Fe熔体与硅酸盐熔体间H同位素分馏的第一性原理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    41903019
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    27.0万
  • 负责人：
    高才洪
  • 依托单位：
    中国科学院地球化学研究所
  • 学科分类：
    D0301.同位素地球化学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Significant H isotope fractionation may exists between Fe and silicate melts during early Earth core-mantle segregation processes. This would produce a profound impact on the water content and H isotope composition of the mantle and the core. Therefore, accurately estimating H isotope fractionation factor between core and mantle can provide vital data for studying water content and isotope composition of Earth. However, there are no work have studied H isotope fractionation between metal and silicates. Considering about this, this project is going to combine first principle molecular dynamics and periodic boundary calculations to predict H isotope fractionation between Fe and silicate melts. At the same time, the effects of temperature, pressure and melt composition will be properly studied. The results will provide important data for estimating water content and H isotope composition of the core, and also provide important isotope constraints on tracing the origin of Earth’s water.
在地球早期核-幔分异过程中，Fe熔体与硅酸盐熔体间可能发生明显的H同位素分馏，这对地幔和地核H同位素组成及含水量有着深远的影响。因此，精确地预测核-幔分异过程中H同位素的分馏系数能够为研究地球同位素组成及水含量等重大科学问题提供重要的基础数据。然而，目前H在金属相与硅酸盐相之间的同位素分馏数据是缺失的，尚未有任何研究工作发表。因此，本项目拟利用第一性原理分子动力学方法结合周期性计算方法预测H在Fe熔体与硅酸盐熔体间的平衡同位素分馏，并充分的考虑温度、压力及熔体成分对同位素分馏的影响。研究结果将为估测地核H同位素组成以及水含量提供重要的基础参数，并且能为示踪地球水来源提供重要的同位素数据约束。

结项摘要

H同位素分馏已经被广泛的应该许多地学研究当中，如俯冲带脱水过程、甲烷成因研究等。近年来，许多研究表明H可能是组成地核的最重要的轻元素之一。因此，研究核幔分异过程中的H同位素分馏对研究地球早期岩浆洋演化有着重要的意义。然而，H同位素分馏的理论计算一直是计算地球化学领域的一个难点。本课题利用第一性原理分子动力学以及路径积分分子动力学计算了金属相和硅酸盐相在高温高压下的H同位素分馏系数。我们的结果表明在在高温下，H同位素分馏受非谐效应的影响很小。此外，在核幔分异的温度压力条件下，金属相和硅酸盐相间存在着明显的H同位素分馏（~50‰）。如此巨大的分馏表明在核幔分异过程中，轻的H同位素将倾向于进入地核，而重的D同位素将残留在地幔。核幔两个源区间存在着巨大的D/H比值的差异，这个结果对我们研究地球的水循环，水来源等重大科学问题有着重要的指示意义。

项目成果

期刊论文数量（3）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Density Functional Theory Calculations of Equilibrium Mo Isotope Fractionation Factors among MoOxS4–x2– Species in the Aqueous Phase by the ONIOM Method
采用ONIOM方法密度泛函理论计算水相中MoOxS4-x2-物种之间的平衡Mo同位素分馏因子
  • DOI：
    10.1021/acsearthspacechem.2c00268
  • 发表时间：
    2022-12
  • 期刊：
    ACS Earth and Space Chemistry
  • 影响因子：
    3.4
  • 作者：
    He Yuyang;Gao Caihong;Wei Wei;Liu Yun
  • 通讯作者：
    Liu Yun
First-principles calculations of equilibrium bromine isotope fractionations
平衡溴同位素分馏的第一性原理计算
  • DOI：
    10.1016/j.gca.2021.01.010
  • 发表时间：
    2021-03
  • 期刊：
    Geochimica et Cosmochimica Acta
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Gao Caihong;Liu Yun
  • 通讯作者：
    Liu Yun
Path-integral molecular dynamics predictions of equilibrium H and O isotope fractionations between brucite and water
水镁石和水之间平衡 H 和 O 同位素分馏的路径积分分子动力学预测
  • DOI：
    10.1016/j.gca.2023.02.004
  • 发表时间：
    2023-02
  • 期刊：
    Geochimica et Cosmochimica Acta
  • 影响因子：
    5
  • 作者：
    Gao Caihong;Zhang Yining;Liu Qi;Yang Yuhong;Liu Yun
  • 通讯作者：
    Liu Yun

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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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