Kutatási részek: március 28

Az orr szagának modellezése

Az első 3D molekuláris szintű kép arról, hogy egy szagmolekula hogyan kötődik az orr szaglósejteken lévő szagreceptorhoz (OR), és hogyan aktiválja azt, segíthet megérteni, és végül felhasználhatjuk az összes receptor térképének elkészítéséhez. Tudósok a UC San Francisco (UCSF) az UCSF által kifejlesztett krioelektronmikroszkópiát (cryo-EM) használta, hogy mozgóképet készítsen a hullámzó receptorokról, és 3D-ben manipulálható képet készítsen a kötődésről. A szoftver tiszta képet kap a több ezer készített kép átlagával. Az illatreceptorok, amelyeknek több mint 1000 változata van, olyan fehérjék, amelyek megkötik a szaglósejtek felszínén lévő szagmolekulákat, amelyek aztán az agy területeire küldött jelet állítanak elő. Még senki sem térképezte fel több ezer illatmolekula és több száz szagreceptor kölcsönhatását, hogy egy vegyész megtervezhessen egy molekulát, és megjósolhassa, milyen lesz az illata.

„Évek óta arról álmodozunk, hogy megbirkózunk ezzel a problémával” – mondta Aashish Manglik, MD, PhD, a gyógyszerkémia docense. „Már megvan az első fogásunk, az első pillantás arról, hogy a szagmolekulák hogyan kötődnek szagreceptorainkhoz. Számunkra ez még csak a kezdet.”

Az eredmények a 15. március 2023-i online számban jelentek meg Természet.

Referencia
Christian B. Billesbølle, Claire A. de March, Wijnand JC van der Velden, Ning Ma, Jeevan Tewari, Claudia Llinas del Torrent, Linus Li, Bryan Faust, Nagarajan Vaidehi, Hiroaki Matsunami, Aashish Manglik. A szagfelismerés strukturális alapja egy emberi szagreceptor által. Természet, 2023; DOI: 10.1038 / s41586-023-05798-y

A polaronokat nézve

A szimulációk segítségével fut a A Texas Advanced Computing Center (TACC) Frontera szuperszámítógépe, tudósok a Texasi Egyetem, Austin feltérképezték a polaronok alapvető feltételei 2D anyagokban. A polaronok olyan elektronok, amelyek kristályrácsában atomfelhőt tartalmaznak. Kvázi részecskékként ismertek, és az elektronoktól eltérően viselkednek, mivel nem hullámokban mozognak (mint az elektronok), hanem hullámcsomagjaik vannak, amelyek ehelyett rácsról rácsra ugrálnak.

„Ez az „ugráló szállítási” rendszer új tulajdonságokkal ruházza fel az anyagot, és hatással van az elektronikai anyagok tervezésére” – mondta Feliciano Giustino, a fizika professzora és a WA „Tex” Moncrief, az Oden kvantumanyag-mérnöki tanszékének ifjabb elnöke. Institute for Computational Engineering and Sciences (Oden Institute) és a Fizikai Tanszék, College of Natural Sciences, University of Texas, Austin. „Egy térképet készítettünk, amely megmutatja, hogy mely anyagokban, milyen körülmények között és milyen tulajdonságokkal kell polaronokat találni.”

A polaronok megértése javíthatja az érintőképernyőket és az OLED-kijelzőket, valamint a hidrogéntermelést. Bármi, ami a polaronokon keresztüli elektromos töltéstranszporton alapul, előnyös lehet.

Fosszilis tüzelőanyagok helyett napfényből hidrogén üzemanyagot lehetne előállítani, ha a folyamat a kulcsfontosságú anyagok, például a titán-dioxid polaronjaiból történő töltéstranszport révén valósítható meg.

Giustino és az Oden Intézet feltalálta az EPW-t, egy üzenettovábbítási interfész (MPI) kód a nyílt forráskódú Fortranban, amely az elektron-fonon kölcsönhatáshoz kapcsolódó polarontulajdonságokat számítja ki a sűrűség-funkcionális perturbáció elmélet és a maximálisan lokalizált Wannier-függvények segítségével. Az Oden Intézet vezetésével tudósok nemzetközi együttműködése fejleszti a kódot.

Referencia
Weng Hong Sio, Feliciano Giustino. Polaronok kétdimenziós atomi kristályokban. Természetfizika, 2023; DOI: 10.1038/s41567-023-01953-4

Nézze meg az e heti műszaki lapokat.

Utolérni ipari kutatások és kurátori technológiai dokumentumok.

Jelölje meg a mi könyvjelzőt iparági kutatási összefoglaló oldal.