近日,第四届上海交通大学“十大科技进展”评选结果揭晓。崔勇教授团队“自支撑手性二维单层分子晶体”项目、左小磊研究员团队“框架核酸动态变构分子机器”项目入选“十大科技进展”。
“十大科技进展”评选是学校科技工作改革中的一项重要举措,致力于打造学校高质量科研品牌,以科技创新推进科研工作高水平发展,发掘有潜力的成果,提升科研团队产出重大科研成果的积极性。
获奖项目
项目名称:自支撑手性二维单层分子晶体
项目完成人:崔勇、董金桥、刘玲梅、刘燕、Anthony P. Davis、韩宇、姜建文、张群
项目完成单位:化学化工学院、重庆大学、英国布里斯托大学、新加坡国立大学、中国科学技术大学
项目简介:自2004年石墨烯被报道以来,单层二维(2D)材料因其高纵横比的片状结构,大比例暴露活性位和a易加工等特点一直是化学、物理、材料和纳米科技等领域的研究前沿。从结构上看,原子或分子间需要有强的共价键、离子键或配位键才能支撑起稳定的二维结构,而超分子化学中的非共价弱作用力一直被认为是不足以支撑形成有序且稳定的2D单层结构。
在国际上首次溶液剥离层状分子晶体
研究团队提出了将大环分子二维化、积弱作用成强、形成单层晶体的研究策略,通过剥离大环分子晶体,在国际上首次成功制备了自支撑手性二维单层分子晶体。通过电镜首次清晰观察到金属-有机大环超分子结构,证实了大环之间仅仅依靠弱作用力(CH-π/π-π键)、不需要任何支撑体就能够稳定存在,颠覆了单层晶体只能存在于化学键连接的材料体系的传统认知,并且第一次清晰观察到手性的跨层次、跨尺度传递,突破了二维材料制备的瓶颈以及对手性表达与传递认知的局限。该研究提出了基于非共价键制备二维材料的新策略,将极大推动二维材料、手性化学、超分子化学等学科的快速发展,为实现更广阔的研究和应用奠定了坚实的基础。
手性二维单层分子晶体的球差透射电镜表征
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项目名称:框架核酸动态变构分子机器
项目完成人:左小磊、毛秀海、樊春海、刘江波、李敏、李凡
项目完成单位:医学院分子医学研究院、化学化工学院、张江高等研究院、转化医学研究院
项目简介:分子机器是一类可在分子尺度上进行精确控制的仿生机械装置。通过精准设计,分子机器能够对外部刺激做出响应并执行特定任务,因此在诊断治疗、组织工程以及纳米医学等领域具有广阔的应用前景。然而常规的环境响应性材料如小分子染料和量子点等,存在信噪比低、材料泄漏率高等问题,难以实现对细胞内复杂生物学过程的长时程、全过程检测。同时,设计具有环境响应性的动态分子机器,特别是能够在细胞环境内执行复杂任务的多功能分子机器仍具有很大的挑战。
针对这一挑战,研究团队提出了基于四面体框架核酸的机械形变诱发荧光变色的新原理、成功研制出了一种框架核酸动态变构分子机器,可以响应环境变化,并将该变化转化为机械形变,最终诱导荧光变色。利用四面体框架核酸纳米尺度的精确可编程性,研究团队成功实现了对分子机器尺寸的纳米级精准调控,通过尺寸匹配,证实了边长尺寸为10纳米的分子机器,具有最低的泄漏率,实现了突触囊泡递质释放全过程监测,为研究神经递质释放,神经信号传导提供了新方法。
该研究的研究思路为化学、纳米技术、生物医学的交叉研究提供了模式参考、为临床医学、转化医学研究提供了新技术。