【學術報告】納米尺度“雙城記”?—分子泵和復制子
日期：2024-06-06
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主題：納米尺度“雙城記”?—分子泵和復制子
報告人：馮元寧 助理教授，美國俄克拉荷馬大學化學與生物化學系
時間：2024年6月6日（周四）15:00
地點：霞光樓220會議室
邀請人：顏徐州 研究員
個人簡介
馮元寧，美國俄克拉荷馬大學化學與生物化學系助理教授，博士生導師。2012年保送進入清華大學化學生物學基礎科學班，期間先后師從王梅祥院士和張希院士，學習研究有機合成與超分子自組裝。他曾受清華學堂人才培養(yǎng)計劃資助，在美國德克薩斯大學奧斯汀分校Jonathan?Sessler教授課題組中擔任訪問本科生助研。2016年畢業(yè)獲化學生物學學士學位，同年加入美國西北大學諾貝爾獎得主Fraser?Stoddart教授的團隊，研究人造分子機器，后于2021年獲得博士學位，并留組任職博士后研究員兩年。博士期間，他曾與英國圣安德魯斯大學Douglas?Philp教授一起工作，研究了利用系統(tǒng)化學方法合成超分子聚合物；他還曾在澳大利亞新南威爾士大學擔任訪問學者。2023年起，元寧在俄克拉荷馬大學化學與生物化學系擔任助理教授，開始了獨立研究生涯。他在高影響力期刊上發(fā)表了39篇文章，其中2篇《科學》，2篇《自然》，18篇《美國化學會志》。他已在多個會議和研討會上發(fā)表過55次演講，曾獲化學文摘社未來領袖百強、國際納米技術研究所杰出研究員獎、中國政府優(yōu)秀自費留學生獎、遠見研究所杰出學生獎等獎項。目前他還在擔任美國化學會俄克拉荷馬地區(qū)分會2024屆當選主席，美國化學會《精準化學》青年編委。
報告摘要
世界上最微小的故事發(fā)生在納米尺度，故事的主角是一些奇妙的分子，通過有機化學的合成和分子工程學的控制，它們會根據(jù)劇本演繹不同的故事。第一個故事來自分子雙泵，它由兩個以頭尾相連的獨立泵單元首位相接構成。它可由化學物質或電力驅動，精細調節(jié)各零件之間的非共價弱相互作用。雙泵可以利用能量棘輪機制從一端捕獲環(huán)，使其遠離化學平衡態(tài)，生成高能量的輪烷中間體，最后在控制下將其釋放回溶液中。這種分子運輸平臺能夠對納米級的貨物進行攝取和釋放，合成無法靠傳統(tǒng)物理和化學過程無法實現(xiàn)的化合物，并可拓展到利用機械鍵高效的吸附脫附特定分子。第二個故事來自分子復制子，它可以催化自身的合成。這種獨特的合成方式借鑒學習了DNA雙鏈的模板復制，通過氫鍵引導合成，這種智能分子可以自催化和自復制。1,3-偶極環(huán)加成反應在自催化驅動下，展現(xiàn)出其獨特的反應動力學和高立體選擇性，并通過光譜分析得到了驗證。通過將自催化與高分子聚合相結合，可以原位創(chuàng)建了雙功能單體，然后交聯(lián)直接形成超分子聚合物。這項研究結合了分子合成、超分子識別和高分子聚合，可以通過動態(tài)共價化學高選擇性的合成有某種特性的材料。由于產物的高立體選擇性不需要手性催化劑引導，僅靠非手性分子的識別自組裝促進，因此提供了未來立體催化的一種新策略，并能輔助探尋生命分子中同手性的起源。
