手性无机材料的三维电子晶体学结构研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21873072
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0305.结构化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Chiral inorganic materials have attracted great interests due to their unique asymmetric structures and material properties, which would open new horizons in many potential applications such as optical devices, pharmacy, catalysis, metamaterials, etc. The crystal structure of these chiral inorganic materials and their formation mechanisms involved in the synthesis are crucial issues in understanding their chemical and physical properties. This raises the bar in terms of the structural characterisation and extends a real challenge to the scientific community to fully understand the crystal structures and the chiral arrangements. However, the structural characterisations of these chiral inorganic materials are very challenging and new methods employing the three-dimensional electron crystallography need to be developed. In this proposal, we will focus on the electron crystallographic structural solution of these materials based on our previous research results, including (i) Various metal, metal oxides with different chiral structures, including the crystal with twisted lattice or screw dislocations, chiral stacking of nanocrystals, etc., will be selected and synthesised. (ii) The detailed structural study of these materials will be performed by electron crystallography from both reciprocal space and the real space. Two new techniques, the three-dimensional electron diffraction tomography and the atomic resolution electron tomography, will be applied to the materials to reveal the crystal structures and the chiral features, including structural relationship, epitaxial intergrowth and defects, will be studied thoroughly. (iii) The formation mechanisms of these chiral inorganic materials through the interaction between organic template and the inorganic species will be studied experimentally. Finally, a facial analytical method will be developed to reveal the geometrical and structural features of the materials and feed back to the new synthesis for creating novel functional materials. This project could provide significant opportunities in various research areas and open new horizons in chiral materials, nanotechnology and electron crystallography.
手性无机材料由于独特的理化特征引起了广泛关注,深入理解其晶体结构及形成机理对其性质和应用有着关键作用。然而这类材料的结构解析存在很大困难,限制了新材料的开发和应用。本课题拟在前期基础上,对手性无机材料开展电子晶体学结构研究。(1)选取具有非手性空间群的金属、金属氧化物等无机材料体系,制备具有不同手性结构的系列材料;(2)发展结构解析方法,分别从倒易空间和正空间进行三维电子晶体学研究,通过三维电子衍射重构获取材料三维倒易空间的衍射信息,通过原子分辨断层成像解析晶体的原子排布与扭转关系,分析其晶体结构、手性关系、扭转缺陷等。(3)揭示不同类型模板单元导向相应手性结构的机制,探讨结构变化规律、形成机理,建立晶体扭转的几何学和晶体学模型及快速易行的三维复杂结构分析方法,研究结构与性能的关系并反馈新的合成。本研究对于手性科学、纳米化学和晶体学具有重要理论价值,并将为新材料的表征和应用打下良好基础。

结项摘要

手性结构及手性材料由于其独特的理化特征引起了广泛关注,深入理解手性无机材料的晶体结构及形成机理对其性质和应用有着关键作用。然而,手性无机材料的结构解析存在很大困难,在很大程度上限制了新材料的开发和应用。本项目针对手性无机材料的电子晶体学结构解析展开研究,通过电子晶体学解析出系列手性无机材料的结构;建立了快速易行的手性无机材料三维结构的分析方法,取得了一系列创新性研究成果:.(1)发展了手性无机结构的电子晶体学结构解析方法。根据手性介观结构无机材料结构特征的不同,实现了通过倾转样品使得同一样品不同区域分别对正晶带轴,通过选区电子衍射或傅立叶变换图谱测量不同区域的倾转方向和倾转角来计算样品手性信息的方法;对于纳米晶堆积形成的多级手性结构,通过摩尔纹/双重衍射分析或建立结构模型并模拟电镜照片来确认样品的手性结构。.(2)提出了基于三维电子衍射重构解析手性无机结构的新方法,基于倒易空间调制的电子衍射花样与正空间晶体结构对应关系以及相应的衍射数据处理与计算方法来同步求解无机晶体的多级手性结构信息。即手性无机材料的一级手性扭转可以通过三维倒易空间点阵中衍射点的强度分布形状来揭示,而主衍射点及其周围卫星衍射点的关系代表了纳米晶体堆叠的二级螺旋手性,根据衍射点变化和相应的样品测量长度即可精确计算出手性材料的扭转方向、螺距、多级手性等信息。.通过以上方法,解析了系列具有不同组成、不同性能的手性无机材料的晶体结构及介观尺度组装方式,揭示了不同材料的组装机理和形成机制,阐明了手性无机材料组装形式与其手性各向异性的构效关系。项目执行期间,共发表标注本项目资助的SCIE论文17篇,项目研究内容在大型国际及国内会议做主题报告2次,邀请报告1次。参与项目学生博士研究生毕业2人,在读4人,硕士研究生毕业3人。本项目的实施,将促进电子晶体学方法的发展和新材料的表征应用,对手性科学、纳米科学、化学及材料科学具有重要理论价值。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Spontaneous Chiral Self-Assembly of Achiral AIEgens for AIEgens-Silica Hybrid Nanotubes
用于 AIEgens-二氧化硅杂化纳米管的非手性 AIEgens 的自发手性自组装
  • DOI:
    10.1039/c9cc06873b
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chemical Communications
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Wanning Zhang;Hui Chang;Jing Ai;Shunai Che;Yingying Duan;Lu Han
  • 通讯作者:
    Lu Han
Chiral Mesostructured NiO Films with Spin Polarisation
具有自旋极化的手性介观结构氧化镍薄膜
  • DOI:
    10.1002/anie.202101069
  • 发表时间:
    2021-03-16
  • 期刊:
    ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Bai, Te;Ai, Jing;Che, Shunai
  • 通讯作者:
    Che, Shunai
Chiral mesostructured hydroxide zinc carbonate for enantioseparation in high performance liquid chromatography
用于高效液相色谱对映体分离的手性介孔结构氢氧化物碳酸锌
  • DOI:
    10.1039/d1cc06813j
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Chemical Communications
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Lin Li;Zexi Liu;Lu Han;Shunai Che;Yingying Duan
  • 通讯作者:
    Yingying Duan
Resistance-chiral anisotropy of chiral mesostructured half-metallic Fe3O4 films
手性介观结构半金属 Fe3O4 薄膜的电阻手性各向异性
  • DOI:
    10.1002/anie.202108142
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Angewandte Chemie International Edition
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Bai Te;Ai Jing;Ma Jie;Duan Yingying;Han Lu;Jiang Jingang;Che Shunai
  • 通讯作者:
    Che Shunai
Enantiomeric Discrimination by Surface-Enhanced Raman Scattering-Chiral Anisotropy of Chiral Nanostructured Gold Films
通过表面增强拉曼散射手性纳米结构金膜的手性各向异性进行对映体辨别
  • DOI:
    10.1002/anie.202006486
  • 发表时间:
    2020-06-21
  • 期刊:
    ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Liu, Zexi;Ai, Jing;Che, Shunai
  • 通讯作者:
    Che, Shunai

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基于成本-损失的水资源生态补偿标准测算方法与实证分析——以浙江省开化县为例
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其他文献

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三周期双曲表面的傅里叶构筑及力学性能
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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