(来源：高分子科学前沿) 论高质量学术产出，中国科学技术大学（简称中科大）无疑名列前茅。2021年公布的Nature指数（Nature Index）高校排名中，中科大学术排名位列中国高校第一。在全球学校/机构里，排名第9，在东京大学之后，力压牛津大学。可能你不知道的是，这已经是中科大连续多次蝉联中国高校第一的头衔了。
2022年2月10日，《Nature》一天内连发3篇来自中国科学技术大学的研究论文，在物理和生物等高科技前沿领域实现重大突破！研究成果分别来自中科大微尺度物理科学国家重点实验室和现代物理系潘建伟院士课题组、中科大合肥微尺度物理科学国家实验室陈仙辉教授课题组和中科大生命科学学院刘海燕教授课题组。
1. 潘建伟院士课题组Nature: 首次观察到超冷23Na40K +40K 混合物中三原子分子缔合的证据
近年来，双原子分子的超冷组装在受控化学、超冷化学物理和分子量子模拟方面取得了巨大进展。通过使用冷原子和双原子分子之间的 Feshbach 共振可以在超的混合物中形成三原子分子可以将超冷关联扩展到三原子分子。然而，由于超冷原子-双原子-分子碰撞的复杂性，使用这些共振形成三原子分子、理解其分子自由结合的耦合机制仍然具有挑战性。
鉴于此，中科大微尺度物理科学国家重点实验室潘建伟院士、赵博教授联合中科院化学所白春礼院士课题组首次观察到三原子分子在旋转振动基态的23Na40K 分子和40K 原子之间的Feshbach 共振附近三原子分子关联的证据。研究人员通过使用射频(rf) 场来形成三原子分子，通过射频脉冲来驱动23Na40K和40K 的超冷混合物中的自由结合跃迁，并监测23Na40K 分子的损失。通过观察与射频光谱中的原子损失特征不同的额外损失特征，从23Na40K分子的损失中观察到缔合信号，为三原子分子的形成提供了有力的证据。该工作不仅有助于理解复杂的超冷原子-分子 Feshbach 共振，并可能为制备和控制超冷三原子分子开辟一条新的途径。
文章链接：
Yang, H., Wang, XY., Su, Z.et al.Evidence for the association of triatomic molecules in ultracold23Na40K + 40K mixtures.Nature602,229–233 (2022).
2. 中科大陈仙辉院士课题组Nature：电荷密度波打破Kagome超导体晶格的空间对称性
电子向列性是高温超导体 (HTS) 和量子霍尔系统中普遍存在的一种现象，指的是其旋转对称性被电子自由度自发打破。更引人注目的是，HTS 中的电子向列性表现出与超导性的有趣纠缠，从而产生了复杂的超导配对和相互交织的电子顺序。最近，物理学家们在具有二维钒 kagome 晶格的 AV3Sb5(A = K, Rb, Cs) 超导体中发现了超导性和电荷密度波 (CDW) 之间的不寻常竞争。然而，这些现象是否涉及电子向列性仍然难以捉摸。
鉴于此，中科大合肥微尺度物理科学国家实验室陈仙辉院士、吴涛教授和中科大物理系王震宇教授课题组通过弹性电阻测量、核磁共振 (NMR) 和扫描隧道显微镜/光谱 (STM/S) 的组合，探究了CsV3Sb5中电荷密度波的性质。研究结果发现，CsV3Sb5的kagome晶格中存在电子向列性。通常Kagome 晶格具有六重旋转对称性，这意味着将其旋转 60° 不会改变晶格的形状。因此，任何与该晶格相关的可观测物理量也具有六重对称性。而陈仙辉教授等人的研究表明，电荷密度波打破了这种对称性，这意味着电子沿着晶格中的首选轴移动。这一发现是理解这些化合物中非常规超导性的关键，理解其中电荷密度波相的性质不仅为AV3Sb5超导体的对称性缺失带来了新的见解，还将激发对这些有趣材料的进一步研究。
文章链接：
Nie, L., Sun, K., Ma, W.et al.Charge-density-wave-driven electronic nematicity in a kagome superconductor.Nature(2022).
3. 中科大生科院刘海燕教授课题组Nature: 开辟出一条全新的蛋白质从头设计路线
现有的蛋白质设计方法要么通过参数改变现有结构模块（或模板）之间的相对几何形状，来设计螺旋束或重复蛋白质，要么通过组装现有结构的肽片段来构建新的骨架。然而，这些生成骨架的方法存在设计结果单一、对主链结构细节过于敏感等不足，显著限制了设计主链结构的多样性和可变性，从而减少可设计的蛋白质功能。
鉴于此，中科大生命科学学院刘海燕教授和陈泉副教授团队基于数据驱动原理，开辟出一条全新的蛋白质从头设计路线，在蛋白质设计这一前沿科技领域实现了关键核心技术的原始创新，为工业酶、生物材料、生物医药蛋白等功能蛋白的设计奠定了坚实的基础。研究团队首先建立了给定主链结构设计氨基酸序列的ABACUS模型，进而发展了能在氨基酸序列待定时从头设计全新主链结构的SCUBA模型。理论计算和实验证明，用SCUBA设计主链结构，能够突破只能用天然片段来拼接产生新主链结构的限制，从而显著扩展从头设计蛋白的结构多样性，甚至设计出不同于已知天然蛋白的新颖结构。“SCUBA模型+ABACUS模型”构成了能够从头设计具有全新结构和序列的人工蛋白完整工具链，是RosettaDesign之外目前唯一经充分实验验证的蛋白质从头设计方法，并与之互为补充。
在该工作中，研究团队报道了9种从头设计的蛋白质分子的高分辨晶体结构，其中5种蛋白质具有不同于已知天然蛋白的新颖结构。这充分证实该设计路线可以轻松定制能量功能驱动的骨架采样和优化，以促进对结构空间的广泛探索（通过应用增强的采样技术）和对设计结构的精确控制（通过应用功能-相关限制），从而能够显着扩展可用于从头蛋白质设计的结构多样性和功能。
文章链接：
Huang, B., Xu, Y., Hu, X.et al.A backbone-centred energy function of neural networks for protein design.Nature(2022).
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