摘要：Computational design of proteins is a relatively new field, where scientists search the enormous sequence space for sequences that can fold into desired structure and perform desired functions. With the computational approach, proteins can be designed, for example, as regulators of biological processes, novel enzymes, or as biotherapeutics. These approaches not only provide valuable information for understanding of sequence-structure-function relations in proteins, but also hold promise for applications to protein engineering and biomedical research. In this review, we briefly introduce the rationale for computational protein design, then summarize the recent progress in this field, including de novo protein design, enzyme design, and design of protein-protein interactions. Challenges and future prospects of this field are also discussed.

摘要：通过异质结构可以将不同电化学性质的电极材料人为地进行设计组合实现优势互补,这一方法为储能材料的未来发展提供了广阔前景.本文中,我们通过一步自发相分离策略,实现了SnO_(2)包封于无定形Nb_(2)O_(5)中的特殊异质结构.嵌入型反应负极Nb_(2)O_(5)充当合金型负极SnO_(2)的反应容器和快速离子传输层,空间上限制了Sn原子的迁移并增强了反应动力学.此外,我们在SnO_(2)/Nb_(2)O_(5)界面处发现了强化学相互作用,使得Nb_(2)O_(5)封装层即使在500次充放电循环后仍能牢固包封在SnO_(2)核的表面.这种异质结构材料作为锂离子电池负极表现出高循环稳定性,在2 Ag^(-1)的大电流下循环1000次后容量为626 mAhg^(-1)(容量保持率为85%),同时在8 Ag^(-1)的电流下容量仍可保持在339.9 mAhg^(-1),展现出良好的倍率性能.

摘要：DNA modified nanoparticles(Au NPs) are an established and widely used type of nucleotide sensor. We sought to improve the design by applying short rigid DNA duplexes near the surface of the Au NPs forming a so called double-anchored Au NP sensor, and compared it with other conventional DNA modified Au NPs. The improved design exhibited higher assembly efficiency, and consequently increased its sensitivity to target DNA.

摘要：氯 e6-pHLIP ss -AuNRs,金使nanorod具有感光性结合包含 pH (低)有给予细胞外的 pH 的一张二硫化物契约的插入肽( pHLIP )( pH e )-driven 肿瘤指向能力，成功地为光力学的 bimodal 和 photothermal 治疗被开发了。在这 bimodal 治疗，氯 e6 (Ce6 ) ，第二代的 photosensitizer (PS ) ，被用于光力学的治疗(太平洋夏季时间) 。金 nanorods (AuNRs ) 作为 Ce6 的 nanocarrier 和 quencher 为 photothermal 治疗(PTT ) 并且也被用作一个过高热代理人。pHLIPss 作为一根驾驶 pHe 的指向探针被设计在低 pH 在癌症房间提高 Ce6 和 AuNRs 的累积。在 Ce6-pHLIP ss -AuNRs, Ce6 接近并且由 AuNRs 熄灭了，引起小太平洋夏季时间效果。当暴露了到正常生理的 pH 时 7.4， Ce6-pHLIP ss -AuNRs 泛泛地与房间膜联系。然而，曾经暴露了到酸的 pH 6.2， pHLIP 活跃地插入到房间膜，和 conjugates 是进房间的 translocated。当这发生时， Ce6 由于二硫化物与 AuNRs 分开细胞内部的谷胱甘肽(GSH ) 引起的契约劈开，和汗衫氧在光之上为太平洋夏季时间被生产照耀。作为单个 PTT 代理人，另外， AuNRs 能由提高的浸透和保留(EPR ) 效果在肿瘤提高 PS 的累积。因此由我们的数据显示了当暴露了到酸的 pH 时， Ce6-pHLIP ss -AuNRs 能为癌症治疗完成 synergistic PTT/PDT bimodality。

摘要：由于广泛可调的机械性能和多重感应功能,离子皮肤被认为是模拟人体皮肤功能的最具吸引力的候选材料.然而,目前报道的离子皮肤大多数缺乏对太阳光谱的管理能力以及对人体皮肤的光学保护作用.特别是长期暴露在太阳光下的皮肤很容易被紫外线辐射和红外光引起的过热损伤.本研究使用限域聚合的方法,开发了一种温敏性的导电聚合物水凝胶离子皮肤.这种离子皮肤无需复杂的制备技术,不仅能够以国际莫尔斯电码的形式实现光学伪装的人机无线对话,还可以对全太阳光范围内的光谱进行调控,并具有强韧的机械性能.我们相信,该离子皮肤的设计灵感也将启发其他具有可定制功能的智能可穿戴器件的发展.

摘要：高效圆偏振发光材料在传感、光学器件、不对称合成等领域有着广泛的应用,设计和制备圆偏振发光材料引起了人们的广泛关注.然而,构筑具有高发光不对称因子的圆偏振发光材料仍然是一个挑战.这里,我们制备了一种手性超分子组装金属大环,该超分子组装金属大环可以通过分子间铂···铂相互作用诱导逐级自组装促进圆偏振光的放大.值得注意的是,超分子组装金属大环显示出高的发光不对称因子以及较强的圆偏振光信号,而其对应的组装配体没有显示出圆偏振光信号.通过紫外-可见吸收光谱和发射光谱、核磁共振氢谱、扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜、粗粒化分子动力学模拟和含时密度泛函理论计算等手段对圆偏振光放大的机理进行了研究.该研究展示了第一例基于铂···铂相互作用驱动的逐级自组装策略制备的高效圆偏振发光材料.

摘要：开发具有良好的催化性能和稳定性的析氢反应(HER)和析氧反应(OER)的电催化剂对水分解产氢的商业化起着关键作用.本文通过简单、可扩展的腐蚀配位方法,将金属氢氧化物和金属有机骨架(MOF)组成的二维-三维(2D-3D)纳米结构原位装饰在泡沫Ni Fe (Pt-Ni Fe PBA)上.所设计的特殊形态有利于在电催化过程中提供丰富的活性位点、优化反应途径和加速传质.因此,合成的Pt-Ni Fe PBA在1 mol L;KOH中HER和OER在10 m A cm^(-2)时具有29和210 m V的过电位.值得注意的是,在10 m A cm^(-2)时该催化剂仅需21 m V即可驱动1 mol L;KOH海水,并具有出色的稳定性.此外,将合成的Pt-Ni Fe PBA用作双功能电催化剂时,只需1.46和1.48 V即可以达到10 m A cm^(-2).此外,间歇性的可持续能源,如热能、风能和太阳能可以为该水分解器提供动力.

摘要：异质结构工程在高效全解水催化剂方面具有突出的应用前景.然而,生产廉价高效的双功能电催化剂仍然是一个巨大的挑战.因此,我们受构树启发,通过一种简单的方法在泡沫镍基体上合成了高催化活性和稳定性的Co_(9)S_(8)@CoNi_(2)S_(4)/NF异质结.该过程包括NiCo层状双氢氧化物在泡沫镍基体上的原位生长和原位衍生ZIF-67,并伴随S原子掺杂.所获得的Co_(9)S_(8)@CoNi_(2)S_(4)/NF多维度异质结包括一维纳米线、二维纳米片和纳米颗粒.优化的Co_(9)S_(8)@CoNi_(2)S_(4)/NF中硫含量为10%,在1.0 mol L^(-1) KOH溶液中,电流密度为10 mA cm^(-2)时,具有优异的电催化活性,其析氢和析氧过电位分别为68和170 mV,优于最近报道的过渡金属基电催化剂.该催化剂优异的催化性能主要归因于CoNi_(2)S_(4)与Co_(9)S_(8)之间较强的界面耦合、多维结构以及定制电子结构优势.密度泛函理论表明,Co_(9)S_(8)和CoNi_(2)S_(4)之间的界面优化了多个中间体的吸附,进一步促进了水裂解动力学.本工作为高效异质结构工程催化体系的设计提供了一种通用的方法.

摘要：本文设计并合成了一种新型喹喔啉类聚合物给体PBQ8,其在喹喔啉单元上具有正辛基侧链,与先前报道的PBQ5(异辛基侧链)具有相同的聚合物骨架结构.与PBQ5相比,PBQ8表现出更强的分子间相互作用和更好的分子堆积.当其与聚合物受体PY-IT共混时,基于PBQ8:PY-IT的全聚合物太阳能电池表现出远高于PBQ5:PY-IT器件效率,其能量转化效率为17.04%,这是目前全聚合物太阳能电池中的最高效率之一.结果表明,聚合物给体的侧链工程是进一步提高全聚合物太阳能电池光伏性能的有效途径.

摘要：传统电化学高级氧化技术存在有机物降解效率不高、能耗大的弊端,并且平板式电极表面存在滞止边界层,严重限制了传质过程.本工作中,我们首先通过水热方法将一维Co_(3)O_(4)纳米针状阵列结构原位负载于金属钛膜电极,低压电场下,实现难降解有机物的去除,其中:对于苯酚的去除率可达≥99%,化学需氧量(COD)和总有机碳(TOC)去除率分别为99.5%和92.5%,电流效率为88.7%,能耗仅为0.061 kW h(kg COD)^(-1).Co_(3)O_(4)纳米针的阵列式膜电极可以提供更多的CoOOH活性位,增强电场强度,而且其穿透式流体模式导致强化对流,可以明显地改善电催化反应过程的传质,因而提高膜电极的催化效率,降低能耗.最后,我们设计了H型电催化膜反应器,耦合阴极的析氢反应,降解有机物的同时制备纯氢,极大地提高了电极和膜反应器的效率.