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人(ren)氣：發表(biao)時間：2025-12-17
我(wǒ)國首次(cì)在超冷(lěng)原子分(fen)子混合(hé)氣中合(he)成三原(yuan)子分子(zǐ)
中國科(kē)學技術(shù)大學潘(pān)建偉、趙(zhào)博等與(yu)中國科(kē)學院化(hua)⭐學所白(bái)春禮小(xiǎo)組合作(zuò)，在超冷(leng)原子分(fen)子混合(he)氣中首(shǒu)次合成(chéng)三原子(zi)‼️分子，向(xiàng)基于超(chao)冷原子(zi)分子的(de)🛀🏻量子模(mó)拟和超(chao)冷量子(zi)化學的(de)研究邁(mài)出重要(yào)一步。該(gai)成果12月(yuè)17日發表(biǎo)于✂️《自然(rán)》。
量子計(ji)算和量(liàng)子模拟(nǐ)具有強(qiang)大的并(bìng)行計算(suan)和模拟(nǐ)能力，不(bu)僅能夠(gòu)解決經(jīng)典計算(suan)機無法(fǎ)處理的(de)計算難(nan)💯題，還🌏能(néng)有效揭(jie)🚶♀️示複🔞雜(zá)物理系(xi)統的規(guī)律，從而(ér)為新能(néng)❌源開發(fa)、新材料(liao)設計等(deng)提供指(zhi)導。利用(yong)高度可(ke)控的超(chāo)冷量子(zǐ)氣體來(lái)模拟複(fu)雜的難(nan)于計算(suàn)的物理(lǐ)系統，可(ke)💃以對複(fú)雜系㊙️統(tong)進行精(jīng)确的全(quan)方位研(yán)究，因而(er)在化學(xué)反應和(he)新型材(cai)👉料設計(jì)中具有(you)廣泛的(de)應用前(qián)景。
從(cóng)超冷原(yuan)子和雙(shuāng)原子分(fen)子混合(hé)氣中利(lì)用射頻(pin)場💛合成(chéng)三原子(zi)分子的(de)示意圖(tu)
超冷分(fèn)子将為(wei)實現量(liang)子計算(suan)打開新(xin)思路，并(bìng)為量子(zi)模拟提(tí)供理想(xiang)平台。但(dan)由于分(fèn)子内部(bu)的振動(dong)轉動能(néng)級複雜(zá)，通過直(zhí)接冷卻(què)的方法(fǎ)來制備(bèi)超冷分(fen)子非常(cháng)困難。超(chao)冷原子(zǐ)技術的(de)發展為(wéi)制備超(chao)冷分子(zi)提供了(le)一條新(xīn)途徑。人(rén)們可🈲以(yǐ)繞開直(zhi)接冷卻(què)分子的(de)困難，從(cong)超冷原(yuán)子氣中(zhōng)利用激(ji)光、電磁(ci)場等來(lái)合成分(fèn)子。從📞原(yuan)子和雙(shuang)原子分(fèn)子的混(hùn)合氣中(zhong)合成三(san)原子分(fèn)😘子，是合(he)成分子(zǐ)領域的(de)重要研(yán)究方向(xiang)。
中國科(kē)學技術(shu)大學研(yán)究小組(zu)在2019年首(shǒu)次觀測(ce)到超♊低(di)溫下原(yuan)子和雙(shuang)原子分(fen)子的Feshbach共(gòng)振。在Feshbach共(gòng)振附近(jin)，三原子(zi)分子束(shù)縛态的(de)能量和(hé)散射态(tai)的能量(liang)趨于一(yi)緻，同時(shi)散射态(tai)和束縛(fu)态之間(jian)的耦合(hé)被大幅(fu)度地共(gong)振增強(qiang)。原子分(fen)子Feshbach共振(zhen)的成🚶♀️功(gōng)觀測，為(wéi)合成三(sān)原子分(fèn)子提供(gòng)了新機(jī)遇。
在該(gāi)項研究(jiū)中，中國(guó)科學技(ji)術大學(xue)研究小(xiǎo)組和中(zhōng)國科學(xué)院化學(xué)所研究(jiu)小組合(hé)作，首次(cì)成功實(shí)現了利(li)用📧射頻(pín)場相幹(gàn)合成三(san)💋原子分(fèn)子。在實(shi)驗中，他(ta)們從接(jie)近絕對(dui)零🏒度的(de)超冷原(yuan)子混合(he)氣出發(fā)，制備了(le)處于單(dan)一超精(jīng)細态👅的(de)鈉鉀基(ji)态分子(zǐ)。在鉀原(yuán)子和鈉(nà)鉀分子(zǐ)的Feshbach共振(zhen)附近，通(tong)⭕過射頻(pin)場将原(yuán)子分子(zǐ)的散射(shè)态和三(sān)原子分(fèn)子的束(shù)縛态耦(ou)合在一(yi)起。他們(men)成功地(dì)在鈉鉀(jia)分🔞子的(de)射頻損(sǔn)失譜💞上(shang)觀測到(dào)射頻合(hé)成三原(yuán)子分子(zi)信号，并(bing)測量了(le)Feshbach共振附(fu)近三原(yuan)子分子(zi)的束縛(fù)能。這一(yi)成果為(wéi)量子模(mó)拟和超(chao)冷化學(xue)♊的研究(jiū)開辟了(le)一條新(xīn)道路。
中國(guo)科學技(ji)術大學(xué)劉海燕(yàn)教授、陳(chen)泉副教(jiāo)授團隊(duì)基于數(shu)據驅動(dong)原理，開(kai)辟出一(yi)條全新(xin)的蛋白(bái)質從頭(tou)設計路(lu)線，在🍉蛋(dan)白質設(shè)計這一(yī)前沿科(ke)技領域(yu)實🐅現了(le)關鍵核(he)心👣技術(shù)的原始(shi)創新，為(wéi)工📱業酶(mei)、生物材(cái)👅料、生物(wù)醫🛀藥蛋(dan)白等功(gōng)能蛋白(bai)✔️的設計(jì)奠💃定了(le)堅實的(de)基礎。相(xiàng)關成果(guǒ)北京時(shí)💚間12月17日(ri)發表于(yú)《自然》。
蛋(dàn)白質是(shi)生命的(de)基礎，是(shi)生命功(gōng)能的主(zhǔ)要執行(hang)者，其結(jié)構📱與功(gong)能由氨(an)基酸序(xù)列所決(jué)定。目前(qian)，能夠形(xing)成穩定(dìng)三維結(jie)構的蛋(dàn)白質，幾(ji)乎全部(bu)是天然(rán)蛋白⁉️質(zhi)，其氨基(ji)酸序列(lie)是長期(qi)自然進(jin)化形成(cheng)。在天然(ran)蛋💯白結(jie)構功能(neng)不能滿(mǎn)足工業(yè)或醫療(liao)應用需(xu)求時，想(xiang)要得到(dào)特定的(de)功能蛋(dan)白，就需(xū)要對其(qí)結構進(jin)行設計(jì)。近年來(lai)，國際上(shang)蛋白質(zhì)從頭設(shè)計的代(dai)表性工(gōng)作主要(yào)采用RosettaDesign——使(shǐ)用天然(rán)結構片(piàn)段作為(wei)😍構建模(mó)塊來拼(pīn)接産生(shēng)人工結(jie)構。然而(ér)，這種方(fāng)法存在(zai)設🈲計結(jié)果單一(yi)、對主鍊(lian)結構細(xì)節過于(yú)敏感等(děng)不足，顯(xiǎn)著限制(zhì)了設計(jì)主鍊結(jie)構的多(duo)樣性和(he)可變性(xìng)。
中國(guo)科學技(ji)術大學(xue)相關團(tuan)隊長期(qī)深耕計(ji)算結構(gòu)生物🌍學(xue)方向的(de)基礎研(yan)究和應(yīng)用基礎(chu)研究。施(shī)蘊渝院(yuan)士是國(guo)🔞内這一(yī)領域的(de)開拓者(zhě)。劉海燕(yan)教授、陳(chén)泉副教(jiao)授團隊(duì)十餘年(nián)來緻力(li)于發展(zhǎn)數據驅(qu)動的蛋(dàn)白質設(shè)計方法(fa)。該團隊(dui)首先建(jian)立了給(gěi)定主鍊(lian)結構設(shè)計氨基(jī)酸序列(lie)的ABACUS模型(xíng)，進而發(fā)展了能(neng)在氨基(jī)酸㊙️序列(liè)待定時(shi)從📱頭設(she)計全新(xin)主鍊結(jié)構的SCUBA模(mo)型。理論(lùn)計算和(he)實驗證(zheng)明，用SCUBA設(she)計主鍊(liàn)結構，能(néng)夠突破(pò)隻能用(yòng)📧天然片(pian)段來拼(pin)接産生(sheng)新主鍊(lian)結構的(de)限制，從(cóng)而顯著(zhe)擴展✔️從(cóng)頭設計(ji)蛋白的(de)結構多(duo)樣性，甚(shèn)至設計(ji)出不同(tong)于已知(zhī)天然蛋(dan)白的新(xin)穎結構(gou)。“SCUBA模型+ABACUS模(mo)型”構🌏成(chéng)了能夠(gòu)從頭設(shè)計具有(yǒu)全新結(jié)構和序(xù)列的人(rén)工蛋白(bái)完整工(gong)具鍊，是(shì)RosettaDesign之外目(mu)前唯一(yī)經充分(fen)實驗驗(yàn)證的蛋(dàn)白質從(cong)頭設計(jì)方法，并(bing)與之互(hù)為補充(chong)。在論文(wén)中，團隊(duì)報道了(le)9種從頭(tou)設計的(de)蛋白質(zhì)分子的(de)高分辨(biàn)晶體結(jié)構，其中(zhong)5種蛋白(bai)質具有(yǒu)不同于(yú)已知天(tian)然蛋白(bái)的新🌈穎(ying)結構。
審(shen)稿人認(ren)為，這項(xiang)工作中(zhong)提出的(de)方法具(ju)有足夠(gou)的新穎(ying)性和🐆實(shí)用性；從(cóng)頭設計(jì)蛋白質(zhi)具有挑(tiao)戰性，本(ben)工作中(zhong)6種不同(tong)蛋白質(zhi)的高分(fèn)辨率設(shè)計是一(yi)項重要(yào)成就，證(zheng)明這種(zhong)方法⛷️運(yùn)行良好(hao)。
中(zhong)國科學(xue)技術大(dà)學陳仙(xiān)輝、吳濤(tāo)和王震(zhen)宇等組(zu)成的團(tuan)隊，近日(ri)在籠目(mù)超導體(tǐ)CsV3Sb5中發現(xian)一種新(xin)型電子(zi)向列相(xiang)。該發現(xiàn)不僅為(wéi)理解籠(long)目結構(gòu)超導體(ti)中電荷(hé)密度波(bo)與超📱導(dǎo)電性之(zhī)間的反(fǎn)常競争(zheng)提供了(le)重要實(shi)驗證據(jù)，也為進(jìn)一步研(yán)究關聯(lián)電子體(ti)系中與(yu)非常規(gui)超導電(diàn)性密切(qiē)相關的(de)交織序(xu)💞提供了(le)新的💋研(yán)究方向(xiang)。相關成(chéng)果12月17日(ri)發表于(yú)《自然》。
籠(long)目結構(gòu)超導體(ti)中三重(zhòng)調制電(diàn)荷密度(du)波導緻(zhi)的電子(zi)向列📱序(xù)與超導(dao)電性的(de)物理示(shì)意圖
陳(chen)仙輝團(tuan)隊在前(qián)期研究(jiū)中已成(chéng)功揭示(shì)該體系(xì)中面内(nei)三重調(diao)制的電(dian)荷密度(dù)波态，以(yi)及電荷(he)密度波(bō)與超導(dao)電性在(zai)壓力下(xia)的反常(chang)競争關(guān)系。
在此(ci)基礎上(shàng)，團隊結(jié)合掃描(miao)隧道顯(xian)微鏡、核(hé)磁共振(zhen)以♉及彈(dan)性電阻(zu)三種實(shí)驗技術(shu)，發現體(tǐ)系在進(jin)入超導(dao)态之前(qián)，三重調(diào)制電荷(he)密度波(bo)态會進(jin)一步演(yan)化為一(yi)種熱力(lì)學穩定(dìng)的電子(zǐ)向列相(xiang)，并确定(dìng)轉變溫(wēn)度在35開(kāi)爾🌈文左(zuǒ)右。新型(xíng)電子向(xiang)列相具(jù)有Z3對稱(chēng)性，在理(lǐ)論上被(bèi)three state Potts模型所(suǒ)描述，因(yīn)而又被(bei)稱為“Potts”向(xiang)列相。有(you)趣的是(shì)，這種新(xīn)型電子(zi)向列相(xiàng)近期在(zài)雙層轉(zhuan)角石墨(mò)烯體系(xì)中也被(bèi)觀❗察到(dao)。
這一成(cheng)果不僅(jin)在籠目(mù)結構超(chāo)導體中(zhōng)揭示了(le)一種新(xīn)型電子(zǐ)向列相(xiang)，也為理(li)解這類(lèi)體系中(zhōng)超導與(yu)電荷密(mi)度波之(zhi)間的競(jing)争提供(gong)了實驗(yan)證據。此(ci)前的掃(sǎo)描隧道(dào)譜研究(jiū)☎️表明，CsV3Sb5體(tǐ)系中可(ke)🔞能存在(zài)超導電(dian)性與電(dian)荷密度(du)波序相(xiang)互💛交織(zhi)而形成(chéng)的配對(dui)密度波(bo)态（PDW）。在超(chāo)導轉變(bian)溫度之(zhī)上發現(xian)的電子(zi)向列序(xù)，可以被(bèi)理解成(cheng)一種♋與(yǔ)PDW相關的(de)交織序(xu)，這一結(jie)果也為(wei)理解高(gāo)溫超導(dǎo)體中的(de)❌PDW提供了(le)重要線(xian)索♍和思(sī)路。（記者(zhě) 王💁利）
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