年度6大“酷”分子揭晓,哪个分子让你印象至深?

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日前,美国化学会旗下C&EN公布了2021年度分子榜单。文章指出,这是C&EN的编辑团队从今年报告的化学分子中选出的最“酷”的化学分子,今天我们来看一看它们吸引眼球的原因。


修饰RNA的糖分子

科学家们早已知道,糖分子可以连接在脂类和蛋白分子上,形成糖脂和糖蛋白。这些糖脂和糖蛋白在动物、植物和微生物细胞中广泛存在,为生命中各种必不可少的过程做出了贡献。比如,我们的血型就由血红细胞表面的糖脂决定。

今年,斯坦福大学知名化学生物学家Carolyn Bertozzi教授的团队在顶尖学术期刊《细胞》上发表了一篇论文 ,揭示了糖RNA(glycoRNA)的存在。研究人员在从人类到小鼠、仓鼠、斑马鱼等不同生物体的细胞表面都发现了糖RNA,意味着糖RNA的存在十分普遍。Bertozzi教授表示,“糖RNA可能有古老的起源,也许在地球生命的诞生中发挥了某种作用。”

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▲细胞表面的三种糖基化修饰分子:糖蛋白,糖脂和新发现的糖RNA,它们帮助细胞相互交流



目前科学家们正在进一步研究这些糖RNA的作用,有一些迹象表明,某些被糖基化修饰的RNA分子可能与免疫信号的传递有关,或许可以为理解自身免疫疾病打开新的大门。


与石墨烯比肩的创新纳米材料

在材料科学方面,近年来最令人兴奋的进展之一是称为石墨烯(graphene)的2维材料的诞生,这种材料由碳原子构成的蜂窝状网格组成,虽然厚度只有一个原子大小,但是它的强度是钢的200倍。

另一种具有同样潜力的新纳米材料是由硼(boron)原子构成的硼烯。然而硼烯的合成非常困难,而且它在空气中并不稳定,会与氧气产生化学反应导致结构变化。

今年,西北大学,佛罗里达大学和美国阿贡国家实验室的科学家合作合成了称为氢化硼烯的纳米材料。研究团队将氢原子整合到硼烯中,结果是显著提高了硼烯的稳定性。氢化硼烯在空气中能够保持稳定一周。它在纳米电子学和量子信息技术领域具有广泛的应用潜力。

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以爱因斯坦命名的放射性元素构成的化合物

以著名物理学家阿尔伯特-爱因斯坦命名的元素锿(einsteinium,Es)是一种人工合成的元素,它是世界上最重的元素之一,在1952年第一次氢弹爆炸的残余物中发现。但是自发现以来,科学家们对它的研究很少,因为它非常难于合成,并且具有高度放射性。

今年,加州大学伯克利分校的研究团队克服了重重困难,合成了包含锿的复合物,并且利用这种复合物,对锿元素的成键特征进行了分析。研究人员表示,这些结果将帮助科学家进一步了解锿所在的锕系元素的特征。

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▲包含锿元素的复合物


酷似无限大符号(∞)的化学分子

日本名古屋大学的研究团队将12个苯环融合在一起,生成了一个结构酷似无限大符号的化学分子。研究人员将它称为infinitene。这项研究在预印本网站Chemrxiv上发表。

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▲Infinitene的结构


钍元素晶体复合物

锕系元素之间构成的化学键通常寿命很短,难于进行研究。今年,曼彻斯特大学的科学家领衔的研究团队成功合成一种包含钍元素(thorium)之间合成的金属键的化合物。这一化合物足够稳定,让科学家们能够利用 X光晶体学确定它的三维结构。这一突破进一步拓展了针对锕系元素的金属键的化学研究。

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▲锕系元素之间构成的化学键结构


捕捉手性氮化合物

在有机化学合成中,控制分子的手性(chirality)是一个根本性的挑战。在有机分子中常见的元素中,控制氮原子的手性尤其不是一件容易的事。今年在《自然》杂志上发表的一项研究中,科学家们发现了一种在合成过程中选择性控制氮原子手性的新方法,可以更简便地选择性合成包含特定手性氮的化合物

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▲选择性合成手性氮的化学反应




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