我國科學(xué)家在多個前沿(yán)科技領域實現(xian)關鍵核心技

我(wo)國首次在超冷(leng)原子分子混合(hé)氣中合成三原(yuan)子分子

中國科(kē)學技術大學潘(pān)建偉、趙博等與(yǔ)中國科學院化(hua)學所白春禮小(xiǎo)組合作，在超冷(lěng)原子分子混合(he)氣中首次合🐆成(cheng)三原子分子，向(xiàng)基于超冷原子(zi)分子的量子模(mo)拟和超冷量子(zi)化學的研究邁(mài)出重要一步。該(gai)成果12月7日發表(biao)于《自然》。

量子計(ji)算和量子模拟(nǐ)具有強大的并(bìng)行計算和模拟(ni)能力，不僅能夠(gòu)解決經典計算(suàn)機無法處理的(de)計算難題，還能(néng)有效揭示複📧雜(za)物理系統的規(guī)律，從而為新能(néng)⚽源開發、新材料(liao)設計等提供指(zhi)導。利用高度可(kě)控的超🈲冷量子(zǐ)氣體來模拟複(fu)雜的難于計算(suàn)的物理系統，可(ke)以對複雜系統(tong)進行精确的全(quán)方位研究，因而(er)在化學反應和(hé)新型材料設計(ji)中具有🚶廣泛的(de)應用前景。

從(cóng)超冷原子和雙(shuāng)原子分子混合(hé)氣中利用射頻(pin)場合🧑🏾‍🤝‍🧑🏼成三原子(zǐ)分子的示意圖(tu)

超冷分子将為(wéi)實現量子計算(suàn)打開新思路，并(bing)為量子模👄拟提(tí)供理想平台。但(dan)由于分子内部(bu)的振動轉動能(néng)級複🐆雜，通過直(zhí)接冷卻的方法(fa)來制備超冷分(fen)子非常🔱困難。超(chāo)💞冷原子技術的(de)發展為✏️制備超(chao)冷分子提供了(le)🐪一條新途徑。人(ren)們可以繞開直(zhí)接冷卻分🈲子的(de)困難，從超冷原(yuán)子氣中利用激(ji)光、電磁場等來(lai)合成分子。從原(yuan)子和雙原子分(fèn)子的混合氣中(zhōng)合成♻️三原子分(fèn)子，是合成分子(zi)領域的重要研(yán)究方向。

中國科(ke)學技術大學研(yan)究小組在2019年首(shou)次觀測到超低(dī)溫下🌈原子和雙(shuang)原子分子的Feshbach共(gòng)振。在Feshbach共振附近(jìn)，三原子分子束(shù)縛㊙️态的能量和(he)散射态的能量(liang)趨于一緻，同時(shi)🐇散射态✍️和束縛(fù)🥰态之間的耦合(he)被大幅度地共(gong)振增強。原子分(fèn)子Feshbach共振的成😘功(gong)觀測，為合成三(san)原子分子提供(gong)了新機遇。

在該(gāi)項研究中，中國(guo)科學技術大學(xue)研究小組和中(zhong)✂️國科學院化學(xue)所研究小組合(he)作，首次成功實(shí)現了利用射頻(pin)場相幹合✔️成三(sān)原子分子。在實(shi)驗中，他們💚從接(jiē)近絕對零👣度的(de)超冷原子混合(hé)氣出發，制備了(le)處于單一超精(jīng)細态的鈉鉀基(ji)态分子。在鉀原(yuan)子和鈉鉀分子(zi)的👄Feshbach共振附近，通(tōng)過射頻場将原(yuán)子分子的✂️散射(shè)态和三原子分(fèn)子的束縛态耦(ǒu)合在一起。他們(men)成功地在🚩鈉鉀(jiǎ)分子的射頻損(sun)失譜上觀測到(dao)射頻合成三原(yuan)子分子信号，并(bing)測量了Feshbach共振附(fù)近三原子分子(zǐ)的束縛能。這一(yī)成果為量子模(mó)拟和超冷化學(xué)🚶的研究開辟了(le)一🐇條新道路。

我(wǒ)國科學家建立(lì)蛋白質從頭設(shè)計新方法

中國(guo)科學技術大學(xué)劉海燕教授、陳(chén)泉副教授團隊(dui)基于數據驅😄動(dòng)原理，開辟出一(yi)條全新的蛋白(bai)質從頭設計路(lù)線，在蛋白質設(shè)計這一前沿科(kē)技領域實現了(le)關鍵核心技術(shù)的原始創新，為(wéi)工業酶、生物材(cai)料、生物醫☀️藥蛋(dàn)白等功能蛋白(bái)的設計奠定了(le)堅實的基礎。相(xiàng)關🏃‍♀️成果北京時(shí)間12月7日發表🚶‍♀️于(yu)《自然》。

蛋白質是(shi)生命的基礎，是(shi)生命功能的主(zhu)要執行者，其🛀結(jie)構與功⭐能由氨(an)基酸序列所決(jué)定。目前，能夠形(xing)‼️成穩定三維結(jié)🈲構的蛋白質，幾(jǐ)乎全部是天然(ran)蛋白質，其氨基(ji)酸序列是長期(qī)自然進化形成(cheng)。在天然蛋白結(jié)構功能不能滿(man)足工業或醫療(liáo)應用🏃‍♂️需求時，想(xiang)🌈要得到特定的(de)功能蛋白💔，就需(xu)要對其結構進(jin)行設計。近年來(lái)，國🐆際上蛋白質(zhì)從頭設計的代(dài)表性工作主要(yào)采用RosettaDesign——使用天然(ran)結構片段作為(wei)構建模塊來拼(pin)接産生人工結(jié)構。然而，這種方(fang)法存在👣設計結(jié)果單🐅一、對主鍊(lian)結構細節過于(yu)敏感等不足，顯(xian)著限制了設計(jì)主鍊結構的多(duō)樣性和可變性(xing)。

中國科學技(ji)術大學相關團(tuan)隊長期深耕計(ji)算結構生物學(xue)方向的基礎研(yan)究和應用基礎(chǔ)研究。施蘊渝院(yuàn)士⚽是國内這⭐一(yī)領域的🔴開拓者(zhe)。劉海燕教授、陳(chen)泉副教授團隊(dui)十餘年來緻力(lì)于發展數🐕據驅(qū)動的蛋白質設(she)計方法。該團隊(dui)首先建立了給(gei)定主鍊結構💛設(shè)計氨基酸序列(lie)的ABACUS模型，進而發(fā)展了能在氨基(jī)酸序列待定時(shi)從頭設計全新(xin)主鍊結構的SCUBA模(mo)型。理論計算和(he)實驗證明，用SCUBA設(she)計主鍊結構，能(neng)夠突破隻能用(yòng)天然片段來拼(pin)接産生新主鍊(liàn)結構的限制，從(cóng)而顯著擴展📱從(cóng)頭設計蛋白的(de)結構多樣性，甚(shen)至設計😍出不同(tóng)于已知天👉然蛋(dàn)白🏃🏻的新穎結構(gou)。“SCUBA模型+ABACUS模型”構🙇🏻成(cheng)了能夠從頭設(shè)計具有🐇全新結(jie)構和序列的人(ren)工🈲蛋白完整工(gōng)具鍊，是RosettaDesign之外目(mu)前唯🐅一經充分(fèn)實驗驗證的蛋(dàn)白🧑🏾‍🤝‍🧑🏼質從頭設計(ji)方法，并與之互(hù)為♌補充。在論文(wén)中，團隊報道🍓了(le)9種從頭設計的(de)蛋白質分子的(de)高🌐分辨晶體結(jié)構，其中🍉5種蛋白(bai)質具有不同于(yu)已知天然蛋白(bái)的新穎結構。

審(shen)稿人認為，這項(xiang)工作中提出的(de)方法具有足夠(gou)的新穎性和實(shi)用性；從頭設計(ji)蛋白質具有挑(tiāo)戰性，本工作中(zhōng)6種不同☂️蛋白質(zhì)的高分辨率設(she)計是一項重要(yao)成就，證明這🥰種(zhǒng)方法運行良好(hao)。

中國學者在籠(lóng)目超導體中發(fā)現新型電子向(xiang)列相

中國科學(xue)技術大學陳仙(xiān)輝、吳濤和王震(zhen)宇等組成的團(tuán)🤞隊🔆，近💁日在籠目(mù)超導體CsV3Sb5中發現(xian)一種新型電子(zǐ)向列相。該發現(xiàn)🏃‍♂️不僅🐅為理解籠(lóng)目結構超導體(tǐ)中電荷密度波(bo)與超❓導電性之(zhī)間的💋反常競争(zheng)提供了重要實(shi)驗證據，也為進(jìn)一步研究關聯(lián)電子體系中與(yu)非常規超導電(diàn)性密切相關的(de)交織序提供了(le)新的研究方向(xiàng)。相關成果12月7日(ri)發表于《自然》。

電(diàn)子向列相廣泛(fàn)存在于高溫超(chao)導體、量子霍爾(ěr)絕緣體等電子(zi)體系，與高溫超(chao)導電性之間存(cún)在緊密聯系，被(bèi)認為是一種與(yu)高溫超導相關(guān)聯的交織序。探(tan)索具有新結構(gou)超導材料體系(xì)，從而進一步研(yán)究超導與各種(zhong)交織序的關聯(lian)是當前領域的(de)一個重要研究(jiu)方向，其中一類(lèi)備受關注的體(tǐ)系為二維籠目(mù)結構。理論預測(cè)二維籠目體系(xì)可呈現出新奇(qí)的超導電性和(he)豐富的電子有(yǒu)序态，但長期以(yǐ)來缺乏合适的(de)材料體系實現(xian)其關聯物理，籠(lóng)目超導體CsV3Sb5的發(fā)現為該方向的(de)探索提供新的(de)研究體系。

籠(lóng)目結構超導體(ti)中三重調制電(dian)荷密度波導緻(zhì)的電子向列🏃序(xù)與超導電性的(de)物理示意圖

陳(chen)仙輝團隊在前(qián)期研究中已成(chéng)功揭示該體系(xì)中面内三重調(diao)制的電荷密度(du)波态，以及電荷(he)密度波與超導(dao)電性在壓力下(xia)的反常競争關(guan)系。

在此基礎上(shàng)，團隊結合掃描(miao)隧道顯微鏡、核(he)磁共振🈲以👨‍❤️‍👨及😄彈(dàn)性電阻三種實(shi)驗技術，發現體(ti)系在進入超導(dao)态之前，三重調(diao)制電荷🐕密度波(bō)态會進一步演(yan)化為一種熱力(li)學穩定的電子(zǐ)向列相，并确定(dìng)轉變溫度在35開(kai)爾文左右。新型(xíng)電子向列相具(jù)有Z3對稱性，在理(li)論上被three state Potts模型所(suo)描述，因而又被(bèi)稱為“Potts”向列相。有(yǒu)趣的是，這種新(xīn)型電子向列相(xiàng)近🔅期在雙層轉(zhuan)角石墨烯體系(xi)中也被觀察到(dao)。

這一成果不僅(jǐn)在籠目結構超(chāo)導體中揭示了(le)一種❓新型電🧑🏾‍🤝‍🧑🏼子(zǐ)向列相，也為理(lǐ)解這類體系中(zhōng)超導與電荷密(mì)㊙️度波之間🈲的競(jìng)🐆争提供了實驗(yàn)證據。此前的掃(sao)♌描隧道譜研究(jiu)表明，CsV3Sb5體系中可(kě)🈲能存在超導電(dian)性與電荷密度(dù)波序相互交織(zhī)而形成的配對(dui)密度波态🏃🏻‍♂️（PDW）。在超(chāo)導轉變溫度之(zhī)上發現的電子(zi)向列序，可以被(bèi)理解成一種🏃‍♀️與(yǔ)PDW相關的交織序(xu)🌈，這一結果也為(wei)🏃🏻‍♂️理解高溫超導(dǎo)💋體中的PDW提供了(le)😍重要線索和思(sī)路。（記者 王利）

來(lái)源：央視新聞