发表在《自然·能源》杂志上的一篇论文介绍了如何利用英国钻石光源的共振非弹性X射线散射（RIXS）识别重要电池材料富锂NMC（Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2）中氧化氧（oxidised oxygen）的性质。人们正仔细考虑将这种化合物用于下一代锂离子电池，因为它可以提供比目前最先进的材料更高的能量密度，这意味着可以实现更长的电动汽车续航里程。他们希望这项工作有助于解决诸如电池寿命和富锂材料电压衰减等问题。该研究由牛津大学、亨利·罗伊斯和法拉第研究所、英国钻石光源的联合研究小组完成。 富锂阴极材料是增加锂离子电池能量密度为数不多的选择之一。这些结构中几乎所有的锂都可被去除，因为可以通过过渡金属（TM）离子的氧化及氧化物离子来补偿。但是，与这种氧化还原过程有关的高电压在放电时无法恢复，从而导致所谓的电压滞后和能量密度的显著降低。这是阻碍其充分利用的主要挑战之一，而且人们对这种现象的理解仍不透彻。 论文第一作者、牛津大学材料系Rob House博士表示，他们在钻石光源的I21光束线上使用高分辨率RIXS光谱研究了氧化还原过程，也是在其氧化物离子上存储电荷的方式。但是，事实证明，研究人员很难完全理解这一过程。此材料在第一次充电过程中会经历复杂的结构变化，导致较大的电压滞后现象，但人们尚不清楚氧化物离子存储能量的机理。” 他补充道：“分析我们获得的数据能够得到一些光谱特征，这些特征曾被RIXS技术探测到但无法被完全识别。我们能够解析由氧气分子振动引起的精细结构，从而能够分析在这一电池材料类别的RIXS特征。这些氧气分子被困在阴极主体材料中，可以在放电过程中重新形成氧化物离子，但电压会低于初始充电时的电压。这为解释氧化还原过程提供了一种新的机制，代表着电池材料向前迈出了重要一步。 查看详细>>

2020年9月16日，欧洲电子显微镜综合基础设施（DREAM）、欧洲磁场实验室（EMFL）、国际质子研究基础设施（INSPIRE）、欧洲激光实验室、欧洲先进中子源联盟（LENS）、欧洲加速器光子源联盟（LEAPS）、欧洲离子束先进技术研发（RADIATE）等7个欧洲范围内的分析研究基础设施（ARIEs）联盟网络发布《欧洲分析研究基础设施应对病毒和微生物威胁联合立场文件》（Analytical Research Infrastructures in Europe-Viral and Microbial Threats Joint Position Paper），从面临的挑战、分析研究基础设施为应对COVID-19做出的响应、成果、前景展望5个方面，论述了ARIEs在应对病毒和微生物威胁方面发挥的重要作用，以及其在欧洲研究基础设施战略论坛（ESFRI）路线图中的关键地位。 病毒和微生物的进化导致出现新的病原体，它们可以规避已有的预防或治疗模式，这在人类文明的历史长河中无法避免。当前，应对传染源的主要挑战包括：1）传染性病原体迅速出现，流行持续时间不可预测；2）诊断和检测能力有限；3）缺乏对环境中传染性病原体的适当检测，尤其是对表面和空气的快速筛查；4）缺乏针对重症患者有效的治疗方法；5）缺乏预防性药物，特别是疫苗。SARS-CoV-2病毒和新冠肺炎疾病的突然出现和传播，暴露了人类社会的脆弱性，造成的巨大经济影响，成为全球性的挑战。 在使用新的诊断、治疗和预防方法迅速应对新型传染性病原体时，应当重视围绕病原体的结构、分子功能和病理生理问题开展的前沿基础研究，将研究成果从实验室应用到临床也需要多学科团队和组织之间的密切合作。在抗击新冠肺炎疫情期间，许多分析研究基础设施通过引入明确的工作方案和用户远程访问方式，扩大远程服务范围，快速建立了对新冠肺炎研究的支持。大部分设施启动了新冠肺炎研究的专用快速访问计划，帮助研究人员理解病毒对肺组织的影响，有助于开发病原体检测和治疗方法。分析研究基础设施的蛋白质生产能力为血清和结构研究提供直接支持，并为病毒-宿主相互作用提供了关键见解。 同时也暴露出急需解决的问题：1）实现或改进远程访问非大分子晶体学研究基础设施的能力。包括关注光束线和工艺的再发展潜力；进一步开发关键的样品制备设施，如氘标记和结晶平台，以便对新的研究目标作出快速反应；实现更高程度的自动化，即尽可能多的采用机器人和标准化样本环境；使用标准化支架，使机器人输送和装载样品成为可能；开发/改进标准化的数据采集、分析和管理软件；发展和强化工作流程；计算支持和网络安全；立足设施本身，重新思考调度流程和设施文化；开展远程访问培训，包括向/从分析研究基础设施运送样品；增加人力资源。2）对无法通过远程访问开展的实验，进一步加强设施操作员和用户之间的互动。包括开发可等效替代面对面互动的沟通途径；允许大型国际合作团队在现场尽可能有效地分享具体技术和专业知识；像在现场一样尽快解决复杂的实验问题，确保实验成功机会；像在现场一样分担工作，分享经验和专业知识，促进创新性成果产出；确保无法密切参与设施运行操作的用户，特别是年轻科学家，可以获得同等的支撑人才保障。 查看详细>>

伴随着新的研究天文台的建设，德国航空太空中心天文台（DLR）正在尽可能快速、精确和可靠的方式确定低地球轨道物体的性质和轨道。这对于未来的航天飞行至关重要，因为这是防止空间碎片和现役卫星等物体之间发生碰撞的唯一途径。 德国航天太空中心技术物理研究所的研究和发展目标之一是利用专用激光器对轨道物体进行高精度距离测量。德国航空太空中心的研究人员还希望找到先前未知的轨道天体，并利用光谱分析尽可能准确地确定它们的特征，以帮助精确确定这些天体发出的光的波长组成。这将使研究人员能够识别物体的类型，除了它的轨道和旋转周期。 新的研究天文台位于Empfingen创新园区，这台新的望远镜将能够监测轨道上更小的物体，并将大大推动这一研究领域的技术发展，其目标是探测、定位和识别十厘米或以下的物体。 光学天文台的建设项目名称为MS-LART（多光谱大孔径接收器望远镜）。一面直径为1.75米的主镜将被安放在一座15米高的带有可旋转圆顶的建筑中。创新园区交通便捷，为斯图加特-维欣根的德国航天中心科学家提供了理想的研究条件。 望远镜和大楼都将由Astro Systeme Austria公司（ASA）建造。该望远镜预计将在2020年12月首次捕捉到天文物体的光线，正式开幕仪式计划于2021年春季举行。德国航天中心研究天文台届时将成为欧洲同类天文台中最大的一个。德国航天中心和德国联邦经济事务和能源部共同投资了大约250万欧元。 DLR研究人员的观测和测量将特别侧重于在400至2000公里高度上轨道运行的物体。这些近地轨道上的卫星数量正在急剧增加。从长远来看，将导致该区域空间碎片数量的大幅增加，威胁载人和非载人航天活动。据估计，到2020年代末，近地轨道上可能有大约有7万颗卫星和其他物体，特别是由数千颗卫星组成的巨型星群将大大增加这一数字。 查看详细>>

随着全球科学家竞相研发针对SARS-CoV-2的疫苗，由Vir Biotechnology和华盛顿大学研究人员领导的国际团队夜以继日地研究一种补充性的方法——识别可用于预防性治疗或暴露后治疗的中和抗体。他们发现，包括在伯克利实验室ALS收集的数据表明SARS幸存者产生的抗体可以有效阻止SARS-CoV-2和其他相关冠状病毒进入宿主细胞。本周发表在《自然》杂志上的一项研究中，科学家们指出最有希望的候选抗体已经在加速向临床试验发展。 中和抗体是一种小蛋白质，通过与微生物或病毒感染宿主细胞的一种或多种分子结合来抑制病原体。在人类和其他动物中，特殊的免疫细胞会产生中和抗体应对感染，如果再次遇到同样的病原体，身体就能更快地将其清除。尽管自然中和抗体通常只在初次感染后的有限时间内产生（过去对冠状病毒的研究表明中和抗体可以持续一到两年），科学家只要知道蛋白质序列，就可以制造出可药用数量的相同抗体，可以将大量生产的抗体提供给尚未拥有针对特定病原体抗体的人。另一方面，疫苗通过引入病原体精心挑选的部分诱导机体产生自身抗体，这些部分通常是来自病原体外表面的分子，或整个病原体的弱化或惰性版本。 在2019年末SARS-CoV-2出现后不久，研究人员开始分别在2003年和2013年从SARS和MERS幸存者中发现的人群中筛查潜在的中和抗体。结构生物学团队专门研究病原体感染宿主的蛋白质机制。这项工作对于发现治疗和疫苗的靶向分子至关重要。他们之前对SARS和MERS的冠状病毒研究表明，针对这些疾病产生的一些中和抗体对密切相关的冠状病毒也有效。因此怀疑有几种可能可以抑制SARS-CoV-2，这与SARS-CoV有非常密切的关系。 筛选产生了8种可以与SARS-CoV-2刺突蛋白结合的抗体，这种糖蛋白是病毒表面的金字塔形结构，由带有附着碳水化合物的蛋白质组成，有助于进入宿主细胞。多项研究表明，刺突糖蛋白是中和抗体和疫苗的主要目标，目前正在开发的疫苗使用该结构的一部分来启动免疫系统。进一步测试缩小范围，发现了一种名为S309的SARS-CoV抗体，它可以成功地中和SARS-CoV-2。 为了了解这种抗体是如何阻碍刺突蛋白，并收集复制它的必要信息，研究团队使用了华盛顿大学的冷冻电子显微镜。在ALS光束线5.0.2上进行X射线晶体学研究，该光束线由伯克利结构生物学中心管理。 查看详细>>