1. Nature：中國科學家揭示人類早期胚胎染色體結構動態
在細胞周期的間期，染色質在細胞核內呈層次結構排列，在調控基因表達中具有重要作用。然而，三維染色質結構在人類胚胎發生過程中的動態變化尚不清楚。近日，山東大學陳子江團隊與中科院北京基因組研究所劉江團隊合作，發現CTCF在人類胚胎染色質結構建立中的關鍵作用。研究表明，不同于小鼠精子，人類精子細胞不表達染色質調節因子CTCF，其染色質不包含拓撲關聯域（TADs）。隨著人類受精，TAD結構在胚胎發育過程中逐漸建立。
此外，在2-細胞期，人胚胎中的A/B區化丟失，并在胚胎發生過程中重新建立。值得注意的是，阻斷合子基因組激活（ZGA）可以抑制人類胚胎中TAD的形成，但不能抑制小鼠或果蠅。值得注意的是，CTCF在ZGA之前表達在非常低的水平，然后在觀察到TADs時在ZGA階段高表達。CTCF基因敲除胚胎中TAD的組織明顯減少，提示在ZGA過程中建立TAD需要CTCF的表達。研究人員的結果表明，CTCF在人胚胎發育過程中三維染色質結構的建立中起著關鍵作用。在人類胚胎發育過程中，染色質調節因子CTCF在染色質層次結構的逐步發展中起著關鍵作用。
Xuepeng Chen, Yuwen Ke, Keliang Wu, et al. Key role for CTCF in establishing chromatin structure in human embryos. Nature, 2019.
DOI: 10.1038/s41586-019-1812-0
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1812-0
2. Science: 集成在可擴展半導體器件中的單自旋的電和光控制
碳化硅中的自旋缺陷具有出色的電子自旋相干性和近紅外自旋光子界面的優點，所有這些材料均適用于現代半導體制造。芝加哥大學David D. Awschalom團隊利用這些優勢，將高度相干的單個中性空位自旋集成在商用p-i-n結構中，并制造了二極管來調節缺陷的局部電環境。這些器件可實現確定性的電荷狀態控制和超過850 GHz的Stark頻移調節。
研究表明，電荷耗盡會導致光線寬變窄50倍以上，接近壽命極限。這些結果證明了一種通過設計電氣環境，同時使用經典的半導體器件來控制可伸縮的基于自旋的量子系統，從而緩解固態發射器中普遍存在的光譜擴散問題的方法。
Electrical and optical control of single spins integrated in scalable semiconductor devices，Science，2019
DOI: 10.1126/science.aax9406.
https://science.sciencemag.org/content/366/6470/1225
3. Science: 在時域中直接提取電子-聲子耦合強度的方法
超快光譜學已成為闡明量子材料的微觀描述和動力學性質的重要工具。特別是，通過跟蹤非熱電子的動力學，可以揭示材料的主要散射過程。不列顛哥倫比亞大學D. J. Jones和A. Damascelli團隊提出一種使用時間和角度分辨光發射光譜法（TR-ARPES）在時域中提取電子-聲子耦合強度的方法，進而在石墨中證明了這種方法的可行性。
在石墨中研究了在K點的光注入電子的動力學，檢測了與強耦合光子的發射相對應的量化能量損失過程。研究表明，所觀察到的由聲子散射過程介導的光譜轉移的特征時間尺度允許對特定模式的電子-聲子矩陣元素進行直接定量提取。
Direct determination of mode-projected electron-phonon coupling in the time domain，Science，2019
DOI: 10.1126/science.aaw1662.
https://science.sciencemag.org/content/366/6470/1231
4. Nat. Commun.：反應性代謝產物的產生是肺癌糖酵解代謝的一個靶點
葡萄糖攝取和代謝增加是大多數癌癥的突出表型，但臨床上針對這種代謝改變的研究一直是一個挑戰。在這里，麻省理工學院Matthew G. Vander Heiden研究團隊提出證據表明，甲基乙二醛解毒的副產物乳酰谷胱甘肽（LGSH）在人和小鼠非小細胞肺癌（NSCLC）中均升高。甲基乙二醛是糖酵解的一種反應性代謝物，它與細胞中的親核物質(包括堿性氨基酸)發生非酶反應，降低細胞適應度。
甲基乙二醛的解毒需要還原型谷胱甘肽（GSH），與正常肺相比，它在非小細胞肺癌中積累到一個較高水平。甲基乙二醛解毒酶乙二醛酶I（Glo1）的消融增強了甲基乙二醛的敏感性，并減少了小鼠腫瘤的生長，認為涉及反應性代謝物解毒的靶向途徑是一種利用癌癥中葡萄糖代謝增加的結果的方法。
Alba Luengo, Keene L. Abbott, Shawn M. Davidson, et al. Reactive metabolite production is a targetable liability of glycolytic metabolism in lung cancer, Nat. Commun., 2019.
https://doi.org/10.1038/s41467-019-13419-4
5. Sci. Adv.: 量身定制溶劑配位，高速室溫刮涂大面積鈣鈦礦薄膜
小面積鈣鈦礦光伏電池的效率已提高到25％以上，而大多數報道的制造方法無法轉移到可擴展的制造工藝中。黃勁松團隊報告了一種通過調整溶劑配位能力在環境條件下以99 mm/s的速度快速刮除大面積鈣鈦礦薄膜的方法。
將揮發性非配位溶劑與Pb2+和低揮發性配位溶劑混合使用，可以在室溫下實現快速干燥和較大的鈣鈦礦晶粒。可復制的制造產生的模塊認證效率為16.4％，面積為63.7 cm2。該方法可以用于各種鈣鈦礦組合物。鈣鈦礦組件還顯示出-0.13％/°C的較小溫度系數，經過58次遮光后幾乎可以完全恢復效率，遠好于商用硅和薄膜太陽能組件。
Tailoring solvent coordination for high-speed, room-temperature blading of perovskite photovoltaic films, Science Advances, 2019
DOI: 10.1126/sciadv.aax7537
https://advances.sciencemag.org/content/5/12/eaax7537
6. Sci. Adv.: 通過2D手性雜化碘化鉛鈣鈦礦實現自旋依賴性電荷傳輸
當傳輸介質的手性選擇兩種自旋?狀態之一通過介質傳輸而另一種阻塞時，就會發生手性誘導的自旋選擇性（CISS）。手性有機分子的單層表現出CISS，但由于需要單層來保持自旋選擇性而使其效率和實用性受到限制。NREL的Matthew C. Beard和猶他大學Zeev Valy Vardeny團隊在一個系統中展示了CISS，該系統將無機骨架與手性有機亞晶格相結合，誘導了手性到混合體系。
使用磁性探針原子力顯微鏡，發現取向手性二維層狀碘化鉛有機/無機雜化鈣鈦礦體系表現出CISS。電子通過鈣鈦礦薄膜的傳輸取決于探針尖端的磁化強度和手性分子的旋向性。薄膜可實現高達86％的最高自旋極化傳輸。在僅具有一個鐵磁體電極的改進型自旋閥裝置中的磁阻研究證實了自旋相關的電荷通過有機/無機層傳輸的現象。
Spin-dependent charge transport through 2D chiral hybrid lead-iodide perovskites，Science Advances，2019
DOI: 10.1126/sciadv.aay0571.
https://advances.sciencemag.org/content/5/12/eaay0571
7. Sci. Adv.：單原子Pt催化合成E-腙酯類和1H-吲唑骨架
未被保護的E-腙酯類是制備1H-吲唑和無數含氮生物活性分子的重要基礎原料。盡管該類分子的合成有所進展，但是高效且立體選擇性合成仍然較為困難。近日，來自新加坡國立大學的Ming Joo Koh和Kian Ping Loh教授合作采用富缺陷CeO2納米棒負載單原子Pt （Pt1/CeO2）為催化劑，與氨硼烷醇解作用一起，促進α-二重氮酯的E-選擇性加氫制備一些列的N-H腙酯類，反應完成后總的轉化頻率高達566h-1。
研究表明易獲取的羧酸酯經一鍋法加氫反應后能夠原位生成α-二重氮酯底物。通過簡明、擴展合成1H-吲唑衍生藥物及其15N標記類似物，進一步證實了該方法的實用性。結合實驗研究和密度泛函理論計算結果表明，Pt位點同時與氮N═N和酯羰基的配位是控制立體選擇性的關鍵。
Cuibo Liu, Zhongxin Chen, Huan Yan, Shibo Xi, Kah Meng Yam, Jiajian Gao, Yonghua Du, Jing Li, Xiaoxu Zhao, Keyu Xie, Haisen Xu, Xing Li, Kai Leng, Stephen J. Pennycook, Bin Liu, Chun Zhang, Ming Joo Koh*, Kian Ping Loh*, Expedient synthesis of E-hydrazone esters and 1H-indazole scaffolds through heterogeneous single-atom platinum catalysis, Science Advances, 2019, 5, 1537.
https://advances.sciencemag.org/content/5/12/eaay1537?rss=1
8. JACS綜述：超快光譜：最新技術和開放挑戰
超快光譜技術使用超短光脈沖序列（具有飛秒至阿秒的持續時間）研究原子，分子，納米結構和固體中的光誘導動力學過程。近年來，由于超短光脈沖生成技術的進步和復雜光譜技術的發展，該研究領域經歷了突飛猛進的發展，這極大地增加了所研究過程的信息量。近日，米蘭理工大學Giulio Cerullo等提供了有關該領域最新技術的非詳盡概述，并指出了未來的挑戰。
作者首先回顧了超快光學技術的進展，該領域現在可以使產生的可調光脈沖的持續時間縮短到幾個光學周期；然后討論了泵浦探測技術，并舉例說明了其將非常高的時間分辨率（低至阿秒級范圍）與廣泛的光譜范圍相結合的能力，作者還介紹了二維光譜學，并給出了證明其附加信息內容的結果；作者還回顧了超快X射線和電子衍射的成就，其提供了光化學過程中隨時間變化的結構信息；最后，作者對未來的挑戰進行了批判性分析。
Margherita Maiuri, Giulio Cerullo*, et al. Ultrafast spectroscopy: state of the art and open challenges. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b10533
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b10533
9. Angew：Fe-N-C催化劑降解中氧的作用機制
質子交換膜燃料電池中氧還原反應（ORR）性能高低對該技術的推動至關重要。無貴金屬ORR催化劑近年來受到了極大的關注，其中包含FeNx活性位點的Fe-N-C催化劑被認為是最具潛力的催化劑。目前該領域的研究重點已由催化劑的活性轉移至催化劑的穩定性能。研究者已在室溫下和在惰性飽和酸性pH電解液中進行了加速壓力測試（AST），對催化劑的耐久性能進行了廣泛的研究。近日，來自法國國家科研中心的Frederic Jaouen、Frederic Maillard等考察了pH為1的電解質中氧對Fe-N-C催化劑性能降低的影響機制。研究表明，相比于Ar，Fe-N-C在O2存在的AST中，催化劑發生了嚴重的降解，且其ORR性能降低是無氧條件下的4倍。
研究人員采用拉曼研究發現在有O2的AST中發生了嚴重的碳腐蝕，即使在較低的過電位下，如0.3-0.7 V（vs RHE），而Ar的AST中沒有任何腐蝕發生。在有氧負載循環AST中，大量的FeNx活性位點消失并生成了Fe的氧化物。進一步研究表明有氧條件下即便很低的過電位也會發生Fe活性位點與H2O2通過芬頓反應生成活性氧物種最終導致催化劑碳腐蝕現象的發生。
Kavita Kumar, Laetitia Dubau, Michel Mermoux, Jingkun Li, Andrea Zitolo, Jaysen Nelayah, Frederic Jaouen*, Frederic Maillar*, On the Influence of Oxygen On the Degradation of Fe‐N‐C Catalysts, Angew Chem , 2019.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.201912451?af=R
