近期前沿科技资讯速览
当今世界，信息技术发展日新月异，对经济社会发展和人民生活质量提高的引擎作用不断强化，信息技术产业已发展成为推动国民经济高质量发展的先导性、战略性和基础性产业。小析姐整理了近期科技前沿资讯，我们一起来看看吧。
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近日，中国科学技术大学罗毅、江俊、尚伟伟教授团队与深空探测实验室张哲研究员等合作，采用中国科大机器化学家“小来”系统，高效融合人工智能和自动化机器实验，利用火星陨石制备出了实用的产氧电催化剂，在两个月内就完成了需要穷举两千年才能完成的复杂优化工作。11月14日，这一具有里程碑意义的研究成果以“Automated synthesis of oxygen-producing catalysts from
Martian meteorites by a robotic AI chemist”为题发表在国际期刊《自然·合成》上（Nature Synthesis, 2023, DOI: 10.1038/s44160-023-00424-1），并被编辑选为当期热点论文予以专门推荐。
“小来”通过其精准的自动化操作能力，能够执行高通量实验任务，与此同时其“计算大脑”同步进行量子化学仿真模拟，通过融合理论大数据和实验小数据产生具有预测能力的机器学习模型，最终调用贝叶斯优化算法预测并机器验证全局最优的催化剂配方。这种理实交融的研究范式极大地加速了新材料发现过程，能够从数百万种可能配方中迅速识别最佳组合。
该工作成功展示了在地外星系上因地制宜创制化学品的智能化全流程，为未来地外文明探索提供了新的技术手段，对我国在未来月球、火星空间站上实现星际资源的原位综合利用建立了独特的方案。
国际审稿人评价道：“this article reports an exciting approach for synthesizing OER catalyst on Mars by a robotic AI-Chemist system（本文报道了通过机器化学家系统在火星上合成OER催化剂的令人兴奋的方法）”，“as an example of how AI and automation can come together to design and manufacture complex materials under challenging circumstances（作为人工智能和自动化相结合的典型案例，在充满挑战的环境下设计和制造复杂材料）”。
论文第一作者为中国科学技术大学朱青博士，共同第一作者为黄炎博士，周东来博士和赵路远博士，通讯作者为尚伟伟副教授、江俊教授和罗毅教授。该工作得到中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划、国家自然科学基金等项目的支持。
1、硫取代氮增强g-C3N4光催化产氢性能研的理论研究
利用第一性原理计算方法首先优化了S-g-CN的结构模型；随后对S-g-CN结构中可能存在的所有活性位点进行氢吸附吉布斯自由能(ΔGH*) 的理论研究。结果表明，S-g-CN材料S活性位点(S-g-CNS)的ΔGH*为−0.26 eV，与g-C3N4和S-g-CN在N活性位的ΔGH*相比，更近似接近于零。因此，硫取代g-C3N4结构中的N活性位有望极大促进其光催化产氢性能的提升。
2、S-g-CN材料光电化学性质和光催化产氢性能研究
随后的氮气吸脱附等温线和光电化学性质测试结果表明，S掺杂不仅可显著增大g-C3N4比表面积，而且还能有效提高其光生电子-空穴对的转移、分离和氧化还原能力。得益于材料良好的结构特性，S-g-CN的光催化产氢速率高达4923 μmol·g−1·h−1，是原始g-C3N4的28倍，超越诸多最近报道的其它S掺杂g-C3N4 光催化剂。
中科院科学家研究发展出界面超分子长程手性传递新方法
手性在自然界中无处不在。界面所具有的非中心对称性为分子在界面的聚集和组装过程产生对称性破缺创造了先天条件，因此相比于体相，研究界面手性传递、自组装手性动力学对于探索手性起源、探寻生命起源、制备手性材料具有重要意义。
界面手性超分子自组装是近年来备受瞩目的研究领域之一。它与手性生命系统密切相关，也是构建大型功能性手性材料的重要方法。超分子手性与分子的手性相关，且取决于分子的空间排列。研究超分子手性形成机制中重要而困难的科学问题之一是原位研究界面分子手性如何被传递到超分子水平。迄今为止，这一问题尚未有明确答案。非线性光学方法较其他研究手段具有原位、界面和手性研究的敏感性，为阐释手性物质结构与其特性之间的关系提供了重要技术和方法。
近年来，中国科学院科学家团队——化学研究所分子反应动力学实验室研究员张贞课题组在界面超分子自组装单层膜的结构手性、手性调控（J. Phys. Chem. B. 2020, 124, 8179-8187）、界面生物膜磷脂分子由手性碳原子传递至宏观结构手性的分子机理（J. Chem. Phys. 2022, 156, 094704）以及界面手性分子诱导非手性分子组装动力学及其手性组装分子机理（J. Phys. Chem. Lett. 2022, 13, 3523-3528）方面取得系列成果。2022年，在上述研究的基础上，科研人员使用自行研制的非线性光谱及成像仪器并结合分子动力学模拟，从分子水平进一步探索了界面超分子手性构筑过程中手性从分子手性中心到超分子尺度的手性传递机制，建立了非线性光谱定量研究界面超分子长程手性传递的方法。
该工作通过手性和频振动光谱（chiral SFG）结合分子动力学（MD）模拟研究了两亲分子L-/D-GAn (N, N’-bis (octadecyl)-L-/D-(anthracene-9-carboxamide)-glutamic diamide)单分子膜界面，原位探究在构筑超分子单层的过程中，手性信息是如何在分子各基团间传递，并计算出分子各基团的取向信息以及组装形成的氢键数目。研究发现，位于谷氨酸单元的手性中心通过分子间氢键诱导与之相连的酰胺基团发生轻微扭曲，将手性传递到酰胺基团、蒽环和疏水烷基链上。研究表明，手性中心的手性信息可以通过分子间弱的非共价相互作用传递到400-500 nm距离内的数百个分子中。该研究对于阐释分子本征手性和超分子手性之间的关系具有重要意义。
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