光阴荏苒，科学在路上。
2023-2024年度，世界顶尖科学家协会（WLA）的科学家们孜孜以求，在各自领域持续深耕，始终处于研究前沿，引领重大基础或应用突破。
由WLA智库研究部整理出品，世界顶尖科学家论坛公众号分“生命科学与医学”、“化学合成与材料”、“能源科学与生物多样性”三篇，介绍WLA顶尖科学家在2023年的重大研究突破。
能源是通向未来的钥匙，科学界一直在探索可再生清洁能源的生产、利用、储存等方式。在今天推送的能源科学与生物多样性篇中，多位科学家提供了新的解决方案。
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超分子组装实现具有近乎一致光致发光的蓝色和绿色卤化物材料
具有高光致发光量子产率（PLQY）的蓝光和绿光是固态照明和彩色显示研究的前沿领域。研究表明，鉴于卤化物钙钛矿结构的离子性质和高化学可调性，可以探索用于发光应用。
然而，卤化物八面体的孤立性质会影响它们的光电特性，鉴于此，美国加州大学伯克利分校杨培东等提出了一种通用的冠醚辅助的四价金属八面体的超分子组装方法。利用卤化铪（Hf）和卤化锆（Zr）八面体簇的超分子组装，展示了一种超分子组装策略，可实现具有超高 PLQY 的卤化物钛矿蓝绿发光体。具体来说，（18C6@K）2HfBr6 发出的蓝色光接近统一（96.2%）PLQY，而（18C6@K）2ZrCl4Br2 发出的绿色光PLQY为82.7%。而具有蓝色和绿色发射的粉末也与三维打印技术高度兼容。
卤化物钛矿构筑块催化剂的超分子组装方法进一步研究了超分子组装功能材料的合成和表征，为该领域的实质性进展奠定了基础。
Reference:https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi4196
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钙钛矿大佬强强联合，迎来多项重要成果
2023年洛桑联邦理工学院光子学与界面实验室Michael Grätzel团队联合多伦多大学Edward H. Sargent团队，在钙钛矿太阳能电池（PSCs）领域实现了多项重大突破，为PSCs商业化开发出更优秀的材料与生产技术。
PSCs认证效率最近已达26.1%，但最高PCE（太阳能转换效率）器件尚未达到运行稳定性，其受限原因在于空穴传输层中存在的p型掺杂剂破坏了湿度和热稳定性。倒置PSC利用未掺杂的空穴选择性触点提供了一种解决方案。Grätzel团队与Sargent团队，共同开发了一种保形自组装单层（SAM），并设计了一种共吸附策略使磷酸均匀分布在光管理纹理基底。经测试，倒置PSC准稳态PCE为24.8%，并在加速老化测试中达到运行稳定态，其PCE超过了24%。纹理基底上的膦酸吸附工程为高效、稳定的PSC提供了广阔的应用前景，有望惠及其他需要光管理的光电设备。
PSCs因其高功率转换效率和低成本溶液加工而备受关注，但确保其在高温下的稳定性一直是一个挑战。联合团队在一项新的研究中，发现通过使用氟化苯胺（一类用于制药、农用化学品和材料科学的化合物）可以最大限度地减少PSC在高温下的降解。通过在PSC“界面钝化”的步骤中添加氟化苯胺，可以防止渐进配体插层，从而将倒置结构PSC的准稳态功率转换效率提升至24.09%，并提高其稳定性。
Reference:
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06745-7
https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.adi4107
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合成科学新突破：卡宾转移化学与生物合成的完全整合
生物合成是一种环保、可再生的方法，可以用于生产广泛的天然和新型天然产物。然而，生物学可用的反应为数不多，导致能生产的产品范围更窄。比较典型的反应之一——卡宾转移反应，虽已证明可在细胞中进行并用于生物合成，但因需要添加外源性卡宾供体和非天然辅因子才能实现，极大地阻碍了高性价比的工艺放大。
2019年沃尔夫化学奖得主、加州大学伯克利分校的John Hartwig等人展开了高水平研究，通过在链霉菌中表达生物合成基因簇来生产α-双重键二氮甲酰基乙酸酯卡宾前体，并用于环丙烷化另一种细胞内产生的苯乙烯。同时，这项研究建立了一个可扩展的微生物平台，用于进行细胞内非生物学卡宾转移反应，使一系列天然和新型天然产物的功能化成为可能，为开发更加环保、可持续的生产方法提供了新思路。
Reference:https://www.nature.com/articles/s41586-023-06027-2
在2023世界顶尖科学家论坛上，Hartwig教授亲赴论坛，在“前沿讲堂”（合成与催化前沿I）中隆重介绍了该最新成果。
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2023重磅：11篇Science齐发！全球50个科研机构合作之Zoonomia项目新进展
现今的生物多样性是经过45亿年进化的结果，而生物多样性大多是由基因突变造成的。通过不断突变以适应环境变化的个体，才具备生育下一代的权利。
Zoonomia Project是由来自麻省理工学院、哈佛大学等机构的科学家牵头的一个大型国际研究项目，自2006年搜集样本，对数百种哺乳动物的基因组序列开展测序，和对测序结果进行解读和系统比较，旨在从分子、种群和物种水平的变化，揭示人类和其他哺乳动物的基因组的演化发展，及不同基因组在哺乳动物中的关键功能、突变导致的疾病风险等。
2023年4月28日，《自然》杂志以封面专刊的形式发表了Zoonomia项目的系列报道，包括11篇研究论文和2篇专家评论。在论文中，来自全球50个科研机构的上百位研究人员构建了现今最大的哺乳动物比较基因组数据集，包含240种有胎盘哺乳动物的全基因组资源。
其中2011年沃尔夫农业奖得主、加州大学戴维斯分校Harris Lewin教授也参与了多篇论文的联合研究。
Reference:
https://zoonomiaproject.org/
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl8189
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn3943
科学撰稿： 羽 佳
编 辑：秣 马
佳 莹
责 编：小 文