在新的一年到來(lái)之際，化學(xué)化工界重要媒體，美國(guó)化學(xué)會(huì)主辦的《化學(xué)化工新聞》依照慣例，總結(jié)了剛剛過(guò)去的一年中化學(xué)領(lǐng)域所取得的重要成果。筆者特將其中主要內(nèi)容編譯整理如下，以饗讀者。

• 機(jī)器學(xué)習(xí)在化學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用

人工智能逐漸滲透到我們生活的方方面面，這已是不爭(zhēng)的事實(shí)，而人工智能在化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也是化學(xué)家們關(guān)注的焦點(diǎn)。在2018年，多項(xiàng)研究展現(xiàn)了人工智能的一個(gè)分支——機(jī)器學(xué)習(xí)在化學(xué)研究中的潛力。例如麻省理工學(xué)院Heather J. Kulik教授帶領(lǐng)的研究小組利用機(jī)器學(xué)習(xí)鑒別出可以用于傳感器等光電器件的無(wú)機(jī)化合物[1]。美國(guó)SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的研究人員利用機(jī)器學(xué)習(xí)尋找新型合金[2]?；瘜W(xué)企業(yè)Symrise則與信息技術(shù)領(lǐng)域的巨頭IBM合作，利用機(jī)器學(xué)習(xí)尋找新的芳香化合物[3]。

在剛剛過(guò)去的一年，化學(xué)工作者們不僅利用機(jī)器學(xué)習(xí)尋找有價(jià)值的新物質(zhì)，也利用這一技術(shù)來(lái)改進(jìn)現(xiàn)有的理論化學(xué)工具。例如加州理工學(xué)院Thomas F. Miller教授及合作者在2018年發(fā)表的研究表明，機(jī)器學(xué)習(xí)能夠更好地預(yù)測(cè)分子的電學(xué)性質(zhì)[4]。佛羅里達(dá)大學(xué)Adrian E. Roitberg教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)則展示了如何利用機(jī)器學(xué)習(xí)更好地計(jì)算分子間的作用力和能量[5]。

受益于機(jī)器學(xué)習(xí)的不僅是理論化學(xué)工作者，也包括實(shí)驗(yàn)化學(xué)家。例如普林斯頓大學(xué)Abigail G. Doyle教授與默克公司的研究人員合作，利用機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)一種氨基化反應(yīng)的條件進(jìn)行了優(yōu)化[6]。任職于韓國(guó)蔚山科學(xué)技術(shù)大學(xué)和波蘭科學(xué)院的Bartosz Grzybowski則開(kāi)發(fā)出一款名為Chematic的軟件，可以自動(dòng)設(shè)計(jì)化學(xué)合成的方案。測(cè)試表明，對(duì)于同樣的目標(biāo)產(chǎn)物，這款軟件計(jì)算的合成路線并不比已有的方案差。例如對(duì)于某種藥物分子的合成，現(xiàn)有方案通過(guò)7步反應(yīng)達(dá)到24%的總產(chǎn)率，而軟件提供的路線通過(guò)4步合成達(dá)到22%的產(chǎn)率[7]。加拿大多倫多大學(xué)的Alán Aspuru-Guzik教授則開(kāi)發(fā)出一款名為ChemOS的軟件，利用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)完全獨(dú)立自動(dòng)地運(yùn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)[8]。

眾多的突破讓化學(xué)家們對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)的潛力充滿期待，不過(guò)也有一些研究人員對(duì)《化學(xué)化工新聞》表示，目前化學(xué)界對(duì)于人工智能的熱情有些過(guò)高，適當(dāng)降降溫也不是壞事[9]。

相關(guān)論文和報(bào)道：

[1] Jon Paul Janet et al. The Journal ofPhysical Chemistry Letters, 2018, 9, 1064-1071

[2] Fang Ren et al. Science Advances, 2018,4, eaaq1566

[3] https://cen./analytical-chemistry/big-data/Symrise-IBM-use-AI-fragrance/96/i45

[4] Matthew Welborn et al. Journal ofChemical Theory and Computation, 2018, 14, 4772-4779

[5]https://cen./physical-chemistry/computational-chemistry/Machine-learning-offer-chemists-fast/96/i34

[6] Derek T. Ahneman et al. Science, 2018,360, 186-190

[7] TomaszKlucznik et al. Chem, 2018, 4,522-532

[8]https://cen./physical-chemistry/computational-chemistry/New-software-run-lab-future/96/i13

[9]https://cen./physical-chemistry/computational-chemistry/machine-learning-overhyped/96/i34

• 尋求塑料污染問(wèn)題的解決方案

廢棄塑料引發(fā)的白色污染一直是困擾人類的大問(wèn)題。在2018年，這一問(wèn)題繼續(xù)成為監(jiān)管部門(mén)、科研人員和商業(yè)機(jī)構(gòu)關(guān)注的熱點(diǎn)。新年伊始，中國(guó)政府宣布限制塑料垃圾的進(jìn)口，這迫使習(xí)慣于將廢舊塑料送到中國(guó)處理的歐美國(guó)家不得不采取一系列新的舉措應(yīng)對(duì)塑料引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題。例如在2018年，歐盟做出承諾，到2030年，歐洲國(guó)家塑料包裝材料的回收利用率將從現(xiàn)在的30%提高到55%[10]. 歐盟還準(zhǔn)備禁用10種一次性塑料制品[11]。

塑料回收中的一個(gè)老大難是聚苯乙烯的回收。聚苯乙烯經(jīng)常用作餐具或者包裝材料。由于其輕質(zhì)且容易沾染食物殘?jiān)忍攸c(diǎn)，聚苯乙烯很難通過(guò)常規(guī)的機(jī)械回收進(jìn)行再利用。在2018年，多家企業(yè)聯(lián)手，通過(guò)裂解、溶劑溶解等新型手段來(lái)對(duì)聚苯乙烯進(jìn)行回收，希望能夠提高這一重要塑料的回收率[12]。

在2018年，學(xué)術(shù)界對(duì)于解決白色污染也做出了不少貢獻(xiàn)。來(lái)自加州大學(xué)爾灣分校的華人科學(xué)家關(guān)志斌（音）開(kāi)發(fā)出一種新型熱固性塑料。傳統(tǒng)的熱固性塑料只能一次性使用，不能被反復(fù)加工，因此造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，而這種新型熱固性塑料由于特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)，在高溫下可以再次成型，無(wú)疑有助于破解熱固性塑料回收的難題[13]。

來(lái)自美國(guó)科羅拉多州立大學(xué)的華人科學(xué)家陳有賢（音）則致力于解決熱塑性塑料回收中存在的問(wèn)題。與熱固性塑料不同，熱塑性塑料理論上可以被無(wú)限次地再加工，因此可以實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)使用。但實(shí)際上在回收過(guò)程中，熱塑性塑料會(huì)逐漸發(fā)生降解，導(dǎo)致機(jī)械性能下降。針對(duì)這一問(wèn)題，陳教授帶領(lǐng)的研究小組開(kāi)發(fā)出一種新型塑料，它的性能與常見(jiàn)的熱塑性塑料相仿，但獨(dú)特之處在于在特定的條件下可以完全分解為對(duì)應(yīng)的單體，這些單體隨后可以重新聚合得到塑料[14]。這樣一來(lái)，塑料的機(jī)械性能就可以在反復(fù)回收中保持穩(wěn)定。

科羅拉多大學(xué)陳有賢教授開(kāi)發(fā)的新型塑料能夠在適當(dāng)?shù)臈l件下完全降解為單體，從而避免了現(xiàn)有塑料回收中的一些問(wèn)題

相關(guān)論文和報(bào)道：

[10]https://cen./articles/96/i12/-fantastic-plastic-Europe-ready.html

[11] https://cen./environment/pollution/Europe-ban-single-use-plastics/96/i23

[12] https://cen./business/start-ups/New-ventures-try-again-recycle/96/i20

[13] William A. Ogden and Zhibin Guan,Journal of The American Chemical Society, 2018, 140, 6217-6220

[14] Jian-Bo Zhu et al. Science, 2018, 360,398-403

• 揭開(kāi)固體催化劑的秘密

固體催化劑在化工生產(chǎn)中扮演著不可替代的角色，然而這些催化劑究竟是如何起作用的，我們很多時(shí)候仍然不清楚。如果能夠更好地了解固體催化劑的作用機(jī)制，我們就有可能開(kāi)發(fā)出更加高效的催化劑，從而為節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境做出貢獻(xiàn)。而在剛剛過(guò)去的一年中，不少研究人員正是循著這個(gè)思路取得了可喜的成績(jī)。

2018年與催化有關(guān)的一項(xiàng)重要研究來(lái)自過(guò)氧化氫的生產(chǎn)。作為重要的氧化劑、漂白劑和消毒劑，過(guò)氧化氫每年的產(chǎn)量高達(dá)近500萬(wàn)噸。目前使用的過(guò)氧化氫的生產(chǎn)工藝步驟多且能耗大。人們一直希望能夠直接通過(guò)氫氣和氧氣的反應(yīng)來(lái)得到過(guò)氧化氫，但二者直接反應(yīng)的產(chǎn)生卻是水。

德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院的研究人員利用X射線吸收光譜來(lái)觀察鉑的納米顆粒如何催化氫氣與氧氣的反應(yīng)。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氫氣與氧氣的比例在0.5-2.0之間時(shí)，氫氣會(huì)將金屬鉑轉(zhuǎn)化為氫化鉑的α形態(tài)，后者能夠催化過(guò)氧化氫的生成。但如果氫氣與氧氣的比例進(jìn)一步增加，鉑會(huì)與氫氣形成β形態(tài)的氫化鉑，最終反應(yīng)產(chǎn)物為水[15]。根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)，他們大大提高了將氫氣與氧氣直接轉(zhuǎn)化為過(guò)氧化氫的產(chǎn)率。

鉑納米顆粒（左）和兩種不同形式的氫化鉑（中、右）

另一種重要的化工原料醋酸也成為催化領(lǐng)域研究人員的關(guān)注對(duì)象。全球醋酸年產(chǎn)量約1400萬(wàn)噸，目前的生產(chǎn)工藝需要使用高達(dá)1000oC的高溫。美國(guó)堪薩斯大學(xué)的華人學(xué)者陶峰（音）帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)將金屬銠的離子填充到沸石這種多孔材料的微觀孔洞中，由此得到的催化劑僅僅需要150oC的溫度，就可以將甲烷、一氧化碳和氧氣轉(zhuǎn)化為醋酸。這種催化劑如果能夠得到推廣，無(wú)疑可以節(jié)約大量的能源[16]。這一團(tuán)隊(duì)隨后還發(fā)現(xiàn)，基于銠的催化劑能夠在室溫條件下將甲烷和過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化為醋酸，從而為這一重要化工產(chǎn)品的生產(chǎn)提供了另一條思路。

相關(guān)論文和報(bào)道：

[15] Manuel Selinsek et al. ACS Catalysis,2018, 8, 2546-2557

[16]Yu Tang et al. Nature Communications,2018, 9, 1231

• 新研究為失聰患者帶來(lái)希望

2018年也見(jiàn)證了聽(tīng)力恢復(fù)領(lǐng)域的新進(jìn)展。在2017年年末，來(lái)自哈佛大學(xué)的研究人員利用目前風(fēng)頭正勁的基因編輯技術(shù)CRISPR-Cas9成功地在小鼠中防止了由于基因突變導(dǎo)致的聽(tīng)力受損[17]，從而為這一領(lǐng)域的研究注入活力。在2018年，另一組來(lái)自哈佛大學(xué)的研究人員確認(rèn)，此前研究中被編輯的基因，其編碼的蛋白質(zhì)TMC1在感受聽(tīng)覺(jué)的過(guò)程中起到關(guān)鍵作用，能夠?qū)⒙暡ㄞD(zhuǎn)化為電信號(hào)。在這項(xiàng)研究中，化學(xué)起到了重要的作用。研究人員嘗試對(duì)TMC1進(jìn)行化學(xué)修飾，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種蛋白質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)改變后，脊椎動(dòng)物耳中一種名為毛細(xì)胞的細(xì)胞將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的過(guò)程會(huì)受阻，從而確認(rèn)了TMC1在產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)這一過(guò)程中的作用[18]。業(yè)內(nèi)人士表示，這一進(jìn)展對(duì)于全世界4億聽(tīng)力受損的患者無(wú)遺是大好消息。

同樣是在2018年，來(lái)自美國(guó)圣祖德兒童研究醫(yī)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，一些小分子化合物能夠治療小鼠的聽(tīng)力損傷[19]。雖然這一研究主要是關(guān)注于治療抗癌藥順鉑引起的聽(tīng)力受損，但業(yè)內(nèi)人士指出，這些化合物或許也可以用于治療由于其它原因喪失聽(tīng)覺(jué)的患者。

來(lái)自美國(guó)圣祖德兒童研究醫(yī)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，一種代號(hào)為AZD5438的化合物能夠保護(hù)小鼠不受抗癌藥順鉑導(dǎo)致的聽(tīng)力損傷

相關(guān)論文和報(bào)道：

[17] Xue Gao et al. Nature, 2018, 553, 217-221

[18] Bifeng Pan et al. Neuron, 2018, 99,736-753

[19] Tal Teitz et al. Journal ofExperimental Medicine, 2018, 215, 1187-1203

• 廉價(jià)太陽(yáng)能電池的性能創(chuàng)下新紀(jì)錄

為了利用廉價(jià)的材料高效地將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，無(wú)數(shù)研究人員一直孜孜以求。在剛剛過(guò)去的一年，這一領(lǐng)域可謂捷報(bào)頻傳。其中主要的突破來(lái)自于近年來(lái)頗為熱門(mén)的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池。這一類太陽(yáng)能電池所依賴的有機(jī)金屬鹵化物具有ABX3化學(xué)通式，晶體結(jié)構(gòu)與鈣鈦礦（CaTiO3）相同，這也就是其名稱的來(lái)由。在2018年6月，由英國(guó)牛津大學(xué)研究人員參與創(chuàng)辦的企業(yè)“牛津光伏”(Oxford PV)宣布，他們將鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池與傳統(tǒng)的晶體硅太陽(yáng)能電池串聯(lián)后得到的太陽(yáng)能電池，其效率經(jīng)獨(dú)立的第三方機(jī)構(gòu)認(rèn)證，高達(dá)25.2%[20]。這一記錄超過(guò)了這兩種太陽(yáng)能電池分別達(dá)到的最高效率。這種太陽(yáng)能電池底部是傳統(tǒng)的晶體硅太陽(yáng)能電池，在其上方是新型的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池。兩種太陽(yáng)能電池的結(jié)合使得整個(gè)裝置能夠吸收利用范圍更寬的太陽(yáng)光。僅僅數(shù)周后，牛津光伏就打破了自己創(chuàng)造的記錄，用同樣類型的串聯(lián)太陽(yáng)能電池達(dá)到27.3%的效率[21]。

由晶體硅太陽(yáng)能電池和鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池串聯(lián)組成的太陽(yáng)能電池

同樣在2018年，我國(guó)研究人員成功在串聯(lián)有機(jī)太陽(yáng)能電池中實(shí)現(xiàn)了17.3%的轉(zhuǎn)化效率。此前有機(jī)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率只能達(dá)到14%，來(lái)自我國(guó)南開(kāi)大學(xué)和國(guó)家納米科學(xué)中心的研究人員通過(guò)理論計(jì)算，找到了更為合適的材料，并將其合成出來(lái)，從而書(shū)寫(xiě)了有機(jī)太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化效率的新紀(jì)錄。相關(guān)論文發(fā)表在頂級(jí)學(xué)術(shù)刊物《科學(xué)》上[22]。

來(lái)自我國(guó)的研究人員利用這兩種新型有機(jī)化合物，成功提高了有機(jī)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率

美國(guó)圣母大學(xué)的太陽(yáng)能電池研究者Prashant V. Kamat表示，2018年太陽(yáng)能電池領(lǐng)域取得的成就著實(shí)令人振奮，但他也同時(shí)指出，無(wú)論是鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，還是有機(jī)太陽(yáng)能電池，穩(wěn)定性仍然是有待解決的問(wèn)題。如果這兩類太陽(yáng)能電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定性能夠得到改善，必將帶來(lái)更多的商業(yè)應(yīng)用。

相關(guān)論文和報(bào)道：

[20] https://cen./energy/solar-power/Perovskite-progress-pushes-tandem-solar/96/i24#

[21] https://www./news/oxford-pv-sets-world-record-perovskite-solar-cell

[22] Lingxian Meng et al. Science, 2018,361, 1094-1098

• 全球氣候變暖：再不采取行動(dòng)就真的來(lái)不及了

2018年10月，政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)（IPCC）發(fā)布報(bào)告稱，為了達(dá)到巴黎協(xié)議確定的將氣溫上升控制在工業(yè)化前水平以上1.5oC以內(nèi)的目標(biāo)，各國(guó)必須采取行動(dòng)。到2030年，二氧化碳凈排放水平必須相比2010年下降45%；到2050年，二氧化碳的凈排放量必須降為零[23]。這意味著我們不僅需要采取措施減少二氧化碳排放，還必須大力發(fā)展碳捕集與封存技術(shù)，將二氧化碳從大氣中移除出去。同年11月，美國(guó)全球氣候變化研究項(xiàng)目(US Global Change Research Program) 發(fā)布了《第四次國(guó)家氣候評(píng)估》的第二卷，其中預(yù)測(cè)了氣候變化給美國(guó)帶來(lái)的災(zāi)難性后果，包括10%的經(jīng)濟(jì)損失[24]。

在過(guò)去的一年中，多項(xiàng)研究還表明，不斷升高的大氣中二氧化碳濃度除了會(huì)導(dǎo)致地表溫度上升，還可能會(huì)帶來(lái)更加復(fù)雜的影響。例如來(lái)自美國(guó)南加州大學(xué)的一項(xiàng)研究表明，氣候變暖會(huì)促進(jìn)海洋中細(xì)菌的固氮能力，這會(huì)使得目前海洋中一些由于缺乏氮元素而貧瘠的區(qū)域變得更有生機(jī)，但對(duì)生態(tài)系統(tǒng)總的影響則不清楚[25]。在此前的研究中，人們已經(jīng)知道大氣中二氧化碳濃度的增加會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物中營(yíng)養(yǎng)含量的下降。來(lái)自哈佛大學(xué)的研究人員據(jù)此進(jìn)行了預(yù)測(cè)，結(jié)果表明，如果保持現(xiàn)有碳排放的增長(zhǎng)趨勢(shì)，到2050年，全球會(huì)有更多的人口遭受營(yíng)養(yǎng)不良[26]。

來(lái)自哈佛大學(xué)的研究人員預(yù)測(cè)了氣候變化導(dǎo)致的營(yíng)養(yǎng)不良的風(fēng)險(xiǎn)的增加

另外值得一提的是，2018年的諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給了美國(guó)耶魯大學(xué)的威廉·諾德豪斯和紐約大學(xué)的保羅·羅默，其中諾德豪斯的獲獎(jiǎng)理由是“將氣候變化整合到長(zhǎng)期的宏觀經(jīng)濟(jì)分析中”，這也體現(xiàn)了氣候變暖問(wèn)題所受到的關(guān)注。

相關(guān)論文和報(bào)道：

[23] https://www./sr15/

[24] https://nca2018./

[25] Hai-Bo Jiang et al. Nature ClimateChange, 2018, 8, 709-712

[26] Matthew R. Smith and Samuel S. Myers,Nature Climate Change, 2018, 8 , 834-839

• 科學(xué)家發(fā)掘微生物與人類健康之間的更多聯(lián)系

在過(guò)去的一年，科學(xué)家們進(jìn)一步發(fā)掘生活在我們體表和體內(nèi)的不計(jì)其數(shù)的微生物與我們健康之間的復(fù)雜關(guān)系。下面列出的是幾項(xiàng)有代表性的工作：

人們一直認(rèn)為，在人體體內(nèi)和皮膚表面生存的微生物對(duì)人體即便不是有益，也至少是無(wú)害的，然而來(lái)自英國(guó)謝菲爾德大學(xué)的一項(xiàng)研究卻改變了這一看法。研究人員在小鼠中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，皮膚表面一種名為藤黃微球菌的細(xì)菌能夠促進(jìn)金黃色葡萄球菌產(chǎn)生感染，甚至已經(jīng)死去的藤黃微球菌同樣能夠帶來(lái)這種促進(jìn)作用[27]。

另外一些研究則關(guān)注抗生素對(duì)于體內(nèi)微生物的干擾。來(lái)自丹麥的研究人員發(fā)現(xiàn)，即便是短期的抗生素使用，腸道內(nèi)某些細(xì)菌仍然需要長(zhǎng)達(dá)六個(gè)月的時(shí)間才能恢復(fù)正常水平[28]。來(lái)自英國(guó)的研究人員則發(fā)現(xiàn)，服用抗生素對(duì)于腸道內(nèi)微生物的干擾會(huì)擾亂巨噬細(xì)胞這種免疫細(xì)胞的正常功能，從而可能導(dǎo)致炎癥的發(fā)生[29]。

不僅服用抗生素會(huì)影響我們體內(nèi)的微生物，遷居到別的國(guó)家也可能會(huì)造成類似的影響。來(lái)自美國(guó)的一項(xiàng)研究表明，那些從東南亞移民到美國(guó)的人，腸道內(nèi)微生物的多樣性會(huì)下降，這可能會(huì)導(dǎo)致肥胖等健康問(wèn)題[30]?？磥?lái)新移民要面對(duì)的不僅有工作、生活上的諸多挑戰(zhàn)，還有健康上的隱患。

相關(guān)論文和報(bào)道：

[27] Emma Boldock et al. NatureMicrobiology, 2018, 3, 881-890

[28] Albert Palleja et al. NatureMicrobiology, 2018, 3, 1255-1265

[29] Nicholas A. Scott et al. ScienceTranslational Medicine, 2018, 10, eaao4755

[30] Panjau Vangay et al. Cell, 2018, 175,962-972

• 測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)的新方法

測(cè)定一種物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)是了解這種物質(zhì)性質(zhì)必不可少的環(huán)節(jié)。長(zhǎng)期以來(lái)，X射線晶體衍射一直是測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但要想用X射線測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)，我們首先必須得到尺寸足夠大的晶體，而這對(duì)于許多物質(zhì)來(lái)說(shuō)絕非易事。由于電子與晶體中原子的作用更強(qiáng)，因此通過(guò)電子衍射，理論上我們可以用更小的晶體來(lái)測(cè)定結(jié)構(gòu)。事實(shí)上，利用電子顯微鏡來(lái)探測(cè)生物大分子結(jié)構(gòu)的技術(shù)在近年來(lái)發(fā)展非常迅速，就在2017年，三位科學(xué)家正是因?yàn)樵谶@一領(lǐng)域的貢獻(xiàn)獲得了當(dāng)年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，但似乎并沒(méi)有人想到用類似的技術(shù)來(lái)測(cè)定小分子的晶體結(jié)構(gòu)。

在2018年，這一被忽視很久的空白終于得到了填補(bǔ)。來(lái)自瑞士保羅謝爾研究所的一個(gè)研究小組，以及來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校和加州理工學(xué)院的研究人員，分別獨(dú)立地報(bào)道了利用電子衍射來(lái)測(cè)定小分子化合物的晶體結(jié)構(gòu)[31, 32]。與X射線衍射相比，電子衍射所需的晶體尺寸更小——X射線晶體衍射通常要求晶體尺寸至少達(dá)到5微米，而對(duì)于電子衍射來(lái)說(shuō)，晶體尺寸只需100納米就夠了。因此，通過(guò)電子衍射，研究人員可以更好地鑒別那些不易形成較大晶體的物質(zhì)。雖然與X射線晶體衍射相比，利用電子衍射測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)還存在一些局限和待解決的問(wèn)題，但業(yè)內(nèi)人士對(duì)于這一新技術(shù)的前景都充滿信心，相信它將會(huì)為小分子化合物的結(jié)構(gòu)分析書(shū)寫(xiě)新篇章。

電子衍射使得我們可以從尺寸極小的晶體中鑒定出物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。圖中圓孔的直徑約為2微米

相關(guān)論文和報(bào)道：

[31] Tim Gruene et al. Angewandte ChemieInternational Edition, 2018, 57, 16313-16317

[32] Christopher G. Jones et al. ACSCentral Science, 2018, 4, 1587-1592

• 破解電子煙風(fēng)行的原因

根據(jù)美國(guó)政府統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)，電子煙在青少年中愈發(fā)流行，其中一家名為Juul的公司生產(chǎn)的電子煙尤為受歡迎。調(diào)查表明，Juul品牌的電子煙之所以受歡迎，主要?dú)w功于產(chǎn)品獨(dú)特的設(shè)計(jì)以及香煙口味，不過(guò)美國(guó)波特蘭州立大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，化學(xué)也是一個(gè)重要的原因。

研究人員利用核磁共振分析了不同電子煙產(chǎn)品其液體中游離堿形式的尼古丁和質(zhì)子化形式的尼古丁的比例，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Juul品牌的電子煙中游離堿形式的尼古丁含量最低，而這種形式的尼古丁吸入后會(huì)對(duì)喉嚨造成刺激。這應(yīng)該是Juul牌電子煙更受青睞的原因[33]。

目前許多電子煙還被用來(lái)供使用者吸入大麻二酚(CBD)。大麻二酚是醫(yī)用大麻中重要的成分，目前在美國(guó)大多數(shù)州都被允許治療失眠、疼痛等癥狀。美國(guó)弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)的研究人員Justin L. Poklis接到報(bào)料稱，某些電子煙中的大麻二酚不純。通過(guò)使用質(zhì)譜手段，他和同事在一些含有大麻二酚的電子煙中發(fā)現(xiàn)了一種名為5F-ADB的合成大麻素。據(jù)報(bào)道，這種物質(zhì)能夠影響人的精神狀態(tài)。這一研究小組還在某些電子煙產(chǎn)品的大麻二酚中發(fā)現(xiàn)了常被濫用的止咳藥物右美沙芬[34]。業(yè)內(nèi)人士表示，如果這些物質(zhì)是生產(chǎn)廠家有意添加進(jìn)去的，那將會(huì)是一個(gè)危險(xiǎn)的信號(hào)。