 1 美国明尼苏达大学发明出突破性工艺 用树和草生产可再生汽车轮胎 2017年2月8日,美国明尼苏达大学介绍了其带领的研究团队所发明的一项新技术，可以用树木和草作为原料生产汽车轮胎。这一过程可能使轮胎生产行业转向使用可再生资源，对数十亿美元的轮胎行业产生重大影响。  传统的汽车轮胎主要由石油基原料制成，并不是环境友好材料。近十年来，轮胎行业的一个主要创新方向就是生产生物质衍生的异戊二烯替代传统轮胎原料。大部分的尝试集中在发酵技术，然而，已经证明微生物对异戊二烯的生成比较困难，通过完全生物过程对其的制备没有成功。 美国明尼苏达大学可持续聚合物中心的研究人员们在美国国家科学基金会的支持下，集中研究了一种以生物质（包括草、树木和玉米衍生糖）为源头生产异戊二烯的新工艺。这种新方法首先将生物质来源的糖由微生物发酵生成中间体——衣康酸（itaconic acid）；而后将衣康酸与氢气反应生成甲基四氢呋喃，在这一步骤中，研究团队通过使用一种独特的金属-金属组合高效催化剂，对此步骤进行了优化；最后，甲基四氢呋喃通过脱水生成异戊二烯，研究团队在这一步骤中实现了工艺突破，通过团队发现的P-SPP（Phosphorous Self-Pillared Pentasil）催化剂，得到了高达90%的催化效率。这三个步骤的结合实现了生物质来源异戊二烯的有效生产。研究人员表示，P-SPP这种新型的含磷沸石固体酸催化剂，其性能令人惊讶，它所表现的卓越催化效率是使可再生异戊二烯生产变得可行的原因。  ▲步骤二、步骤三化学式（图片来自文献） 该研究的相关科研成果刊录在了近期的ACS Catalysis（《ACS催化剂》）杂志上，该技术已经被明尼苏达大学申请专利，相关技术许可可通过该校的商业化办公室获得。 2 美国宾夕法尼亚大学开发出 新型多功能二维材料二碲化钨  2017年2月9日，美国宾夕法尼亚大学研究团队首次合出了单层三个原子厚的独特二维材料二碲化钨，该成果发表在了二维材料（2-D Materials）杂志上。 当人们想到二维材料时，可能会第一时间想到石墨烯。石墨烯的一个最重要的性质是它是零带隙半导体，既可以表现出金属性，也可以表现出半导体性。但是二维材料还可以具有其它的很多属性，比如它们中的一些具有绝缘性，另一些可以发光，还有一些具有磁性。宾夕法尼亚大学艺术与科学学院物理教授A.T. Charlie Johnson说：“石墨烯只是石墨烯，它只能做石墨烯可以做的。如果你想要具有基于二维材料的功能系统，这意味着你想要具有我们知道的所有不同物理性质的二维材料。 二维材料具有拓扑电子态的能力是一个由宾夕法尼亚大学物理学教授Christopher H. Browne发现的现象。在这项新研究中，A.T. Charlie Johnson和物理学教授James Kikkawa、研究生Carl Naylor以及William Parkin成功制备了单层二碲化钨，并测量了其性能。研究人员认为二碲化钨具有其它二维材料没有的拓扑电子态。这意味着它可以有许多不同的特性，而不是只有一个。 Johnson说：“因为二碲化钨只有三个原子厚，它的原子可以以不同的方式排列。研究员们预测其中一种排列方法可以提供拓扑性质。”研究人员使用化学气相沉积法成功生长了这种材料。他们使用热管炉将含有钨的碎片加热至适当的温度，然后引入含碲的蒸气。“通过寻找恰当的条件以及好运的帮助，这些元素将发生化学反应并结合形成单层（三个原子厚）二碲化钨。”Johnson说。虽然这种材料在空气中会极快地降解，但是该论文的第一作者Carl Naylor想出了保护材料的方法，以便在它被破坏之前进行研究。 研究人员还发现该材料生长在矩形微晶中，而不是像其它材料生长在三角形微晶中。Jonhnson说：“这反映了材料的矩形对称性，它们具有不同的结构，所以它们往往以不同的形状成长。”虽然研究仍处于起步阶段，研究人员还没能够生产出连续的薄膜。他们希望继续进行实验以证明该材料具有它们预测的拓扑电子性质。 Johnson说：“科学家们想要使用二维材料实现尽可能多的物理性能，拓扑电子态是一个新的现象，并且很有趣，所以很多人一直在试图用二维材料实现它们。我们成功创造了被预测具有拓扑电子态性能的材料，在这个意义上，我们已经向这个领域的一个大目标迈进了一步。” 3 日本产综研开发出可稳定储存 中分子、高分子的纳米胶囊  2017年2月7日，日本产业技术综合研究所（以下简称“产综研”）功能化学研究部门界面材料组组长增田光俊、主任研究员龟田直弘共同开发出十余种可封装肽、蛋白质等中分子或高分子的纳米胶囊（内径5～40nm）。将化合物装入内径与其大小相适应的纳米胶囊内可使化合物孤立，从而抑制团聚或缔合，保持化合物结构与功能的稳定。 近年来，肽、蛋白质等中分子（分子量：数千～数万）和高分子（分子量：数万～数十万）作为医药品、功能性化妆品的有效成分以及工业用酵素等引起了关注，为此急需一些技术可以稳定保护这些化合物，例如将其封入胶囊内等，以实现化合物的存储和运送。但是，目前在该领域已实现实际应用的纳米胶囊脂质体（liposome）虽然在低分子领域显现出了优秀的存储和运送功能，但是对于中分子和高分子来说，由于其会吸附至等量纳米胶囊的外表面，所以很难进行高效封装。而且，脂质体的空间大小很难在数纳米级别进行控制。 此次产综研的研究团队开发的纳米胶囊仅用氨基酸、糖、脂肪酸即可简便合成，与传统纳米胶囊相比工艺极少，易量产。而且，还可通过改变水溶液的pH值来控制化合物的封装与释放。 该纳米胶囊可稳定保持大分子量化合物的功能，有望应用于功能性化妆品、工业用酵素、生物医药品等领域。 |
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