2016全球最受關注的十大化學成果！

 　　日前，中國科學院科技戰略咨詢研究院戰略情報研究所公布了“2016全球最受公眾關注的科學成果”。

　　該報告數據選取自2016年基于自然指數(Nature Index)遴選的68種優質期刊的論文，以保證期刊的權威性。在此基礎上，利用Altmetrics指標(截止2017年3月17日)進一步篩選出2016年度天文學與天體物理、物理學、化學、地球科學、生命科學這五個學科中最受科技界及公眾熱切關注的科學成果，為科技工作者把握最新的科學研究熱點、發現該領域的最新進展和發展方向提供參考。

　　“化學人生”特別從中選取了化學學科最受公眾關注的十大成果，與大家一起分享。

　　1

　　除皺、保濕、去眼袋的皮膚材料

　　論文標題：An elastic second skin

　　Doi：10.1038/NMAT4635

　　期刊：Nature Materials

　　Altmetrics指數：2272

　　每個人都希望肌膚保持年輕的狀態，然而隨著年齡增長，皺紋還是會在人臉浮現。麻省理工學院Robert Langer教授等發明了一種新型聚合物薄膜材料，這種材料宛如人的“第二層皮膚(second skin)”，具有減緩皺紋的功效。把這種材料涂抹在眼袋處，可以有效緩解眼袋的程度，效力可維持24小時。該材料還有很好的保濕性和彈性，以及生物安全性。未來，這種材料可能用于皮膚病的治療以及肌膚美容等方面。

       2 

　　能吃塑料的細菌

　　論文標題：A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate)

　　DOI: 10.1126/science.aad6359

　　期刊：Science

　　Altmetrics指數：1949

　　塑料雖然給人們生活帶來了方便，但其難以降解的特點也帶來了嚴重的環境問題。日本京都工藝纖維大學和慶應義塾大學的科學家發現一種微生物，可以降解聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，這是一種常見的用于飲料包裝的塑料。與通常需要高溫高壓的降解方法相比，該微生物只需要在30oC下利用兩種酶就能將PET降解為對苯二甲酸和乙二醇單體。

       3

　　世界上首個完全自驅動的軟體機器人

　　論文標題：An integrated design and fabrication strategy for entirely soft, autonomous robots

　　DOI: 10.1038/nature19100

　　期刊：Nature

　　Altmetrics指數：1449

　　傳統的機器人大多由剛性材料制備，現有的具有柔性的機器人也擺脫不了硬質控制系統和供能系統。哈佛大學的科學家借助過氧化氫催化分解產生的氧氣及可以自我反饋的微流體控制系統制備出了世界首個完全軟體的且自我驅動的機器人，外形類似小章魚，無需電力和外界控制，可獨立控制機械臂運行4~8分鐘。整個系統的核心部件如氣動傳輸網絡、燃料庫、催化反應室等通過3D打印制作。其集成設計和制作方法使得在該結構中的多材料可編程組裝成為可能，為全軟體自主化機器人打下了基礎。

       4

　　石墨烯+橡皮泥=超級傳感器

　　論文標題：Sensitive electromechanical sensors using viscoelastic graphene-polymer nanocomposites

　　DOI: 10.1126/science.aag2879

　　期刊：Science

　　Altmetrics指數：1187

　　石墨烯因其卓越的理化性質而成為當今最熱門的材料之一。愛爾蘭都柏林圣三一學院的科學家利用石墨烯和具有粘彈性的聚硅樹脂(俗稱橡皮泥)制備出一種具有極高靈敏度的電力學傳感材料，能夠檢測輕微的變形和沖擊，其靈敏程度甚至能探測到蜘蛛的運動。該材料可用于制作檢測人體脈搏、血壓的傳感器等。

       5　　

       多功能可穿戴健康傳感器相繼問世

　　論文標題：(1)Fully integrated wearable sensor arrays for multiplexed in situ perspiration analysis ;(2)A wearable chemical-electrophysiological hybrid biosensing system for real-time health and fitness monitoring

　　DOI: (1)10.1038/nature16521;(2)10.1038/ncomms11650

　　期刊：Nature; Nature Communications

　　Altmetrics指數：(1)1030;(2)1024

　　柔性可穿戴式傳感器正在興起。通過實時監測各項指標并將數據發送給手機、電腦或智能設備，佩戴者可以及時了解自己的健康狀況。美國加州大學伯克利分校的科學家制備了可實時無創分析多項人體血液生化指標的可穿戴傳感器，包括汗液中鈉離子、鉀離子、乳酸根離子和葡萄糖的含量等，可用于脫水，肌肉痙攣甚至糖尿病等狀況的警報。加州大學圣地亞哥分校的科學家設計制造了一種可穿戴貼片，可實時記錄心電圖信號，并追蹤心肌損傷化學標志物乳酸的水平，有望用于運動員的訓練監控和醫生監控心臟病患者。

        6

　　迄今為止最復雜、最牢固的8交叉分子結

　　論文標題：Braiding a molecular knot with eight crossings

　　DOI: 10.1126/science.aal1619

　　期刊：Science

　　Altmetrics指數：880

　　在幾何中，扭結是指三維空間中不與自身相交的閉合曲線。自然界中已知存在超過60億種不同扭結，但人類迄今僅成功利用小分子合成3個扭結。英國曼徹斯特大學化學家David A. Leigh成功合成了第四種分子結——819扭結。819扭結有8個交叉，包含192個原子，寬約20納米，具有手性。這是迄今最復雜、最牢固的人工分子結。這一突破對于編織更復雜的分子結、在分子水平上研究分子結等具有重要意義。

       7

　　仿生葉CO2的轉化效率比自然光合作用高10倍

　　論文標題：Water splitting-biosynthetic system with CO2 reduction efficiencies exceeding photosynthesis

　　DOI: 10.1126/science.aaf5039

　　期刊：Science

　　Altmetrics指數：774

　　作為自然界最重要的化學反應之一，光合作用一直吸引著研究人員的興趣，人類也一直試圖模擬光合作用。美國哈佛大學和新加坡南洋理工大學的研究人員聯合開發了一套人工光合系統，可將二氧化碳和水轉變為液體燃料，轉換效率達9.7%，是自然界植物光合作用(1%)效率的10倍。

       8

　　利用太陽能直接將CO2轉化為燃料

　　論文標題：Nanostructured transition metal dichalcogenide electrocatalysts for CO2 reduction in ionic liquid

　　DOI: 10.1126/science.aaf4767

　　期刊：Science

　　Altmetrics指數：739

　　溫室氣體CO2的轉化利用是世界各國普遍關注的問題。美國伊利諾斯大學芝加哥分校和阿貢國家實驗室的科學家聯合設計出一種新型太陽能電池，能直接把大氣中的二氧化碳轉化成合成氣(氫氣和一氧化碳)。該設計同時具有環保和經濟兩方面價值，不僅可以減緩二氧化碳向大氣中排放，而且可以生成重要的化工原料合成氣。

        9　　

      首例可以催化C-Si鍵形成的蛋白質

　　論文標題：Directed evolution of cytochrome c for carbon-silicon bond formation: Bringing silicon to life

　　DOI: 10.1126/science.aah6219

　　期刊：Science

　　Altmetrics指數：709

　　硅和碳都是地球上含量豐富的元素，但是自然界中卻從未發現硅碳鍵的存在。美國加州理工學院的研究人員通過改造細菌中的酶實現了這一自然演化中未曾出現的現象。他們發現了一種來自耐高溫細菌Rhodothermus marinus的細胞色素c蛋白，通過對該蛋白的定向進化(得到三個突變)，可以催化硅氫鍵的卡賓插入反應，從而形成硅碳鍵。這一成果對連接生物合成與化學合成兩大合成領域，具有重要意義。

       10

　　桑蠶吐出納米碳摻雜的更牢固蠶絲

　　論文標題：Feeding Single-Walled Carbon Nanotubes or Graphene to Silkworms for Reinforced Silk Fibers

　　DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b03597

　　期刊：Nano Letters

　　Altmetrics指數：709

　　中國自古就是養蠶大國。古代中國與西方貿易交流的陸上通道被稱為“絲綢之路”。清華大學的科學家將古老的養蠶技術與時興的碳納米管和石墨烯結合，發現通過給蠶寶寶喂食含有碳納米管和石墨烯的桑葉，可以獲得更加牢固的蠶絲纖維，延展性和抗拉強度顯著提高，而且通過高溫加熱碳化還可顯著提高導電性。