科学摘要

分类： 化学

  • 利用丰富催化剂低温高效转化甲烷为液态化学品

    来源：《Advanced Functional Materials》

    美能源部布鲁克海文实验室团队发现，二硫化钼催化剂在75℃下可与甲烷、过氧化氢反应，高选择性地生成过氧化甲酯等液态含氧化合物，为甲醇前体。实时X射线光谱揭示催化剂电子趋于活性化，过氧自由基受控驱动反应，催化剂稳定可复用。该方案成本低、耐硫，有望利用废弃井口气，替代贵金属催化剂。

  • 菱方石墨烯中发现多种非常规超导态

    来源： Nature

    MIT团队在天然菱方石墨烯（四至五层）中发现四种不同超导态，其中三种在9特斯拉强磁场下仍能存在，甚至磁场可提升超导转变温度（从55 mK升至90 mK）。该现象颠覆了磁场破坏超导的传统认知，为探索碳材料中的新奇量子行为打开新窗口。

  • 新型光学晶体实现创纪录宽温区近零热膨胀

    来源： Nature Chemistry

    研究通过“部分占据与柔性调控”策略，设计出方钠石笼状晶体，在11 K至893 K（约-262℃至620℃）超宽温区内保持各向同性近零热膨胀，且从深紫外至近红外波段透明，光学稳定性显著优于传统材料。该工作为极端热环境光学器件及宽温区零膨胀材料设计提供了新路径。

  • 纳米限域不本质改变水反应性，压力与表面化学才是关键

    来源： Science Advances

    剑桥等团队通过机器学习模拟发现，纳米限域水的反应性增强主要源于限域层间范德华吸引力产生的数吉帕斯卡内压，而非限域本身。在同等化学势下比较时，限域效应消失。此外，六方氮化硼表面可与解离产物OH⁻成键进一步促进反应，而惰性石墨烯则无此效应。研究为纳米限域化学环境的设计提供了新框架。

  • AI揭示液态水存在两种微观结构

    来源： Nature Physics

    研究团队利用无监督深度学习，分析约7400万个水分子局域构型，发现液态水是致密无序（结构A）与稀疏有序（结构B）两种结构的动态混合物，且二者转化路径随温压条件改变而不同。该研究为长期争议的“两态模型”提供了直接分子级证据，有助于理解水的反常性质。

  • 溶剂分子才是纳米组装的“隐形指挥家”

    来源： 《美国化学会志》

    研究通过多尺度模拟和理论推导，发现纳米颗粒表面配体结晶后产生的强吸引力并非源于配体间范德华力增强，而是溶剂分子在受限纳米间隙中形成分层结构，其振荡性溶剂化力在平行表面时因相干叠加产生巨大引力；但表面仅倾斜2°，不同区域液层挤压与抽出的效应便会相消，使宏观力归零。该机制类似“波形密码锁”，揭示溶剂分子在纳米识别与组装中的主动指挥作用。

  • 研究揭示氧气通过软木塞进入酒瓶的四阶段机制

    来源： Science Advances

    法国团队模拟瓶塞结构，用发光传感器持续18个月监测发现，氧气进入葡萄酒分四阶段：数小时内瓶内气体与液体平衡；数月内软木塞自身气孔缓释氧气（约9个月完成）；约4-15个月软木酚类物质消耗氧气；此后外部氧气持续缓慢渗入。这一过程平衡着葡萄酒成熟与氧化风险，有助于酒庄根据酒种和预期陈年时间选择合适瓶塞。

  • 计算框架从130万分子中筛出CO₂电还原高效溶剂

    来源： Cell Reports Physical Science

    石溪大学团队结合物理模拟与机器学习，筛选130万种候选分子，锁定6种新型溶剂（5种环醚和1种腈类），可高效溶解CO₂并加速反应。研究揭示分子结构“设计规则”，并将数据开源至COSMIC数据库，供全球研究者用于清洁能源器件开发，为CO₂转化利用提供新路径。

  • 低速慢热工艺造出超强合金

    来源： Science

    澳大利亚莫纳什大学团队颠覆百年合金设计思路，采用较低温度和缓慢加热，让原子自组织形成无缺陷的互联纳米结构。该钛铪钽铌锆合金抗压强度超2吉帕，且兼具韧性，强度为钢的两倍、铝的三倍，远超传统工艺产物。该方法有望用更少元素实现更优性能，推动合金生产更高效、可持续。

  • 数据-理论-实验闭环筛选出高性能钒掺杂二氧化钌酸性析氧催化剂

    来源： Angewandte Chemie International Edition

    东北大学与华东理工大学团队提出催化剂筛选新策略：先分析718种催化剂数据，再结合理论模型从20种候选掺杂剂中选出钒（V）掺杂二氧化钌。实验证实少量钒掺杂可促进去质子化并稳定Ru活性位点，显著提升酸性析氧反应效率，耐久性和活性均远超商业RuO₂。该方法有望加速绿色氢能催化剂的理性设计。