記者從中國科學技術大學獲悉，2月10日凌晨，國際學術期刊《自然》在線發(fā)表了中國科學技術大學團隊3篇成果論文，分別報道了基于超冷原子分子的量子模擬、新型電子向列相、蛋白質設計3個方面取得的重要進展。
首次在超冷原子分子混合氣中合成三原子分子
潘建偉、趙博等與中國科學院化學所白春禮小組合作，在超冷原子分子混合氣中首次合成三原子分子，向基于超冷原子分子的量子模擬和超冷量子化學的研究邁出重要一步。
利用高度可控的超冷量子氣體來模擬復雜的難于計算的物理系統(tǒng)，可以對復雜系統(tǒng)進行精確的全方位研究，因而在化學反應和新型材料設計中具有廣泛的應用前景。
研究小組在2019年首次觀測到超低溫下原子和雙原子分子的Feshbach共振。在Feshbach共振附近，三原子分子束縛態(tài)的能量和散射態(tài)的能量趨于一致，同時散射態(tài)和束縛態(tài)之間的耦合被大幅度地共振增強。原子分子Feshbach共振的成功觀測，為合成三原子分子提供了新機遇。
研究人員從接近絕對零度的超冷原子混合氣出發(fā)，制備了處于單一超精細態(tài)的鈉鉀基態(tài)分子。在鉀原子和鈉鉀分子的Feshbach共振附近，通過射頻場將原子分子的散射態(tài)和三原子分子的束縛態(tài)耦合在一起。他們成功地在鈉鉀分子的射頻損失譜上觀測到射頻合成三原子分子信號，并測量了Feshbach共振附近三原子分子的束縛能。這一成果為量子模擬和超冷化學的研究開辟了一條新道路。
在籠目超導體中發(fā)現(xiàn)新型電子向列相
陳仙輝、吳濤和王震宇等組成的團隊在籠目超導體中發(fā)現(xiàn)一種新型電子向列相，不僅為理解籠目結構超導體中電荷密度波與超導電性之間的反常競爭提供了重要實驗證據(jù)，也為進一步研究關聯(lián)電子體系中與非常規(guī)超導電性密切相關的交織序提供了新的研究方向。
電子向列相廣泛存在于高溫超導體、量子霍爾絕緣體等電子體系，與高溫超導電性之間存在緊密聯(lián)系，被認為是一種與高溫超導相關聯(lián)的交織序。理論預測二維籠目體系可呈現(xiàn)出新奇的超導電性和豐富的電子有序態(tài)，但長期以來缺乏合適的材料體系實現(xiàn)其關聯(lián)物理，籠目超導體的發(fā)現(xiàn)為該方向的探索提供了新的研究體系。
研究團隊結合掃描隧道顯微鏡、核磁共振以及彈性電阻3種實驗技術，發(fā)現(xiàn)體系在進入超導態(tài)之前，三重調制電荷密度波態(tài)會進一步演化為一種熱力學穩(wěn)定的電子向列相，并確定轉變溫度在35開爾文左右。有趣的是，這種新型電子向列相近期在雙層轉角石墨烯體系中也被觀察到。
建立蛋白質從頭設計新方法
劉海燕教授、陳泉副教授團隊基于數(shù)據(jù)驅動原理，開辟出一條全新的蛋白質從頭設計路線，在蛋白質設計這一前沿科技領域實現(xiàn)了關鍵核心技術的原始創(chuàng)新，為工業(yè)酶、生物材料、生物醫(yī)藥蛋白等功能蛋白的設計奠定了堅實的基礎。
目前，能夠形成穩(wěn)定三維結構的蛋白質幾乎全部是天然蛋白質，其氨基酸序列是長期自然進化形成。在天然蛋白結構功能無法滿足工業(yè)或醫(yī)療應用需求時，想要得到特定的功能蛋白，就需要對其結構進行設計。近年來，國際上蛋白質從頭設計的代表性工作主要采用RosettaDesign方法，即使用天然結構片段作為構建模塊來拼接產生人工結構。然而，這種方法存在設計結果單一、對主鏈結構細節(jié)過于敏感等不足，顯著限制了設計主鏈結構的多樣性和可變性。
研究團隊首先建立了給定主鏈結構設計氨基酸序列的ABACUS模型，進而發(fā)展了能在氨基酸序列待定時從頭設計全新主鏈結構的SCUBA模型。理論計算和實驗證明，用SCUBA設計主鏈結構，能夠突破只能用天然片段來拼接產生新主鏈結構的限制，從而顯著擴展從頭設計蛋白的結構多樣性，甚至設計出不同于已知天然蛋白的新穎結構。SCUBA模型+ABACUS模型構成了能夠從頭設計具有全新結構和序列的人工蛋白完整工具鏈，是RosettaDesign之外目前唯一經充分實驗驗證的蛋白質從頭設計方法，并與之互為補充。此次報道的9種從頭設計的蛋白質分子的高分辨晶體結構，其中5種蛋白質具有不同于已知天然蛋白的新穎結構。
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