分类： 化学

来源： 《PNAS Nexus》

匹兹堡大学团队通过计算机模拟设计出一种新型化学机械网络系统，通过酶催化微珠链实现化学信号向机械运动的自主转换。该材料模仿原始生物的神经网结构，当微珠表面发生化学反应时，产生的浓度波会引发流体运动进而驱动材料形变，形成类似蠕虫爬行的连续运动。这种无需电子控制的自驱动系统为软体机器人、自适应材料等领域提供了仿生设计新范式，展现了从简单化学反馈中涌现复杂行为的潜力。

来源：《美国化学会志》

阿卜杜拉国王科技大学团队开发出一种单原子铜修饰的三氧化钨光催化剂，在可见光照射下每小时产生102微摩尔过氧化氢，效率达传统无铜催化剂的17.3倍。该催化剂通过精确调控原子级电子态，有效捕获并激活氧分子，引导氧还原反应优先选择双电子路径（生成H₂O₂）而非热力学更有利的四电子路径（生成水）。该技术为绿色合成过氧化氢（产物仅为水）提供了可持续方案，有望推动燃料电池等清洁能源应用。

来源：《化学工程杂志》

美国宾夕法尼亚州立大学研究团队开发出一种新型传感器，可通过检测呼出气体中的丙酮浓度来诊断糖尿病和前期糖尿病。丙酮是脂肪代谢的副产品，浓度超过1.8 ppm即提示糖尿病。该传感器采用激光诱导石墨烯与氧化锌复合材料，具有高灵敏度和选择性，并能通过防潮膜排除水汽干扰。目前需对着袋口呼气进行检测，未来有望集成至口罩或直接置于鼻下使用，为糖尿病筛查提供低成本、便捷的新方案。

来源：《焦耳》

剑桥大学研究团队开发出一种新型混合装置，将吸光有机聚合物与细菌酶结合，成功利用阳光、水和二氧化碳直接合成甲酸盐，并进一步通过“多米诺”反应制备医药中间体。这种“半人工树叶”模拟光合作用，无需外部电源，首次采用有机半导体作为光捕获组件，避免了传统设计中常见的毒性半导体和化学添加剂。测试显示该装置能持续运行24小时以上，电子利用效率接近完美。这项技术为化学工业“去化石燃料化”提供了创新解决方案，有望成为生产绿色燃料和化学品的基础平台。

来源：《科学》

中美联合团队开发出一种可在室温常压下将混合塑料废物（含PVC）一步转化为汽油组分的方法，效率超95%。该方法利用炼油副产物轻质异烷烃，同步产出盐酸（可回收用于工业）及C6–C12汽油烃，无需预先脱氯或高温处理，能直接处理真实污染塑料混合物，支持复杂废塑料的循环经济转化。

来源：《美国化学会志》

马克斯·普朗克聚合物研究所与剑桥大学合作研究发现，在强电场作用下，水的自发解离反应由熵增而非能量降低主导。通过分子动力学模拟，团队发现电场会使水分子形成高度有序结构，而解离生成的离子会破坏这种有序性，显著增加系统熵值，从而推动反应进行。这一发现颠覆了传统认知——在常规条件下熵会抑制水解离。研究还观察到强电场可使水pH值降至3左右，该机制对理解电化学系统及设计高效水分解催化剂具有重要指导意义。

来源：《美国化学会志》

东京科学大学研究团队开发出一种尖晶石型硫化物半导体(Zn,Mg)Sc₂S₄，该材料可在室温下发射从紫色到橙色的光，并填补了绿色发光效率低的“绿光缺口”。通过化学掺杂调控，该材料可实现n型与p型导电特性切换，导电率跨越9个数量级，为制备pn同质结提供了可能。这种兼具高效光吸收与发光特性的单一材料，为下一代LED、太阳能电池及激光器的发展开辟了新路径。

来源：《化学科学》

通过结合分子动力学模拟与实验，研究人员首次揭示了溶剂萃取过程中镧系元素分离的分子机制。研究发现，较轻的镧系元素（如镧、铕）能与萃取剂分子形成更强键结，而较重元素（如镥）则因空间位阻导致萃取效率下降。水分子通过形成氢键在稳定配合物中发挥关键作用。这一发现颠覆了传统“重稀土更易萃取”的认知，为设计高效、低成本的稀土分离工艺提供了理论基础。

来源：《美国化学会志》

传统理论认为原子内层电子不参与化学反应，但最新量子化学计算发现，碱金属的“半核心电子”在仅几个吉帕斯卡压力（相当于地球深层地壳条件）下即可参与成键。其中铯元素甚至在常压下即存在该现象，比原有理论预测的压力低百万倍。这一发现挑战了化学基础理论，将修正行星内部元素演变模型，并对理解行星形成与宜居性产生深远影响。