单原子纳米酶

p style=" text-indent:28px" span style=" font-family:宋体" 近日，电分析化学国家重点实验室董绍俊科研团队在单原子纳米酶研究领域获得重要进展，相关研究成果以“ /span span Single-atom nanozymes /span span style=" font-family:宋体" ”为题发表在近期《科学》子刊《科学· 进展》（ /span span Science Advances /span span style=" font-family:宋体" ）上。 /span /p p style=" text-indent:28px" span style=" font-family:宋体" 纳米酶是一种具有酶特性的纳米 span style=" font-family: 宋体 text-indent: 28px " 催化 /span 材料，近年来，由于其成本低、稳定性高、催化活性可调、易于大规模生产和储存等独特的优点，在生物传感、组织工程、治疗和环境保护等领域得到广泛的应用。然而，纳米酶的低活性位点密度以及复杂的结构 /span span - /span span style=" font-family:宋体" 晶面催化机理是传统纳米酶技术发展所面临的重大难题。 /span /p p style=" text-indent:28px" span style=" font-family:宋体" 为了解决这些问题，董绍俊研究团队发现了一类新的单原子纳米酶 /span span -- span FeN sub 5 /sub SA/CNF /span /span span style=" font-family:宋体" ，该纳米酶将最先进的单原子技术与固有的酶样活性位点结合起来，其原子分散的金属中心最大限度地提高了原子的利用效率和活性位点的密度。研究团队借助 /span span SEM /span span style=" font-family:宋体" 、 /span span TEM /span span style=" font-family:宋体" 、 /span span STEM /span span style=" font-family:宋体" 等对单原子纳米酶进行了形貌表征，通过 /span span XRD /span span style=" font-family:宋体" 、 /span span XPS /span span style=" font-family:宋体" 、 /span span XAFS /span span style=" font-family:宋体" 等进行了原子结构分析并运用比色法测定了 /span span FeN sub 5 /sub SA/CNF /span span style=" font-family:宋体" 的氧化活性。 /span /p p style=" text-indent:28px" span style=" font-family:宋体" 研究团队通过模拟酶活性中心的空间结构，采用自底向上的方法合成了具有轴向五氮配位铁活性中心的单原子纳米酶。以氧化酶催化为模型，通过理论计算和实验研究， /span span span Fe sub 5 /sub SA/CNF /span /span span style=" font-family:宋体" 类氧化活性最高的原因是其关键的协同作用和电子供体机制。 /span Fe sub 5 /sub SA/CNF span style=" font-family:宋体" 的 /span TEM span style=" font-family:宋体" 、 /span STEM span style=" font-family:宋体" 表征显示其是拥有多空性质的金属单原子纳米酶，其在碳纳米片上只存在单个的铁原子，单原子纳米酶的平均孔径在 /span 0.8-3.4nm span style=" font-family:宋体" 之间，比表面积达到了 /span 1407 m sup 2 /sup g sup ?1 /sup span style=" font-family:宋体" 。电子能量损失谱图像表明， /span Fe span style=" font-family:宋体" 和 /span N span style=" font-family:宋体" 原子均匀分布在整个领域，形成 /span Fe-N span style=" font-family:宋体" 三维矩阵网络结构。通过电感耦合等离子体质谱 /span (ICP-MS) span style=" font-family:宋体" 及元素分析测定其中铁元素占比为 /span 1.2% (wt %) span style=" font-family:宋体" 、 /span 氮 span style=" font-family:宋体" 元素占比为 /span 4.8% span style=" font-family:宋体" （ /span wt % span style=" font-family:宋体" ）。 /span /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 432px height: 404px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/c30a18b9-7953-4916-ae47-0915cc53c2d9.jpg" title=" 董.jpg" alt=" 董.jpg" width=" 432" height=" 404" / /p p style=" text-align: center " strong span span style=" font-family:宋体" 图 /span span 1 /span /span span .Fe sub 5 /sub SA/CNF /span span style=" font-family:宋体" 的合成路线及形貌表征 /span /strong /p p style=" text-indent:28px" span style=" font-family:宋体" 研究结果表明， /span span FeN sub 5 /sub SA/CNF /span span style=" font-family:宋体" 的活性位点与天然氧化还原酶的轴向配位血红素相似。与传统纳米酶相比， /span span span Fe sub 5 /sub SA/CNF /span /span span style=" font-family:宋体" 最大限度地提高原子利用效率，显著提高了催化性能，其催化速率常数是 /span span FeN sub 4 /sub /span span style=" font-family:宋体" 催化剂的 /span span 17 /span span style=" font-family:宋体" 倍、铂的 /span span 70 /span span style=" font-family:宋体" 倍以上。与此同时， /span span Fe sub 5 /sub SA/CNF /span span style=" font-family:宋体" 在体外不仅具有广谱杀菌的作用，在体内也拥有良好的伤口消毒效果。该研究成果为纳米酶的催化机理和合理设计提供了一个新的视角，具有成为下一代纳米酶的巨大潜力。 /span /p p br/ /p

Park纳米科学原子力显微镜系列讲座培训一原子力显微镜在纳米研究中的应用：AFM的成像原理2021年5月25日(周二)北京时间下午3:30-4:30原子力显微镜(AFM)作为扫描探针显微镜家族的一员，具有纳米级的分辨能力，其操作容易简便，是目前研究纳米科技和材料分析的最重要的工具之一。此外原子力显微镜还具有摩擦性能，纳米机械性能和电学性能等高级性能。 在本研究中，我们将讨论接触模式、非接触模式和轻敲模式等原子力显微镜使用中的不同操作模式；内容将概括到从原子力显微镜测量中常用的原子相互作用的基本理论，到原子力显微镜的主要硬件组成。本讲座还将讨论各模式的关键点(如设定值、反馈)。 在接触模式下，系统会给探针恒定的力作为设定的基准点也就是设定点来物理接触样品。扫描期间为了维持这个设定点而进行反馈。在三种模式中，原理相对简单。然而，由于接触模式很容易对针尖和样品造成损伤。相比之下，非接触模式允许在不接触表面的情况下进行形貌测量。因此，可以很好地保护针尖和样品。轻敲模式与非接触模式原理相似，在扫描过程中，探针轻触样品表面，以获得测量材料属性分布的额外信息(例如模量分布)。 本次讲座主要针对AFM原理的基础知识，帮助大家了解探针和样品之间的相互作用。由三种模式测出的图像对比也将在讲座中呈现。报告人 : Park原子力显微镜应用科学家Chris Jung Chris Jung, is an Application Scientist for Park Systems Korea - Research Application Technology Center (RATC) department. He received his Master’s degree in Physics from the Kyung Hee University, and his Bachelor’s degree in Physics from Dankook University in South Korea. His major project includes Evaluation of Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM) at the perspective of resolution.Park原子力显微镜系列讲座列表（5月-9月） 想了解更多详情，请关注微信公众号：Park原子力显微镜 400电话：400-878-6829 Park官网：parksystems.cn

据物理学家组织网近日报道，一个由美国密歇根大学等单位研究人员组成的国际小组开发出一种纳米级的&ldquo 温度计&rdquo ，能从原子尺度测量热散逸，并首次建立了一种框架，来解释纳米级系统的热散逸现象。这一成果为开发体积更小、功能更强的电子设备扫除了一项重要技术障碍。相关论文发表在《自然》杂志上。 电流通过导电材料时会产生热，理解电子系统中热是从哪里产生的，有助于工程师设计性能可靠而高效的计算机、手机和医疗设备等。在较大线路中，人们很容易理解热是怎样产生的，但对纳米尺度的终端，经典物理学却无法描述热和电之间的关系。这些设备可能只有几个纳米大小，或由几个原子构成。 原子与单分子接点代表了电路微型化的最终极限，也是测试量子传输理论的理想平台。要描述新功能纳米设备的电荷与能量传输，离不开量子传输理论。在今后的20年，计算机科学与工程人员预期可能会在&ldquo 原子&rdquo 尺度开展工作。但由于实验条件限制，人们对原子设备的热散逸与传播还了解甚少，也为开发新型纳米设备带来了很大障碍。 该研究领导者、密歇根大学机械工程和材料科学与工程副教授普拉姆德· 雷迪说：&ldquo 目前晶体管已经达到极小量度，在20或30纳米级别。如果该行业继续按照摩尔定律的速度发展下去，线路中晶体管体积缩小的速度是其密度的两倍，如此离原子级别已经不远。然后，最重要的事情就是要理解热量散播和设备电子结构之间的关系，如果缺乏这方面的知识，就无法真正掌控原子级设备，我们的研究首次揭示了这一领域。&rdquo 雷迪实验室博士生李宇哲（音译）等人开发出一种技术，特制了一个稳定的原子设备和一种纳米大小的温度计，将二者结合做成一种圆锥形工具。在分子样本线路中，圆锥形工具和一片黄金薄片之间能捕获一个分子或原子，以研究其热散逸。他们通过实验显示了一个原子级系统的变热过程，以及这一过程与宏观尺度变热过程的不同，并且设计了一个框架来解释这一过程。 雷迪解释说，在可接触的宏观世界里，当电流通过导线时，整个导线都会发热，与其相连的所有电极也是如此。相比之下，当&ldquo 导线&rdquo 是纳米大小的分子，而且只和两个电极接合时，温度升高主要发生在二者之一中。&ldquo 在原子级设备中，所有热量集中在一个地方，很少会到其他地方。&rdquo 雷迪说：&ldquo 我们的研究还进一步证实了物理学家列夫· 朗道提出的热散逸理论的有效性，并深入理解了热散逸和原子尺度的热电现象之间的关系，这是从热到电之间的转变。&rdquo