SM06 蛋白质动态结构超快时间分辨光谱研究

中科院物理研究所-翁羽翔课题组

     

    翁羽翔课题组  蛋白质动态结构超快时间分辨光谱研究

     


     

      

          

        SM06课题组包括中科院院士1名,杰青1名,副研究员2名,高级工程师1名,研究方向涵盖光合膜蛋白质动态结构及蛋白晶体结构解析方法学发展,光电材料光生电荷的产生、传递,光催化材料的中间能级表征等。目前课题组的研究目标为:(1)以若干光合天线蛋白为研究对象,揭示蛋白质动态结构对其生物功能的调控作用,并在光合系统中揭示生物量子效应;(2)揭示小分子有机半导体及二维材料的光生载流子及激子在超快时间尺度下的动力学特性及传输机理,为材料的改性及光电器件的设计提供依据;(3)将冷冻电镜样品冷冻的时间提升至10-6秒数量级。

     

    组长:翁羽翔

    组员:王专 陈海龙 丁玮 范海福

    地址:北京市海淀区中关村南三街8号 中国科学院物理研究所M楼

    联系方式:010-82649352;zhuanwang@iphy.ac.cn

     

     

     

     


     

    光合膜蛋白能量传递研究

     

    光合作用为世界上几乎所有的生命体提供赖以生存的物质和能量,放氧光合作用还维持着地球的大气环境。由于自然环境的不断变化,太阳光的辐照强度短时间内可呈现十几倍的差异。为此植物进化出非常精巧的调节机制;在低光照条件下开启高效捕光的功能,将激发能高效地传给反应中心进行后续的光合作用,在高光条件下将激发能通过热的形式耗散掉,从而切断能量传递通路,避免过量的光能所造成的辐射损伤,实现其光保护功能。因此研究光合作用体系能量传递、耗散等过程与蛋白质结构之间的关系在提高光合模拟器件能量转移效率、植株修饰粮食增产等方面具有重要意义。

    脉冲升温-纳秒时间分辨中红外光谱研究蛋白动态结构与功能之间的关系,飞秒时间分辨可见光二维电子光谱研究光合捕光天线蛋白之间能量传递转移等过程的路径、相干现象等。

     


     

    蛋白质动态结构与功能的中红外光谱研究

     

    光合作用为世界上几乎所有的生命体提供赖以生存的物质和能量,放氧光合作用还维持着地球的大气环境。由于自然环境的不断变化,太阳光的辐照强度短时间内可呈现十几倍的差异。为此植物进化出非常精巧的调节机制;在低光照条件下开启高效捕光的功能,将激发能高效地传给反应中心进行后续的光合作用,在高光条件下将激发能通过热的形式耗散掉,从而切断能量传递通路,避免过量的光能所造成的辐射损伤,实现其光保护功能。因此研究光合作用体系能量传递、耗散等过程与蛋白质结构之间的关系在提高光合模拟器件能量转移效率、植株修饰粮食增产等方面具有重要意义。

    脉冲升温-纳秒时间分辨中红外光谱研究蛋白动态结构与功能之间的关系,飞秒时间分辨可见光二维电子光谱研究光合捕光天线蛋白之间能量传递转移等过程的路径、相干现象等。

     


     

    生物大分子结构解析的方法学研究

    本世纪,物质分析研究的对象正从晶态物质向所有非晶态的凝聚态物质扩展。其中,基于高强度的硬X射线自由电子激光的衍射分析是义不容辞的主力军,而冷冻电子显微学则是当仁不让的先锋。针对上述研究领域,将传统的X射线晶体学方法应用于非晶态物质的微观结构研究是当前的工作重心。

     


     

    二维材料激发态超快光谱研究

     

    二维过渡金属硫族化合物(TMDCs),拥有优良的光电特性。所以,TMDCs材料近些年在光电催化、光电器件、能量存储、自旋和谷电子学方面得到了科研者广泛的研究。非辐射能量耗散在单层或者少层TMDCs材料的各种应用中起着非常重要的作用。目前我们的研究主要是利用可见,近红外以及中红外探测的瞬态吸收光谱技术,对少层二维材料中光生载流子动力学过程以及新物理现象等进行研究。

     

     


     

    光催化材料缺陷态表征

     

    半导体纳米材料是当前光催化和光伏器件研究中的重要材料之一。材在料纳米晶化过程中引入了大量的表面缺陷和体相缺陷态,这些缺陷态的能级分布在带隙之间,形成光生载流子的束缚中心,其结果是降低了光生电子的还原能力,空穴的氧化能力以及光伏电池的电动势。为了研究中间能级在半导体材料能隙中的分布,我们建立了光催化半导体纳米材料带隙中间态能级测量方法,即带隙激发扫描-瞬态红外光谱法(Transient Infrared Absorption - Excitation Energy Scanning Spectra,TIRA-EESS),同时结合飞秒时间分辨可见-中红外瞬态光谱对材料光生电荷的动力学进行研究。

     


     

     

     

     

     

Copyright © 2019-2020 软物质物理实验室 京ICP备05002789号