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读博7年,终以一作发Science毕业的兰大女博士,近日再发Science!

2020年11月29日 15:51来源:未知手机版

推背图预言2013,火影之永恒艺术,刘学根


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图片来源:网络,马天琼到达美国加州大学伯克利分校

来源:兰州大学研究生招生,science等

从本科时的学校主持女神、辩论女神的兰大风云人物,到读博读成了没有paper的实验室最老的“老师姐”,再到一作发Science博士毕业的科研女神,马天琼用了十二年。本科四年、支教一年,马天琼的博士读了整整7年。7年蛰伏,终于成就了一篇世界级影响的Science。厚积薄发,近日,马天琼再次利用该研究报道的新方法,和同事合作,以第二作者身份再次发了篇Science研究,将COF化学推向了新的价态。

2018年7月6日,美国《Science》(科学)杂志以“Single-crystal x-ray diffraction structures of covalent organic frameworks”为题,发表了以兰州大学为第一通讯单位,北京大学、加州大学伯克利分校共同合作在共价有机框架材料领域中取得的最新研究成果。兰州大学化学化工学院、功能有机分子化学国家重点实验室王为教授课题组的马天琼博士是该文章的第一作者。该项研究首次实现了共价有机框架材料大尺寸单晶的生长和结构解析,将“共价组装有序结构”的研究提升到新的高度。不仅突破了共价有机框架材料领域发展的长期瓶颈,也为动态共价化学的理论和应用研究提供了全新的实例。


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七年蛰伏,厚积薄发

成就两篇Science

说起在顶级期刊上发表文章的经历,还得追溯到十年前马天琼保送至王为教授课题组时。那时的她经过本科阶段的学习和各种创新创业项目的训练,非常喜欢有机化学,再加上材料化学专业的背景,马天琼对各种有机材料充满好奇和向往,于是她选择了王为老师课题组。

王为教授课题组是国际上较早在共价有机框架材料领域中开展研究的小组之一。共价有机框架材料(Covalent Organic Frameworks,COFs)是有机单体通过共价键的连接、在二维或三维方向上形成的一类新型的晶型有机多孔高分子材料。其在气体吸附和分离、催化、光电、储能等领域有着广阔的应用前景。共价有机框架材料领域中的一个重大挑战是:如何获得大尺寸和高质量的单晶。由于采用强的共价键作用进行构筑,COFs的合成过程很难从原子分子尺度上进行精准调控,之前合成出的COFs材料因而主要表现为多晶形态,其结构的推定通过粉末X-射线衍射、电子衍射和计算机模拟等手段间接获得。如何采用精准的共价组装策略大幅度提升COFs材料的结晶度、从而通过单晶X-射线衍射技术在原子尺度的层面获得其精确的结构信息,是该领域发展的核心瓶颈。

早在2011年,马天琼就合成出一例新的COF材料,命名为LZU-111。那时大家对COF材料结构的了解还处于非常初级的阶段,几乎都依赖于对拓扑的模型的认识、想象和猜测。尤其是对三维COF,如果不能通过大量计算机模拟和筛选的手段得到相对合理的猜测结构,大多数研究者甚至最后放弃对未知COF材料的研究。

为了研究LZU-111的结构,马天琼自学晶体学和计算机结构模拟。那段时间她实验没有任何进展,每天早上很早来到实验室,先洗一桶玻璃仪器,然后抱着电脑和一本《X-射线晶体学》,一言不发地躲在角落里看书。他的导师王为教授看在眼里急在心上,但他相信他的这个学生,并没有对她失去信心,在她的沉淀期给予了她最大的耐心,而且还鼓励她继续学习晶体学。在马天琼第一次模拟出材料的粗略结构后,王老师伸出大拇指使劲点赞。这也极大地鼓舞了马天琼,她相信有导师的支持,她一定能解决眼前的困难。但是要知道材料的精确结构谈何容易!幸运的是,2013年王为教授在去美国开会时遇到一位研究药物多晶型的殷小天博士,和殷博士相谈甚欢。同年殷博士回国访学一段时间,马天琼向殷博士请教了很多晶体学问题。殷博士深厚的结晶学内功,给了马天琼很多启发,她查阅大量文献,了解各种晶体材料单晶的生长方法,并尝试各种条件,希望能生长出COFs材料的大单晶,通过单晶衍射方法得知精确结构。她已经记不清自己筛选过多少合成条件,做过多少材料,失败过多少次,有时做梦都能梦到金光闪闪的大晶体在远远向她招手。

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