近日，北京化工大学于乐教授课题组在国际知名期刊Science Advances上发表题为“Atomic Sn incorporated subnanopore-rich hard carbon host for highly reversible quasi-metallic Li storage”的最新研究成果。该成果聚焦商业酯类电解质中锂金属电池副反应严重这一挑战，成功设计制备出一种单原子锡掺杂的富亚纳米孔碳球载体（Sn/CS@SC），为高安全、长寿命锂金属电池提供了全新设计思路，有望加速商业化进程。金属锂因其极高的理论比容量和极低的氧化还原电位，被认为是下一代高性能锂电池负极材料的最佳选择。然而，枝晶生长、体积变化和副反应降低了库仑效率（CE）和稳定性，限制了其应用。近年来，研究者们提出多种策略来优化锂载体材料，如优化电解质、构建人工界面层和设计三维碳载体。其中，三维碳载体可均匀电场、缓解膨胀并提高稳定性，但在商业酯类电解质中其多孔结构易被电解液渗透，导致严重的副反应。硬碳的亚纳米孔具备限域效应，可用于存储准金属态锂（QM-Li）。然而，硬碳的孔结构设计仍是关键挑战，且碳载体需界

3月6日，北京化工大学孙晓明、周道金团队与香港城市大学刘彬教授团队合作，揭示了耦合波动性可再生能源的电解（海）水过程中制氢阴极存在的氧化与腐蚀等问题，并基于此提出了原位构建多层钝化结构以抵抗停车工况下阴极的氧渗透，为解决碱性电解槽和阴离子交换膜电解槽耦合波动性能源的瓶颈难题提供了新方案。相关成果以“10,000小时稳定的间歇碱性海水电解（10,000-h-stable intermittent alkaline seawater electrolysis）”为题，发表在《自然》（Nature）杂志上。北京化工大学2022级硕士生沙琪昊及已毕业博士生王士元为本文的共同第一作者，北京化工大学为第一完成单位。图 间歇水/海水电解循环下阴极的氧化和腐蚀示意图（A），定量分析阴极在停车工况下的氧化电位（B，C），启停后球差电镜图（D，E）及电极间歇电解稳定性测试（F） 由可再生能源电力（绿电）驱动电解水被认为是可持续生产“绿氢”、实现双碳目标的重要方式。但目前主流的碱性电解水技术存在稳定性差、与可再生能源衔接难的挑战。可再生能源具有间歇性、波动性和随机性的特点，研究团队发现，耦合波动性可再生能源

微生物细胞工厂是生物制造的核心，但目前面临异源生物合成途径效率低的挑战。酶对底物的选择性差以及细胞资源在生长和生产间分配不平衡是共性关键瓶颈。芳香酯类化合物在香精、香料、化妆品、药品、食品和饮料工业中有着广泛的应用。植物提取是目前生产该类化合物的主要方式，但在植物中较低的含量，导致大规模获取困难。化学合成的芳香酯被打上了“人造香料”的标签，不受市场认可。构建微生物细胞工厂利用可再生原料合成芳香酯是最有前景的替代方法，但该类化合物在微生物中的合成效率低，目前缺乏高效的生物合成平台。2024年12月5日，我校袁其朋教授和王佳教授在《Nature Chemical Engineering》发表题为“A bacterial platform for producing aromatic esters from glycerol”的研究论文，开发了可高效生产多种芳香酯的微生物合成平台。为解决酶选择性差导致副产物积累这一挑战，解析了关键酶羧酸还原酶（Car）对底物分子的识别机制，建立了重塑底物通道控制酶选择性的方法，改造后的酶合成目标产物的效率仍然维持100%，但丧失了合成副产物的能力。为了克服细

在微生物的世界里，细菌和噬菌体之间的斗争犹如一场没有硝烟的“军备竞赛”绵延至今，它们相互拮抗，在漫长的进化历程中不断演变。为了抵御噬菌体的侵染，细菌进化出多种抗噬菌体防御系统如CRISPR-Cas系统等，而反过来，噬菌体“魔高一丈”，编码众多以Anti-CRISPR（Acr）蛋白为代表的反防御蛋白。2023年2月，我校冯越课题组曾与加州大学旧金山分校Joseph Bondy-Denomy课题组合作在Cell杂志发文报道噬菌体反防御蛋白Acb2（Anti-CBASS2）的发现及其作为海绵蛋白吸附信号分子的机制。2024年10月30日，冯越课题组与Joseph Bondy-Denomy课题组再次合作，在Nature在线发表了题为Single phage proteins sequester signals from TIR and cGAS-like enzymes的研究论文，揭示Tad1和Tad2与Acb2均为具有两种不同的结合口袋的“超级海绵”，从而将目前发现的仅有的三个噬菌体海绵蛋白均统一为多结合口袋的“超级海绵”，建立了海绵蛋白研究的新范式。冯越组首先通过体外生化实验对Tad1及

柔性可拉伸电子学在健康监测、人造皮肤等领域具有非常广阔的应用前景，但面临一个重要的瓶颈问题，即器件在实际使用过程中由于反复磨损或损伤，导致性能的衰减和寿命的降低。具有自修复特性的本征可拉伸半导体聚合物为解决上述问题带来了有利的契机，其种类却极其匮乏。目前，研究者主要通过骨架工程和侧链工程两种策略制备自修复、可拉伸聚合物半导体。骨架工程通常会打断聚合物主链共轭性，不利于链内电荷传输；而侧链工程通常会引入大位阻的自修复基团，不利于链间电荷传输，从而阻碍了高性能的自修复可拉伸半导体聚合物的研制。基于此，本工作采用逐步聚合和热转化组合方法，率先提出原位连续氢键工程策略，在聚合物主链中原位引入连续氢键位点，既不破坏聚合物主链共轭性又不引入大体积的侧链，在提升自修复性能与拉伸性能的基础上，同时有利于链内和链间的电荷传输。研究表明，连续氢键单元的规则序列结构有助于形成具有高聚集度、松散多孔的大尺度纳米纤维半导体薄膜，同时改善电荷传输性能，拉伸性能和自愈性。受损器件自愈后的迁移率可恢复到初值的81%，构筑的全拉伸有机场效应晶体管在100%应变下的迁移率高达1.08cm2V-1s-1，是目前报道自修复可

我国自实施“清洁空气行动计划”以来，PM2.5的质量浓度显著下降，大气细颗粒物污染问题得到了显著改善，但是大气二次有机气溶胶和硝酸盐等污染物对PM2.5的贡献却在增加。特别是二次有机气溶胶，由于其成分复杂、来源多样，对人类健康的危害尤为严重，成为大气PM2.5污染的重要问题。然而，目前对二次有机气溶胶的来源和形成途径尚未完全明确，分子水平上对大气二次有机物的认识不足，阻碍了针对大气二次污染物控制措施的制定。图1北京城市地区大气二次有机气溶胶的一次和二次来源 北京化工大学软物质科学与工程高精尖创新中心气溶胶与霾实验室与包括芬兰赫尔辛基大学在内的11家合作单位在北京中心城市地区进行了为期一年的二次有机气溶胶近分子观测（near-molecular observations）。研究人员采用化学电离质谱和气溶胶质谱联用技术，结合正定矩阵因子分解和多元线性回归等数学方法，系统量化了有机气溶胶，特别是二次有机气溶胶的来源。研究结果显示，在冬季，北京有机气溶胶污染主要来源于新鲜的固体燃料排放及其与液相反应产生的二次有机气溶胶。这些二次有机气溶胶可能源于芳香类化合物的非均相化学过程，并在严重灰霾期间

双链核酸的特异性识别是生命科学领域的核心技术，然而该方法的序列局限性以及脱靶效应长期困扰分子诊断、病理成像等关键生物医学技术。尽管美国科学家发现的CRISPR及其核酸系统目前被广泛使用，但其对特定基序的依赖性以及脱靶效应不仅限制了其应用范围，且影响了其生物安全性。目前，各国学者在改进CRISPR及其核酸酶方面展开激烈竞赛，但尚未有新技术能完全解决这一问题。2024年9月18日，我校苏昕教授课题组在《Nature Biotechnology》发表了题为“Bacteriophage λ exonuclease and a 5′-phosphorylated DNA guide allow PAM-independent targeting of double-stranded nucleic acids”的研究论文以及“Targeting double-stranded nucleic acids using the λ Exo-pDNA system”的研究简报，报道了一种来自噬菌体λ外切酶（λ Exo）的新特性，它可以在引导DNA的帮助下特异性靶向双链核酸序列，解决了现有技术的序列限制

2024年9月，我校材料科学与工程学院、有机无机复合材料国家重点实验室于中振/张好斌教授团队以北京化工大学为通讯单位在《Science》上发表题为“Insulating electromagnetic-shielding silicone compound enables direct potting electronics”的研究论文。该研究提出了绝缘电磁屏蔽结构理论模型，打破了传统观念中电绝缘材料难以具备高效电磁屏蔽性能的局限，为绝缘电磁屏蔽聚合物复合材料的设计与应用开辟了新路线。目前，广泛应用的电磁屏蔽材料大多为导电材料，其电磁屏蔽机制主要为内部自由电子与电磁波发生相互作用而产生电磁屏蔽效果。使用传统导电型电磁屏蔽材料对高集成电子设备进行封装时易导致短路问题，常需要复杂的绝缘结构设计，阻碍了电子设备小型化的快速发展。因此，迫切需求开发具有本征绝缘特性的高效电磁屏蔽材料。然而，由于缺乏绝缘电磁屏蔽理论的指导，设计和制备绝缘电磁屏蔽材料面临挑战。基于对聚合物复合材料电磁屏蔽性能实验值与理论值之间的偏差分析，本研究发现复合材料内部除连续导电网络之外，由离散导电填料与聚合物基体所组成的微

CRISPR-Cas系统广泛存在于细菌和古细菌中，是原核生物的一种适应性免疫系统，用来抵御病毒、质粒等外源核酸的侵入。然而在2013年，有研究人员在ICP1噬菌体中发现了I-F型CRISPR-Cas系统。噬菌体的CRISPR-Cas系统相较于细菌CRISPR-Cas系统有何特点尚待研究。 2024年7月8日，我校冯越课题组与清华大学杨茂君课题组合作在Nature Chemical Biology发表了题为“Cas1 mediates the interference stage in a phage-encoded CRISPR–Cas system”的研究长文以及“An alternative mechanism for recruiting Cas2/3 in a phage-encoded CRISPR–Cas system”的研究简报，报道了ICP1噬菌体CRISPR-Cas系统独特的招募Cas2/3降解靶DNA的机制。 本文通过结构生物学、生物化学和噬菌体学等多种手段阐明了ICP1 CRISPR-Cas系统复合物全新的招募Cas2/3的分子机制。首先，他们发现ICP1 Ca

2024年4月，我校有机无机复合材料国家重点实验室的研究人员在Nature Sustainability上发表题为“Water-in-polymer electrolyte with a wide electrochemical window and recyclability”的最新成果。该研究以水的配位结构为核心，从动力学和热力学角度，分析了影响水系电解质电化学窗口的因素，利用“聚合物包水”结构，辅助原位界面钝化，构建了具有低锂盐用量和宽电化学窗口的固态水系电解质，并提出锂盐回收策略，为低成本可持续水系电池的发展迈出重要一步。随着对更高能量密度锂离子电池需求的不断增长，使用易燃有机电解质引发了人们对电池安全性的担忧。一种解决方案是用水系电解质替代有机电解质，其不仅安全，还能降低成本和提高环保性。但水系电解质较窄的电化学窗口，特别是负极侧较高的析氢反应（HER）电位，严重限制了其应用。构筑“盐包水”型高浓度锂盐水系电解质可以扩展电化学窗口至3.2 V以上，然而，过量使用昂贵的锂盐增加了成本和环境负担。一种折衷方案是将有机溶剂引入盐包水电解质，形成局部过饱和锂盐体系，但该方法降低了水含

2024年4月2日，我校化学工程学院、化工资源有效利用国家重点实验室邱介山教授团队以第一通讯单位在美国科学院院刊Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)上发表了题为“Surface atom knockout for the active site exposure of alloy catalyst”的最新成果。

北京时间11月16日，我校化学学院，化工资源有效利用国家重点实验室孙晓明教授、田书博副教授，化工学院有机无机复合材料国家重点实验室庄仲滨教授，以独家通讯单位在国际知名期刊Nature Catalysis上发表了题为“Co(CN)3catalysts with well-defined coordination structure for the oxygen reduction reaction”的最新研究成果。

材料科学与工程学院林艺扬教授课题组与合作者在Nature Chemistry发表仿生细胞的研究进展

高精尖中心气溶胶与霾实验室刘永春教授和马库·库马拉教授及合作单位在《Nature Geoscience》和《Environmental Science & Technology》等期刊发表系列论文