Research Focus

1.瞬态光谱探测技术：

    现阶段的生物分子动力学研究中，发展一套同时具有信号灵敏度和结构灵敏度的瞬态光谱手段，对于研究激发态电子/质子转移、能量迟豫等动力学过程，重新认知激发态分子与周围环境（溶剂、DNA、蛋白等）的弱相互作用具有重要意义。二维红外光谱技术在一维光谱基础上，解决了特征峰重叠的问题，通过交叉峰揭示分子内和分子间的相互作用关系，对分子结构变化有着很强的灵敏度。与常规二维红外相比，瞬态二维红外光谱系统将纳秒与飞秒激光器同步，利用纳秒脉冲诱导生物分子周围温度或pH值改变，引发生物分子的解离、折叠等反应，再通过飞秒脉冲同步观测相应的动力学过程，进而揭示重要的中间态结构。（J. Phys. Chem. Lett., 2020, 11, 4353-4358；J. Phys. Chem. B, 2024,128, 1884）

2.生物分子的相互作用、自组装、相分离动力学过程：

    生命体内的相分离是指生物大分子由于相互作用导致分布不均，形成凝聚相和稀释相的过程。该过程广泛存在于生命体内，通过协助蛋白质与配体的结合，帮助细胞建立生化活性区，进而调控生物大分子的功能。在微观尺度上，相分离形成多肽微液滴可以经由细胞内传递将药物分子运输到细胞中，避免了人工合成纳米载体的毒性风险，开辟了载药系统制备的新途径。在宏观尺度上，相分离可以促进、调控蛋白质的自组装过程，最终形成具有高强度、高韧性等性质的可降解材料，在仿生皮肤、食品包装等方面有着广阔应用前景。（Biomacromolecules, 2022, 23,2662 ; ACS Appl. Mater. Inter., 2022，14, 21945）

3.生物大分子的识别动力学及其局域微环境：

    蛋白-蛋白，蛋白-离子相互作用的研究对于理解人体功能的基本过程（信号传导、细胞周期调控和代谢等）以及治病机理（阿尔兹海默症、糖尿病等）至关重要。在这些动力学过程中，蛋白结构的变化过程直接影响着反应路径、结合速率、生成物稳定性等。这部分工作将为生物大分子的调控和修饰，以及先导药物的开发提供重要的研究手段。（J. Phys. Chem. B, 2024,128，1884）

4.仿生材料的分子机理研究:

    新型仿生材料的研发是近年来的热门领域，在医学、AI智能方面都有重要应用。稳态、瞬态光谱手段可以帮助人们理解材料性能的分子层面机理，进而为新型材料研发提供理论指导。（Matter，2020，2, 948；Nat. Chem.，2022，15，119; Cell Rep. Phys. Sci., 2023, 4, 101644; Macromolecules, 2023, 56, 5001）