劉翀教授于2008年獲得復(fù)旦大學(xué)化學(xué)學(xué)士學(xué)位，師從趙東元院士，期間開展了介孔材料的相關(guān)研究。2008年-2013年，他前往加州大學(xué)伯克利分校攻讀博士研究生，師從楊培東教授。

2017年，他加入加州大學(xué)洛杉磯分校化學(xué)與生物化學(xué)系，擔(dān)任助理教授，2023年，轉(zhuǎn)為副教授。

2017年10月，劉翀被美國(guó)著名期刊《科學(xué)新聞》評(píng)選為2017年度10大杰出青年科學(xué)家之一。

2020年入選《麻省理工科技評(píng)論》“35 歲以下科技創(chuàng)新 35 人”中國(guó)區(qū)榜單。

2022年榮獲美國(guó)斯隆獎(jiǎng)。

博士論文側(cè)重于利用太陽(yáng)能合成選擇性化學(xué)物質(zhì)開展人工光合作用。他將無(wú)機(jī)催化劑、半導(dǎo)體納米材料、甚至具有反應(yīng)選擇性的微生物等多構(gòu)件整合在一起，創(chuàng)造出高效的功能裝置。

在伯克利獲得化學(xué)博士學(xué)位后，作為新加坡南洋理工大學(xué)資助的李光耀博士后研究員（Lee Kuan Yew postdoctoral fellow）繼續(xù)其職業(yè)生涯。

他與哈佛大學(xué)的 Daniel Nocera 教授和哈佛醫(yī)學(xué)院的 Pamela Silver 教授合作，結(jié)合生物學(xué)和無(wú)機(jī)化學(xué)的優(yōu)勢(shì)，開發(fā)了無(wú)機(jī)/生物混合系統(tǒng)，在太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)下固定二氧化碳和氮?dú)?，其效率高于自然界的同類系統(tǒng)。這些成果以第一作者/共同一作的身份發(fā)表在Science和PNAS上。

第一作者：Xun Guan, Yongchao Xie

通訊作者：劉翀

通訊單位：美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校

論文速覽

將合成材料與生物機(jī)械相結(jié)合的混合系統(tǒng)，為可持續(xù)和高效的催化提供了機(jī)會(huì)。然而，材料-生物界面的獨(dú)特性和涉及多學(xué)科知識(shí)，要求研究人員從不同領(lǐng)域提出見解。本研究探討了合成材料與生物機(jī)械相結(jié)合的混合系統(tǒng)在可持續(xù)和高效催化方面的應(yīng)用。

作者以N₂和CO₂固定為例，討論了材料-微生物界面的關(guān)鍵信息，同時(shí)考慮了對(duì)生物雜交體性能有實(shí)際影響的物理和生物科學(xué)的要求。

首先討論了評(píng)估催化性能的價(jià)值和注意事項(xiàng)，然后反思了材料-生物學(xué)界面的相互作用和潛在協(xié)同作用，以及對(duì)非生物-生物催化基本理解存在的挑戰(zhàn)。

圖文導(dǎo)讀

圖1：材料-微生物混合系統(tǒng)的概念圖和應(yīng)用。

圖2：以雷達(dá)圖的形式評(píng)估材料-微生物混合體系催化性能的四個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)，包括反應(yīng)計(jì)量學(xué)、效率、選擇性和反應(yīng)速率，以及穩(wěn)定性。

圖3：材料-微生物界面的基本問題，包括物理接觸、電荷轉(zhuǎn)移、通過(guò)材料改善的生物相容性或增強(qiáng)的電荷轉(zhuǎn)移的微環(huán)境，以及由材料誘導(dǎo)的微生物代謝調(diào)控。

總結(jié)展望

文章展望了材料-微生物催化混合體領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展，提出了兩個(gè)研究方向。首先，需要進(jìn)一步推進(jìn)對(duì)材料-生物學(xué)界面的基本理解，利用多學(xué)科技術(shù)如超分辨率顯微鏡、瞬態(tài)光譜學(xué)和多組學(xué)方法結(jié)合合成生物學(xué)，更詳細(xì)地研究非生物和生物組分之間的時(shí)空性、動(dòng)態(tài)和電子/質(zhì)量傳遞。其次，進(jìn)一步加強(qiáng)催化生物混合體的實(shí)際應(yīng)用研究，利用系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)材料和生物組分之間的反應(yīng)通量匹配，促進(jìn)整個(gè)催化循環(huán)的速率限制步驟。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Performance evaluation and multidisciplinary analysis of catalytic fixation reactions by material–microbe hybrids

期刊：Nature Catalysis

DOI：10.1038/s41929-024-01151-2