人们越来越关注新型磁电 (ME) 材料,这种材料在室温 (RT) 下表现出强大的 ME 耦合,可用于高级存储器、能源、自旋电子学和其他多功能设备应用,利用通过磁场控制极化和/或通过电场控制磁化的能力。获得具有强 ME 耦合的 ME 材料、了解其起源并操纵其加工和成分以实现室温下的大 ME 系数是多铁性研究的重要一步。为了解决这个问题,我们研究了 Ni 掺杂的 Pb(Zr 0.20 Ti 0.80 )O 3 (PZT) 的多铁性和 ME 特性。我们发现 Ni 掺杂 PZT 的铁电(TC ~ 700 K)和弱铁磁(~ 602 K)相变远高于 RT,导致强 ME 耦合系数( E,31)为 11.7 mVcm -1 Oe -1(H ac = 1 Oe 和 f = 1 kHz)。虽然 X 射线衍射表明这是一种单相材料,但高分辨率透射电子显微镜揭示了有和没有 Ni 存在的区域;因此两相之间的磁电耦合是可能的。第一性原理计算表明 (Ni Pb ) × 缺陷可能是造成 Ni 掺杂 PZT 中实验观察到的磁性和 ME 耦合的原因。我们进一步证明 Ni 掺杂 PZT 表现出低损耗角正切、低漏电流、大饱和极化和弱
摘要:氢进化反应(HER)是绿色能量转变的最突出的电催化反应之一。然而,跨材料和电解质pH的动力学以及高电流密度下的氢覆盖率仍然鲜为人知。在这里,我们研究了她在工业相关的酸性和碱性膜电极组件中的大量纳米颗粒催化剂上的动力学,这些催化剂仅由纯水加湿的气体运行。我们发现了铁三合会(Fe,Ni,Co),造币(AU,Cu,Ag)和铂类金属(IR,PT,PT,PD,RH)之间的不同动力学指纹。重要的是,所应用的偏差不仅改变了激活能(E A),还会改变指数前因子(a)。我们将这些变化解释为界面溶剂的熵变化,由于氢的覆盖率变化,酸和碱之间的差异和熵变化。最后,我们观察到阴离子可以诱导酸中造币金属的巴特勒 - 沃尔默行为。我们的结果为了解她的动力学提供了新的基础,更广泛地强调了迫切需要更新对电催化领域基本概念的共同理解。■简介
新型B-丙氨酸酶抑制剂(BLIS)的抽象设计是应对革兰氏阴性细菌中头孢菌素和碳青霉烯耐药性威胁的当前接受的策略之一。硼酸过渡状态抑制剂(BATSIS)是竞争性的,可逆的BLI,可以作为新型治疗剂提供希望。在这项研究中,两种A-氨基二氧二氧二苯甲酰烷酸转变状态抑制剂(S02030和MB_076)的活性针对代表KPC(KPC-2)和CTX-M(CTX-M-96,CTX-M-15--15-type-type-Spectrum B-bb-bb-bb-bb-casse)[ES)[ES)在纳摩尔范围内测量了两种抑制剂的50%抑制浓度(IC 50 s)(2至135 nm)。对于S02030,CTX-M-96(24,000 M 2 1 S 2 1)的K 2 / K是KPC-2的报告值的两倍(12,000 M 2 1 S 2 1);对于MB_076,K 2 / K值范围从1,200 m 2 1 S 2 1(KPC-2)到3,900 m 2 1 S 2 1(CTX-M-96)。具有MB_076(1.38-Å分辨率)和S02030的KPC-2的晶体结构,以及CTX-M-96的硅模型中,这两个蝙蝠表明,CTX-M-96 - 96 - S02030和CTX-M-96和CTX-M-96 - CTX-M-96 - CTX-M-96 - MB_076复合物的相互作用总体上是2级的结构。 KPC-2 - MB_076。S02030和MB_076围绕硼原子的四面体相互作用,与S70,S130,N132,N170和S237创建了一个有利的氢键网络。但是,从KPC-2中的W105到CTX-M-96中的Y105和CTX-M-96中缺失的残基R220改变了抑制剂在CTX-M-96的活性位点的排列,部分解释了动力学参数的差异。在这里研究的新型BATSI脚手架提高了我们对结构活性关系(SARS)的理解,并说明了B-乳糖果酶抑制剂设计的新方法的重要性。
(d) (e) (f) (g) 图 2. (a) CO 2 、(b) NH 3 、(c) NH 2 COOH 初始状态 (IS: NH 3 +CO 2 )、(d) NH 2 COOH 过渡态 1 (TS1)、(e) NH 2 COOH 过渡态 2 (TS2)、(f) NH 2 COOH 最终状态 1 (FS1) 和 (g) NH 2 COOH 最终状态 2 (FS2) 的分子表示。原子颜色代码:氢(银色)、碳(青色)、氮(蓝色)和氧(红色)。
系/中心/学院名称:化学系 学科代码:CYT-501 课程名称:催化与反应设计的计算方法 LTP:2-0-2 学分:3 学科领域:STAR 课程大纲:量子化学:Hartree-Fock 理论、基组、相关从头算方法、配置相互作用、MP2 理论、耦合簇方法、多参考方法、密度泛函理论、半经验方法、固体和周期模型。几何优化:势能表面的特征、几何优化方法、量子化学方法的几何优化、过渡态和反应路径。速率常数和平衡、统计热力学和平衡、过渡态理论、均相和异相催化、基于计算的示例以了解催化剂在反应中的作用、筛选催化反应以找到最佳催化剂。
设计酶具有基础和技术意义。实验定向进化仍然有很大的局限性,计算方法是一条补充途径。设计的酶应满足多个标准:稳定性、底物结合、过渡态结合。这种多目标设计在计算上具有挑战性。最近的两项研究使用自适应重要性抽样蒙特卡罗重新设计蛋白质以进行配体结合。通过首先平坦化载脂蛋白的能量景观,他们获得了结合状态的正设计和非结合状态的负设计。我们现在已将该方法扩展到设计一种酶以进行特定的过渡态结合,即其催化能力。我们考虑了甲硫氨酰-tRNA 合成酶 (MetRS),它将甲硫氨酸 (Met) 附着到其同源 tRNA 上,从而建立密码子身份。此前,MetRS 和其他合成酶已通过实验定向进化重新设计,以接受非规范氨基酸作为底物,从而导致遗传密码扩展。在这里,我们通过计算重新设计了 MetRS,使其能够结合多种配体:Met 类似物叠氮亮氨酸、甲硫氨酰腺苷酸 (MetAMP) 以及形成 MetAMP 生成过渡态的活化配体。通过设计计算恢复了已知具有叠氮亮氨酸活性的酶突变体,并对预测结合 MetAMP 的 17 种突变体进行了实验表征,发现它们均具有活性。预测具有低活化自由能的突变体在 MetAMP 生成中被发现具有活性,并且预测的反应速率与实验值非常吻合。我们建议本方法应成为计算酶设计的范例。
自动反应网络预测可以阐明关键反应机制,预测反应结果,并指导催化剂设计以提高有价值产品的产量。1 - 3与基于编码反应类型的传统网络探索算法不同,自动反应预测方法可以发现意外的反应机械和新的反应类型,而对启发式规则的使用有限。4,5自动反应预测的使用是广泛的,并已成功应用于研究领域,例如生物量转化,6种燃烧化学,7 - 9和杂核催化。10 - 13然而,大规模自动反应预测方法的主要瓶颈是在原子势能表面(PES)上定位过渡态(TSS)的成本。即使已经开发了各种算法
具体而言,结合 DFT 计算,环辛四烯的光电子和光分离光谱发现了平面异构体和船形异构体之间相互转化的证据。9 此外,在单分子和双分子环加成的合成研究中,已经观察到同一组反应物同时产生多种产物异构体。10,11 为了解释这两种情况下的产物异构体分布,引入了由动力学而不是热力学驱动的分叉过渡态。采用密度泛函理论和分子动力学计算相结合的方法,对上述反应性进行了更定量的解释。12 由实验得出的能量提供的完全活性空间自洽场 (CASSCF) 计算已将驻点定位在势能
对从自然界借用这种聪明的认可范式的潜力感兴趣,以解决立体选择性的综合挑战性主题。在本说明中,我们报告了在基态下参与推定的C -H··N/π相互作用的类固醇夹管。然而,一组互补的C - H··O氢键决定了在过渡态中与选择液的反应的高度非映选择性且显然是对比型磺酰基的氟化。我们开始使用脱氢表雄酮(DHEA)研究,这是一种必不可少的人类类固醇,也以prasterone的名称在药品上使用。5我们认为,DHEA对药物相关的ENONE 6的氧化将提供合适的手柄,以使类固醇骨骼的功能降低具有芳族部分,具有适当的方向,可以将分子内部堆叠在类固醇的α-或β-面上。7因此,根据我们先前发布的协议进行了DHEA二乙烯酮衍生物的简洁合成,其次是8,然后是
从头开始设计高效酶的能力将对化学、生物技术和医学产生深远的影响。过去十年来,蛋白质工程的快速发展让我们乐观地认为,这一目标触手可及。含有金属辅因子和非典型有机催化基团的人工酶的开发表明,如何优化蛋白质结构以利用非蛋白质元素的反应性。与此同时,计算方法已用于根据过渡态稳定的基本原理设计用于各种反应的蛋白质催化剂。尽管设计的催化剂的活性很低,但已使用广泛的实验室发展来生成高效的酶。这些系统的结构分析揭示了设计活性更高的催化剂所需的高精度。为此,新兴的蛋白质设计方法(包括深度学习)特别有望提高模型准确性。在这里,我们总结了该领域的关键发展,并强调了新的创新机会,这些机会应该使我们能够超越当前的技术水平,并实现稳健的生物催化剂设计以满足社会需求。