道具有精准的离子识别能力，在渗透调节和神经信号等关键过程中起重要作用。本研究利用带有18-冠醚-6和脲基嘧啶酮端基的聚合物，通过四重氢键组装成仿生机械响应钾通道，钾/钠选择性达104.7。机械变形可逆转钠/钾离子通量，模拟动作电位产生，为离子分离、海水淡化和可再生能源转化等提供新原理。

标签: 仿生钾离子通道 动作电位 四重氢键 机械响应 离子选择性