斯隆奖得主！师从赵东元/杨培东两位院士，UCLA刘翀Nature Catalysis！

刘翀教授于2008年获得复旦大学化学学士学位，师从赵东元院士，期间开展了介孔材料的相关研究。2008年-2013年，他前往加州大学伯克利分校攻读博士研究生，师从杨培东教授。

2017年，他加入加州大学洛杉矶分校化学与生物化学系，担任助理教授，2023年，转为副教授。

2017年10月，刘翀被美国著名期刊《科学新闻》评选为2017年度10大杰出青年科学家之一。

2020年入选《麻省理工科技评论》“35 岁以下科技创新 35 人”中国区榜单。

2022年荣获美国斯隆奖。

博士论文侧重于利用太阳能合成选择性化学物质开展人工光合作用。他将无机催化剂、半导体纳米材料、甚至具有反应选择性的微生物等多构件整合在一起，创造出高效的功能装置。

在伯克利获得化学博士学位后，作为新加坡南洋理工大学资助的李光耀博士后研究员（Lee Kuan Yew postdoctoral fellow）继续其职业生涯。

他与哈佛大学的 Daniel Nocera 教授和哈佛医学院的 Pamela Silver 教授合作，结合生物学和无机化学的优势，开发了无机/生物混合系统，在太阳能驱动下固定二氧化碳和氮气，其效率高于自然界的同类系统。这些成果以第一作者/共同一作的身份发表在Science和PNAS上。

第一作者：Xun Guan, Yongchao Xie

通讯作者：刘翀

通讯单位：美国加州大学洛杉矶分校

论文速览

将合成材料与生物机械相结合的混合系统，为可持续和高效的催化提供了机会。然而，材料-生物界面的独特性和涉及多学科知识，要求研究人员从不同领域提出见解。本研究探讨了合成材料与生物机械相结合的混合系统在可持续和高效催化方面的应用。

作者以N₂和CO₂固定为例，讨论了材料-微生物界面的关键信息，同时考虑了对生物杂交体性能有实际影响的物理和生物科学的要求。

首先讨论了评估催化性能的价值和注意事项，然后反思了材料-生物学界面的相互作用和潜在协同作用，以及对非生物-生物催化基本理解存在的挑战。

图文导读

图1：材料-微生物混合系统的概念图和应用。

图2：以雷达图的形式评估材料-微生物混合体系催化性能的四个主要标准，包括反应计量学、效率、选择性和反应速率，以及稳定性。

图3：材料-微生物界面的基本问题，包括物理接触、电荷转移、通过材料改善的生物相容性或增强的电荷转移的微环境，以及由材料诱导的微生物代谢调控。

总结展望

文章展望了材料-微生物催化混合体领域的未来发展，提出了两个研究方向。首先，需要进一步推进对材料-生物学界面的基本理解，利用多学科技术如超分辨率显微镜、瞬态光谱学和多组学方法结合合成生物学，更详细地研究非生物和生物组分之间的时空性、动态和电子/质量传递。其次，进一步加强催化生物混合体的实际应用研究，利用系统级设计实现材料和生物组分之间的反应通量匹配，促进整个催化循环的速率限制步骤。

文献信息

标题：Performance evaluation and multidisciplinary analysis of catalytic fixation reactions by material–microbe hybrids

期刊：Nature Catalysis

DOI：10.1038/s41929-024-01151-2