Хуан Касадо Кордон, профессор физической химии в Университете Малаги, считает графен — бесконечный слой атомов углерода — одним из величайших открытий за последние 20 лет благодаря его "уникальным свойствам", таким как высокая электрическая и теплопроводность или его большая гибкость, а также сопротивление. Эти качества становятся исключительными, как он объясняет, с недавним открытием, состоящим в объединении двух слоев этого материала — билинейного графена.

Исследователи из Университета Малаги под руководством Касадо Кордона и из Университета Комплутенсе под руководством профессора Назарио Мартина сделали еще один шаг вперед и создали беспрецедентную молекулярную модель двухслойного графена, способного управлять вращением, что, в свою очередь, позволяет контролировать проводимость и достигать "потенциально впечатляющих полупроводниковых свойств.

В результате получилась новая модель молекулы двухслойного графена. "Разрабатывая ковалентно связанные молекулярные нанографены, мы можем имитировать поиск магического угла между графеноподобными листами, благодаря которому достигается полупроводимость, ключевое свойство, например, при создании транзисторов, основных блоков компьютеров", - объясняет этот ученый с факультета естественных наук. Это открытие было

Повышенная эффективность и долговечность.

Кроме того, разработанная в Университете Малаги модель позволяет формировать ионные связи между органическими молекулами — когда один атом доминирует над другим в процессе разделения заряда, в то время как подавляющее большинство изученных до сих пор случаев органических молекул сосредоточено на ковалентных связях.

"Обнаружение метастабильного и долговременного состояния вещества с помощью переноса электронов - это уникальный случай взаимодействия молекул углерода", - говорит Касадо Кордон, который добавляет, что это уникальный пример "квантово-механической" молекулы с электростатической связью, которая при желании может быть "доквантовой" или "классической" из-за его кулоновский характер.

Таким образом, данное исследование закладывает основы для создания искусственных молекул, способных имитировать эффективность фотосинтетических процессов — преобразование световой энергии в электростатическую, а затем в химическую — поскольку спроектированный билинейный нанографен, в результате передачи электронов, воспроизводит биологические молекулы, участвующие в фотосинтезе, что позволит разработать специально созданные искусственные фотогальванические приложения.

Исследование "Синтез цвиттерионных двухслойных спиронанографенов с открытой оболочкой" проводилось более шести лет при участии ученых с факультета физической химии Университета Малаги Самары Медины, которые взяли на себя экспериментальную часть, и Даниэля Аранды, отвечающего за теоретическое моделирование процесса переноса заряда.

Кроме того, исследование проводилось при сотрудничестве международных лабораторий из Японии и Сингапура, а также исследователей Комплутенсе Университета Мадрида под руководством профессора Назария Мартина.

Публикация взята с сайта: https://www.nature.com/articles/s41557-025-01810-2

Представьте себе, что вы можете управлять магнетизмом чистого вещества, не прибегая к легированию или добавлению дефектов! Именно это произошло с исследовательской группой, возглавляемой профессором Чун-Йол Ю из DGIST. Они успешно индукцировали ферромагнетизм в оксиде ванадия, удивительном соединении, которое ранее было известно своей странной способностью переходить из металла в изолятор в зависимости от температуры.

Загадка оксида ванадия (VO)

Оксид ванадия — это тот материал, который, казалось, всегда оставлял ученых в недоумении. Хотя его электрические свойства были тщательно изучены, магнитные свойства оставались почти неизведанными. Обычное поведение VO можно охарактеризовать как антиферромагнитное или парамагнитное, что создавало некоторые ограничения в его использовании в магнитных приложениях. Однако, как показало это новое исследование, все изменилось!

Команда решила проверить, сможет ли чистый оксид ванадия проявить ферромагнитные свойства, просто изменив степень окисления ионов ванадия. Вместо того чтобы добавлять примеси или изменять структуру, они начали с тонких слоев металлического ванадия, постепенно увеличивая концентрацию кислорода и создавая пленки с различными уровнями окисления.

И, о чудо! Результаты показали четкую зависимость: чем ниже степень окисления, тем более pronounced (выраженным) было ферромагнитное поведение. Ферромагнетизм проявлялся в тех областях, где сосуществовали ионы ванадия в разных степенях окисления — например, ванадий (III) и ванадий (IV). Это стало настоящим откровением!

Работа группы подкреплена предсказаниями теории функционала плотности (DFT), что подтверждает их эмпирические данные и добавляет еще больше уверенности в их результаты. Ранее считалось, что для создания ферромагнетизма в оксиде ванадия необходимы экзогенные факторы, такие как легирование. Это новое открытие меняет правила игры и открывает новые горизонты для науки о материалах.

Профессор Ю резюмировал: «Мы подтвердили, что смешанное валентное состояние ионов ванадия играет критическую роль в генерации ферромагнетизма, который можно тонко настроить через контроль окисления.» Эта работа не только расширяет наши знания о оксиде ванадия, но и может служить основой для создания новых магнитных материалов, необходимых для устройств следующего поколения в области информационных технологий.

Теперь, когда мы можем контролировать магнитные свойства материалов с помощью простой настройки окисления, двери для новых технологий открыты шире, чем когда-либо прежде!

Исследователи создали молекулярную наноклетку, способную эффективно улавливать основную массу per- и полифторалкильных соединений (PFAS), присутствующих в воде, и превосходящую по эффективности традиционные методы фильтрации с использованием активированного угля. Эта миниатюрная система фильтрации, основанная на органическом нанопористом материале, специально разработанном для избирательного захвата PFAS, удалила 80–90% этих веществ из сточных и грунтовых вод соответственно, при этом практически не оказывая негативного воздействия на окружающую среду.

Исследование проведено учёными Университета Буффало и опубликовано в журнале ACS ES&T Engineering.

PFAS — это химические соединения, которые иногда называют «вечными химикатами». Они широко применяются в производстве пищевой упаковки, антипригарных покрытий и других изделий. PFAS крайне устойчивы к разложению и чрезвычайно трудно выводятся из водных источников.

Согласно данным исследований, воздействие PFAS может вызывать широкий спектр неблагоприятных последствий для здоровья, включая снижение фертильности, задержки в развитии у детей и повышенный риск развития некоторых видов рака. Безопасное и эффективное удаление PFAS из грунтовых, сточных и других водных источников остаётся национальной задачей.

Молекулярные наноклетки ранее рассматривались как перспективные кандидаты для удаления загрязнителей, включая PFAS. Их прочная структура позволяет захватывать, удалять и химически обезвреживать опасные вещества, такие как PFAS и другие. Кроме того, по мнению авторов исследования, такие наноклетки потенциально способны фильтровать вредные газы из воздуха.

В ходе работы учёные синтезировали наноклетки из органических соединений, известных как порфирины. Ранее уже было показано, что порфириновые наноклетки успешно удаляют из воды красители, антибиотики, инсектициды и вещества, нарушающие гормональный баланс человека.

Далее исследователи проверили способность своих наноклеток поглощать 38 различных видов PFAS, включая GenX — распространённый компонент антипригарных покрытий и других материалов. Результаты показали, что наноклетки удаляют до 90% PFAS из грунтовых вод и до 80% — из необработанных сточных вод.

Органические молекулярные наноклетки также значительно превзошли по эффективности активированный уголь, особенно при очистке необработанных сточных вод. Как отмечают исследователи, активированный уголь и другие методы очистки, такие как ионообменные смолы и обратный осмос, слабо взаимодействуют с PFAS, а также отличаются высокой стоимостью, сложностью обслуживания и значительным энергопотреблением по сравнению с наноклетками.

«Порфириновые наноклетки представляют собой потенциально практичное решение проблемы удаления PFAS», — отмечает Сэми Эль-Шалл, директор программы в отделе химии Национального научного фонда США. — «Этот материал можно производить в промышленных масштабах, а структуру клеток модифицировать так, чтобы удалять исключительно PFAS, не затрагивая другие компоненты воды».

Учёные из Исследовательской больницы Святого Иуды разработали новые лекарственные структуры, которые избирательно нацеливаются на CYP3A4, один из наиболее критически важных белков CYP. Структурные данные, полученные в ходе этой работы, предоставляют дорожную карту для будущих разработчиков лекарств, позволяя лучше оценивать лекарственные взаимодействия и избирательно нацеливаться на белки CYP. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

CYP3A4 расщепляет лекарства, применяемые для лечения различных заболеваний, включая противораковый агент "Паклитаксел" и терапевтическое средство против COVID-19 "Нирматрелвир". Ингибиторы CYP3A4 часто применяются совместно, чтобы уменьшить его влияние. К таким ингибиторам относится "Ритонавир", который комбинируется с "Нирматрелвиром" в препарате Paxlovid для лечения лёгкой формы COVID-19. Однако такие ингибиторы CYP3A4 часто воздействуют и на сходный, но отличающийся CYP3A5 из-за общих характеристик двух белков, таких как большие и разнообразные связывающие участки, а также на другие непреднамеренные CYP.

Если не учитывать этот факт, непреднамеренное ингибирование CYP3A5 и других CYP может иметь серьёзные последствия.

«Когда используется не выборочный ингибитор CYP3A, чтобы поддерживать эффективность препарата, метаболизируемого CYP3A4, ненужное ингибирование других CYP приведёт к опасному повышению уровня препаратов в плазме, метаболизируемых непреднамеренными CYP», — отметил ведущий автор исследования Таошен Чен, доктор философии, PMP, из Департамента химической биологии и терапевтики Святого Иуды.

Чтобы удовлетворить потребность в более избирательных ингибиторах CYP3A4, исследователи провели высокопроизводительный скрининг, сократив 9299 кандидатов до панели из трёх структур ингибиторов, которые обеспечивают избирательное и мощное ингибирование CYP3A4.

Структурные исследования выявили ключевую петлю в связывающем кармане
Учёные использовали рентгеновскую кристаллографию для изучения механизма их селективности. Структурное сравнение между CYP3A4 и CYP3A5 показало наличие петли на конце белка CYP3A5 (его C-терминус), которая действует как физический барьер.

«У CYP3A5 более узкий связывающий карман, что препятствует связыванию ингибиторов CYP3A4», — пояснил Чен.

Используя эту информацию, исследователи оптимизировали структуру ингибитора, чтобы максимизировать селективность и мощность. Один из оптимизированных ингибиторов, SCM-08, продемонстрировал 46-кратное различие в ингибировании CYP3A4 по сравнению с CYP3A5 и избегает взаимодействия с другими белками CYP, которые вовлечены в непреднамеренное связывание существующих ингибиторов CYP.

SCM-08 может стать ключевой отправной точкой для разработки ещё более избирательных ингибиторов CYP3A4.

«Наша цель — улучшить мощность, сохраняя при этом селективность наших ингибиторов, избирательно нацеленных на CYP3A4», — добавил Чен. «Эти соединения являются отправными точками для достижения этой цели, что теперь возможно благодаря структурной основе селективности, которую мы раскрыли».

Соавторами исследования стали Цзинхэн Ван, Стэнли Нитианантам, Серхио Чай и Ён-Хван Чжун из Святого Иуды. Другими авторами исследования являются Лэй Ян, Хан Вэ Онг, Ён Ли, Ифань Чжан и Дарси Миллер из Святого Иуды.