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核磁共振与分子科学交叉研究院（以下简称交叉院）成立三年来，始终坚守基础研究初心，立足多学科交叉融合，围绕材料、医药等关键科学问题，持续开展跨学科攻关，在多个领域取得一系列原创性、突破性成果，以交叉创新持续赋能基础研究，以实际行动服务国家高水平科技自立自强。

一、创新原位固体核磁共振方法，实现蛋白结构原位探测

聚焦生物固体核磁共振技术，基于平均哈密顿量理论，张正逢教授发展了用于同核13C-13C相关实验的PC4脉冲序列，实现了高效的13Ca-13Cb选择（Journal of Magnetic Resonance, 2024）；创新性地设计了用于异核13C-15N相关实验的SPINE脉冲序列（JACS 2025），提升了NMR信号传递效率，使实验时间缩短至原来的1/3到1/10，并在不同蛋白质体系中得到了良好的效果。这些工作为固体NMR技术在固态蛋白质结构解析提供了新的工具支持。

杨俊教授多年来一直深耕天然细胞膜环境下，膜蛋白高分辨率结构与动态解析这一结构生物学前沿科学问题。膜蛋白与人体多种疾病（从癌症到神经退行性疾病）的发生和治疗密切相关。团队的研究成果首次在天然环境里看清了这些开关的高清结构和工作动态，从而为设计更精准、低副作用的药物铺平了道路。团队取得了一系列原创性突破：在天然膜中解析水通道蛋白AqpZ的原子分辨率结构（Sci. Adv. 2023）；利用?H检测固体NMR技术，在天然膜中解析机械敏感通道MscL的高分辨率结构（J. Am. Chem. Soc. 2026）；揭示天然膜通过增强跨膜螺旋的慢集体运动调控MscL通道活性的动态机制（J. Am. Chem. Soc. 2024）；在天然膜中捕捉到糖转运蛋白SemiSWEET的两种共存构象，直接验证了 “交替访问” 转运机制的动态过程（Sci. Adv. 2025；JACS Au 2023）。团队受邀在化学领域顶级综述期刊Acc. Chem. Res. 发表专题综述，系统总结了上述细胞原位动态结构解析方法学体系（Acc. Chem. Res. 2026）。系列成果被国际同行评价为“原位固体核磁共振领域的重大里程碑”（Curr. Opin. Struct. Biol. 2025），彰显了我国科学家在该领域的自主创新实力。

面对细胞程序性坏死信号通路调控机制不明确的科学问题，陆珺霞教授团队利用固体核磁共振技术，系统开展RHIM淀粉样纤维结构与组装机制研究。团队率先解析了小鼠坏死相关蛋白mRIPK1淀粉样纤维结构，并表征mRIPK1/ mRIPK3复合物纤维结构及其在形成异质纤维过程中的结构变化。研究阐明RIPK1和RIPK3在细胞程序性坏死信号通路中的关键作用，以及RHIM结构域在淀粉样纤维形成中的重要性（Nat. Commun. 2024）。在此基础上，团队进一步发现小鼠RIPK1 RHIM结构域在特定条件下能自组装形成新型高阶纤维网络结构，通过整合多种结构生物学手段，揭示其原子级结构、组装机制及关键调控因素，为深入解析细胞坏死调控机制提供全新思路（Proc. Natl. Acad. Sci. 2026）。

聚焦生物大分子结构动态与功能的前沿基础科学难题，段谟杰教授团队着力推动理论计算交叉融合，赋能生物大分子结构与功能研究，首次证实跨膜螺旋在微秒尺度上的集体运动对于膜通道蛋白的运输功能具有决定作用，提出了水分子跨膜输运新分子机制（Sci. Adv. 2024），揭示了脂质对半糖蛋白结构和功能的调控机制（Sci. Adv. 2025; Nat. Commun. 2026），并进一步发展了基于动态结构的筛选策略，成功获得具有拮抗活性的前列腺癌靶向分子（Adv. Sci. 2024）。

二、聚焦谱学表征与催化交叉，解析分子筛催化微观构效关系

聚焦“分子筛扩散微观机制”，刘志强教授团队在限域空间扩散机制与催化性能调控方向取得系列突破。在限域扩散新机制方面，通过多尺度模拟与实验验证，首次报道了“分子自门控”扩散现象，揭示了RHO等笼型分子筛中分子先因“交通堵塞”减速、后因协同碰撞实现“畅通”的独特机制（J. Am. Chem. Soc. 2025）；同时，系统阐明了受限空间内由分子对称性引发的旋转–平动耦合减速效应，突破了传统的分子尺寸–扩散关联认知（Nat. Commun. 2025）。系统研究了工业催化剂中沸石和非沸石组元界面间的孔道匹配联通性与扩散-反应动力学之间的构效关系，揭示了反应中间产物在不同孔道之间的扩散和迁移规律（JACS 2025）。基于高通量计算与机器学习，发展了新的扩散描述符，搭建了分子筛扩散性能预测平台，实现了分子筛扩散性能的快速预测（Nat. Commun. 2026）。

在扩散调控催化性能方面，刘志强教授团队利用分子筛微孔的疏溶剂特性构建了气体富集型催化体系，显著提升了氢甲酰化反应效率（J. Am. Chem. Soc. 2025）；首次实验证实了“共振扩散”驱动的链长依赖型区域选择性振荡现象，实现了长链α-烯烃的高线性选择性氢甲酰化反应（Natl. Sci. Rev. 2026），受邀在权威综述中系统总结了分子筛限域扩散的微观机制与调控原理（Chem. Soc. Rev. 2026）。

聚焦“分子筛催化转化机制”，郑安民教授团队结合固体核磁共振（NMR）与理论模拟，取得系列原创性成果。在活性位表征方面，发展二维NMR探针分子技术，实现对活性位酸性的精准表征，揭示分子筛Lewis酸非骨架铝的演化机制，实现酸质子转移过程氢键动态演化的谱学观测（JACS 2023），提出活性位从传统“静态结构”向吸附诱导“动态重构”的重要认知转变（JACS 2026）。在分子筛催化反应路径研究方面，创新性提出反应微环境调控策略，成功实现分子筛催化甲醇的低温高效转化，突破甲醇活化需高温的技术瓶颈（Sci. Adv. 2025; Nat. Commun. 2025）。提出骨架铝局域羟基化调控分子筛活性位的研究策略，实现催化性能的显著提升（Angew. Chem. 2026; Angew. Chem. 2026）；采用含铜分子筛创新C=C双键断裂策略，通过将C=C双键两侧的碳原子分别转化为羰基和氰基基团，实现了复杂分子的催化重构，为催化体系的理性设计提供新思路（Science 2025）。

三、解码C–O键精准活化新机制，破解CO?加氢产物调控难题

面对CO?催化转化中产物定向调控难题，刘国亮教授团队创新提出C–O键解离/非解离活化平衡调控规则，并基于原位演化策略成功构建金属-碳化铁双活性位界面，实现CO?加氢到低碳醇产物的高效合成（Appl. Catal. B 2024；ACS Sustainable Chem. Eng. 2024）。在此基础上，进一步发展不饱和ZrOx修饰策略，增强Fe基催化剂上CO非解离活化过程，进而促进碳-碳偶联新机制，实现CO?到低碳烯烃及低碳醇的高选择性转化（JACS 2026，Chem. Commun. 2026）。针对芳烃产物的合成路径，团队发展尿素辅助合成方法，实现ZSM5分子筛上Br?nsted酸性位点的精准调控，成功驱动CO?经由甲醇中间体向芳烃产物的高效转化（Chem. Commun. 2025）。与ABHISHEK DUTTA CHOWDHURY团队合作应邀撰写综述论文，从机理层面深入剖析“金属-酸”双功能催化体系中限域效应与邻近效应对CO?加氢催化产物分布的关键调控作用（Chem. Soc. Rev. 2025）。

四、电催化能源与物质转化取得新成果

面向电催化能源与物质转化关键科学问题，范科教授团队系统探索了表面氧空位在电催化水分解制氢过程中的自重构现象，揭示了氧空位对电催化性能影响的动态机制（JACS 2026），并阐述了高晶态和无定型催化剂催化水分解性能差异的本征来源（ACS Catal. 2025）。此外，在氧空位对电化学醛氧化与制氢耦合的性能影响机制方面，也进行了深入的研究工作；探讨了二氧化碳和有机物成对偶联体系，并提出电化学成对偶联工业化发展方向（Advanced Materials, 2026)。通过调控电极表面电子结构，有效调控反应速率，有效解决了电催化偶联体系中反应物速率不匹配导致选择性低的问题，为电化学偶联体系提供了解决思路；系统性地探讨了集成式热催化-电催化耦合体系相关的研究工作，指出该体系可实现单一反应无法实现的高效催化反应，并能够简化产物的分离过程，有利于提高工艺的经济效益（Acc. Chem. Res. 2026）。针对在集成式耦合催化体系中，热催化脱氢的反应速率与电催化反应速率的动力学不匹配问题，通过构筑单原子活性位点降低醇类分子脱氢能垒，有效提高了热催化-电催化反应速率的匹配度，为耦合体系的强化提供了有效途径。

五、天然生物质材料的多功能应用创新

研究院在天然生物质材料的开发与应用领域取得重要进展，特别是在甲壳素这一天然多糖的自组装机制与材料性能调控方面，研究团队取得了一系列系统性创新成果。

段博教授团队提出了刚性甲壳素分子链通过平行自组装形成纳米纤维的新机理，并成功构建了再生甲壳素纳米纤维材料，该材料在细胞3D打印及骨组织支架构建中展现出良好应用潜力（Advanced Functional Materials 2025；Carbohydrate Polymers 2024）。在此基础上，团队进一步利用衍生化修饰与不良溶剂调控策略，精确调节甲壳素分子链自聚集过程中的分子间/内作用力，从而有效控制分子链的自聚力及链构象，进而有效控制再生纳米甲壳素材料的聚集态结构（交联点密度及支化结构尺寸等），研究团队以大量短缠结结构替代传统长缠结结构，显著提升了脆性甲壳素材料的柔韧性。同时，该方法大幅增强了甲壳素溶液的稳定性，有利于规模化生产。结合离子渗透膜技术，团队已实现再生纳米甲壳素材料的连续化制备，展现出良好的工业化前景。根据不同衍生化基团，所得纳米甲壳素材料可进一步加工为医用注射水凝胶、气凝胶等，在骨关节炎治疗、微塑料吸附等领域具有广阔应用价值。在力学性能增强方面，研究团队通过多酚非共价交联介导甲壳素自组装，同步提升了水凝胶的强度与韧性，并由此制备出具有水塑性的高强度甲壳素生物塑料（ACS Nano 2024）。

此外，团队提出了一种引入动态键网络构建高取向度甲壳素复合水凝胶的新方法，适用于取向结构组织的再生修复（Advanced Functional Materials 2026）。上述系列研究不仅深化了对天然多糖自组装机制的理解，也为开发高性能、可连续生产、环境友好的甲壳素基生物质材料奠定了坚实基础，在生物医学和环境治理领域展现出重要的应用前景。

六、谱学与晶体工程交叉融合，助力药物晶型创制

生物医药是国家“十五五”时期重点发展的新兴支柱产业。在药物固态研发这一产业链关键环节中，张海禄教授正带领团队，推动基础研究与产业需求之间的双向奔赴。同一药物分子若以不同晶体形式存在，其命运往往截然不同：有的可成为高效安全的良药，有的则难以成药。这正是药物晶体工程所要应对的核心挑战——寻找优势可开发晶型。如何理性、高效地找到那个“对”的晶型？这一源自产业一线和生命健康领域的真问题，已成为团队深入开展基础研究、发挥固体核磁共振独特优势的核心驱动力。团队长期致力于发展具有基础性和普适性的工具级晶体工程方案，涵盖晶型理论设计、晶相高效筛选方法、手性分离与转化策略，以及结构确证手段等，相关技术积累获得同行认可，团队深度参与了我国新药晶型研究指导原则的起草工作（2025年）。基础研究的持续推进，一方面有力支撑了团队近期在药物新晶相获取（Eur. J. Pharm. Biopharm. 2024, 2026；J. Mol. Struct. 2024, 2025, 2026）、药理优势对映体制备（Cryst. Growth Des. 2026）以及天然活性组分可药性提升（CrystEngComm 2024；Mol. Pharm. 2025）等方面的应用研究；另一方面，依托具体药物品种，团队成果已转化为对企业晶型创制的实质性支持（技术转让，2026年；发明专利，2026年），并为上市品种申报提供技术资料支撑（2025年）。

面向未来，交叉院将深耕核磁共振与分子科学交叉前沿，聚焦基础本源，聚力原始突破，持续产出高水平原创成果，以硬核担当服务科技自立自强，筑牢国家基础研究根基。（核磁共振与分子科学交叉研究院）