我國首次在超冷原子分子混合氣中合成三原子分子

　　中國科學技術大學潘建偉(wei) 、趙博等與(yu) 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，向基於(yu) 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。該成果2月10日發表於(yu) 《自然》。

　　量子計算和量子模擬具有強大的並行計算和模擬能力，不僅(jin) 能夠解決(jue) 經典計算機無法處理的計算難題，還能有效揭示複雜物理係統的規律，從(cong) 而為(wei) 新能源開發、新材料設計等提供指導。利用高度可控的超冷量子氣體(ti) 來模擬複雜的難於(yu) 計算的物理係統，可以對複雜係統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。

　　超冷分子將為(wei) 實現量子計算打開新思路，並為(wei) 量子模擬提供理想平台。但由於(yu) 分子內(nei) 部的振動轉動能級複雜，通過直接冷卻的方法來製備超冷分子非常困難。超冷原子技術的發展為(wei) 製備超冷分子提供了一條新途徑。人們(men) 可以繞開直接冷卻分子的困難，從(cong) 超冷原子氣中利用激光、電磁場等來合成分子。從(cong) 原子和雙原子分子的混合氣中合成三原子分子，是合成分子領域的重要研究方向。

　　中國科學技術大學研究小組在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，三原子分子束縛態的能量和散射態的能量趨於(yu) 一致，同時散射態和束縛態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(wei) 合成三原子分子提供了新機遇。

　　在該項研究中，中國科學技術大學研究小組和中國科學院化學所研究小組合作，首次成功實現了利用射頻場相幹合成三原子分子。在實驗中，他們(men) 從(cong) 接近絕對零度的超冷原子混合氣出發，製備了處於(yu) 單一超精細態的鈉鉀基態分子。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和三原子分子的束縛態耦合在一起。他們(men) 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，並測量了Feshbach共振附近三原子分子的束縛能。這一成果為(wei) 量子模擬和超冷化學的研究開辟了一條新道路。

　　我國科學家建立蛋白質從(cong) 頭設計新方法

　　中國科學技術大學劉海燕教授、陳泉副教授團隊基於(yu) 數據驅動原理，開辟出一條全新的蛋白質從(cong) 頭設計路線，在蛋白質設計這一前沿科技領域實現了關(guan) 鍵核心技術的原始創新，為(wei) 工業(ye) 酶、生物材料、生物醫藥蛋白等功能蛋白的設計奠定了堅實的基礎。相關(guan) 成果北京時間2月10日發表於(yu) 《自然》。

　　蛋白質是生命的基礎，是生命功能的主要執行者，其結構與(yu) 功能由氨基酸序列所決(jue) 定。目前，能夠形成穩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不能滿足工業(ye) 或醫療應用需求時，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(cong) 頭設計的代表性工作主要采用RosettaDesign——使用天然結構片段作為(wei) 構建模塊來拚接產(chan) 生人工結構。然而，這種方法存在設計結果單一、對主鏈結構細節過於(yu) 敏感等不足，顯著限製了設計主鏈結構的多樣性和可變性。

　　中國科學技術大學相關(guan) 團隊長期深耕計算結構生物學方向的基礎研究和應用基礎研究。施蘊渝院士是國內(nei) 這一領域的開拓者。劉海燕教授、陳泉副教授團隊十餘(yu) 年來致力於(yu) 發展數據驅動的蛋白質設計方法。該團隊首先建立了給定主鏈結構設計氨基酸序列的ABACUS模型，進而發展了能在氨基酸序列待定時從(cong) 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，能夠突破隻能用天然片段來拚接產(chan) 生新主鏈結構的限製，從(cong) 而顯著擴展從(cong) 頭設計蛋白的結構多樣性，甚至設計出不同於(yu) 已知天然蛋白的新穎結構。“SCUBA模型+ABACUS模型”構成了能夠從(cong) 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(cong) 頭設計方法，並與(yu) 之互為(wei) 補充。在論文中，團隊報道了9種從(cong) 頭設計的蛋白質分子的高分辨晶體(ti) 結構，其中5種蛋白質具有不同於(yu) 已知天然蛋白的新穎結構。

　　審稿人認為(wei) ，這項工作中提出的方法具有足夠的新穎性和實用性；從(cong) 頭設計蛋白質具有挑戰性，本工作中6種不同蛋白質的高分辨率設計是一項重要成就，證明這種方法運行良好。

　　中國學者在籠目超導體(ti) 中發現新型電子向列相

　　中國科學技術大學陳仙輝、吳濤和王震宇等組成的團隊，近日在籠目超導體(ti) CsV3Sb5中發現一種新型電子向列相。該發現不僅(jin) 為(wei) 理解籠目結構超導體(ti) 中電荷密度波與(yu) 超導電性之間的反常競爭(zheng) 提供了重要實驗證據，也為(wei) 進一步研究關(guan) 聯電子體(ti) 係中與(yu) 非常規超導電性密切相關(guan) 的交織序提供了新的研究方向。相關(guan) 成果2月10日發表於(yu) 《自然》。

　　電子向列相廣泛存在於(yu) 高溫超導體(ti) 、量子霍爾絕緣體(ti) 等電子體(ti) 係，與(yu) 高溫超導電性之間存在緊密聯係，被認為(wei) 是一種與(yu) 高溫超導相關(guan) 聯的交織序。探索具有新結構超導材料體(ti) 係，從(cong) 而進一步研究超導與(yu) 各種交織序的關(guan) 聯是當前領域的一個(ge) 重要研究方向，其中一類備受關(guan) 注的體(ti) 係為(wei) 二維籠目結構。理論預測二維籠目體(ti) 係可呈現出新奇的超導電性和豐(feng) 富的電子有序態，但長期以來缺乏合適的材料體(ti) 係實現其關(guan) 聯物理，籠目超導體(ti) CsV3Sb5的發現為(wei) 該方向的探索提供新的研究體(ti) 係。

　　陳仙輝團隊在前期研究中已成功揭示該體(ti) 係中麵內(nei) 三重調製的電荷密度波態，以及電荷密度波與(yu) 超導電性在壓力下的反常競爭(zheng) 關(guan) 係。

　　在此基礎上，團隊結合掃描隧道顯微鏡、核磁共振以及彈性電阻三種實驗技術，發現體(ti) 係在進入超導態之前，三重調製電荷密度波態會(hui) 進一步演化為(wei) 一種熱力學穩定的電子向列相，並確定轉變溫度在35開爾文左右。新型電子向列相具有Z3對稱性，在理論上被three state Potts模型所描述，因而又被稱為(wei) “Potts”向列相。有趣的是，這種新型電子向列相近期在雙層轉角石墨烯體(ti) 係中也被觀察到。

　　這一成果不僅(jin) 在籠目結構超導體(ti) 中揭示了一種新型電子向列相，也為(wei) 理解這類體(ti) 係中超導與(yu) 電荷密度波之間的競爭(zheng) 提供了實驗證據。此前的掃描隧道譜研究表明，CsV3Sb5體(ti) 係中可能存在超導電性與(yu) 電荷密度波序相互交織而形成的配對密度波態（PDW）。在超導轉變溫度之上發現的電子向列序，可以被理解成一種與(yu) PDW相關(guan) 的交織序，這一結果也為(wei) 理解高溫超導體(ti) 中的PDW提供了重要線索和思路。

　　（總台記者 王利）