近日《Nature》編輯和讀者一起選出了2019年度材料領(lǐng)域四篇杰出論文，整理如下：

01 科學(xué)家可能找到了接近室溫的超導(dǎo)體材料！

超導(dǎo)可以以100％的效率傳輸電能，在各個(gè)領(lǐng)域具有廣泛用途。然而，超導(dǎo)狀態(tài)僅存在于遠(yuǎn)低于室溫（295開爾文）的溫度下，導(dǎo)致這些應(yīng)用受到了阻礙。一個(gè)世紀(jì)以來，全球科研人員一直在尋求能夠?qū)崿F(xiàn)室溫超導(dǎo)的材料，以在沒有損失的情況下輸送電流。德國(guó)馬普化學(xué)所Drozdov團(tuán)隊(duì)報(bào)道了當(dāng)壓力壓縮到地球大氣壓超過一百萬倍時(shí)，氫化鑭化合物在250 K時(shí)就變成超導(dǎo)體，這是目前已知的最接近室溫的超導(dǎo)體。

全文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-019-1201-8

02 全球變暖“腳步”加快？科學(xué)家發(fā)現(xiàn)格陵蘭島冰川下或有甲烷逃離

格陵蘭冰蓋是世界第二大冰蓋，面積1,833,900平方公里。由于全球氣候變暖，格陵蘭冰蓋正處于融化過程中。2016年，一項(xiàng)研究顯示從2003年到2013年，該地區(qū)的冰融化了將近2.7萬億噸。該論文作者指出，格陵蘭島每年融化的冰比原先估計(jì)的多180億噸，相當(dāng)于5萬座帝國(guó)大廈的重量。2018年，英國(guó)《每日郵報(bào)》報(bào)道稱，格陵蘭島的冰蓋正在以前所未有的速度融化，僅20世紀(jì)以來，融水就增加了30%。研究人員稱，格陵蘭島冰蓋的融化速度已經(jīng)達(dá)到了極速，且其冰流失是導(dǎo)致海平面上升的主要因素之一。

近日，英國(guó)一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，格陵蘭島一600平方公里的區(qū)域在融化期至少釋放了6噸甲烷。眾所周知甲烷和二氧化碳都是造成溫室效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)住?jù)分析顯示，同等質(zhì)量的兩者，甲烷的溫室效應(yīng)是二氧化碳的25倍。如果全球溫度持續(xù)升高，南北極冰山將大幅度融化，海平面將大大上升，一些島嶼和沿海城市可能將被淹沒。因此，格陵蘭冰蓋融化現(xiàn)象應(yīng)該再次引起我們高度關(guān)注。

全文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-018-0800-0

03 瑞士科學(xué)家用AI教會(huì)四足機(jī)器人ANYmal快速爬起

蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院，在《Science Robotics》上面發(fā)表了一篇關(guān)于訓(xùn)練四足機(jī)器人ANYmal的文章，詳細(xì)闡述了用深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練ANYmal的結(jié)果。研究人員稱，他們應(yīng)用了強(qiáng)化學(xué)習(xí)的相對(duì)較新的方法，先為系統(tǒng)設(shè)定目標(biāo)，然后為其提供一種測(cè)試實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的方法，在達(dá)到基準(zhǔn)時(shí)不斷改進(jìn)。測(cè)試一遍又一遍地進(jìn)行，有時(shí)數(shù)千次，直到它正確為止。在反復(fù)訓(xùn)練之下，ANYmal不僅自身平衡能力更穩(wěn)定。

在被暴力踹倒之后，還能能立刻翻轉(zhuǎn)并站立起來，動(dòng)作也像極了真實(shí)小狗的動(dòng)作。

另外，由于真實(shí)實(shí)驗(yàn)太過浪費(fèi)時(shí)間，研究人員還開發(fā)了一種仿真模式。他們?cè)陔娔X里仿真出ANYmal的虛擬版本，由于虛擬版本可以同時(shí)訓(xùn)練多只ANYmal，研究人員稱，這種虛擬的學(xué)習(xí)速度是現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)速度的1000倍。他們先讓虛擬狗自己訓(xùn)練11個(gè)小時(shí)，再將結(jié)果下載到屋里機(jī)器人身上，效果可以說非常顯著。

相關(guān)論文以“Learning agile and dynamic motor skills for legged robots”為題發(fā)表在《Science Robotics》上。

全文鏈接：https://doi.org/10.1126/scirobotics.aau5872

04 上海有機(jī)所董佳家《Nature》：源于“意外”的點(diǎn)擊化學(xué)新突破

中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所有機(jī)氟化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室董佳家研究員課題組在尋找新的SuFEx反應(yīng)砌塊的過程中，意外發(fā)現(xiàn)一種安全，高效合成罕見的硫（VI）氟類無機(jī)化合物FSO2N3（氟磺酰基疊氮）的方法，他們同時(shí)發(fā)現(xiàn)該化合物對(duì)于一級(jí)胺類化合物有極高的重氮轉(zhuǎn)移反應(yīng)活性和選擇性。該成果近日發(fā)表于《自然》。孟根屹，郭太杰，馬天成是該文章的共同第一作者，董佳家研究員與K. Barry Sharpless教授為文章的共同通訊作者，上海有機(jī)所為本論文的唯一通訊單位。

一級(jí)胺無疑是有機(jī)化學(xué)中多樣性最大，砌塊可得性最高的官能團(tuán)。在這個(gè)新發(fā)現(xiàn)反應(yīng)的基礎(chǔ)上，他們從大量可得的一級(jí)胺官能團(tuán)分子砌塊出發(fā)，在96孔板內(nèi)直接合成了對(duì)應(yīng)的疊氮砌塊庫(kù)（1224個(gè)），該化合物庫(kù)不需分離純化可以和任意給定端炔化合物進(jìn)一步在96孔板內(nèi)進(jìn)行環(huán)加成反應(yīng)（單人操作），進(jìn)而直接進(jìn)行功能篩選。在實(shí)現(xiàn)了砌塊的極大多樣性和鏈接的高度可預(yù)測(cè)性的前提下，建立了高度可預(yù)測(cè)的高通量合成模式。（圖：模塊化的點(diǎn)擊化合物庫(kù)方法）他們將這個(gè)新發(fā)現(xiàn)的，F(xiàn)SO2N3與一級(jí)胺類化合物的重氮轉(zhuǎn)移反應(yīng)稱為第三個(gè)點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)，把該過程命名為模塊化的點(diǎn)擊化合物庫(kù)方法。該方法除了能夠和已知組合化學(xué)方法例如DNA編碼化合物庫(kù)方法兼容之外，相比于之前的組合化合物庫(kù)方法，該模式有幾個(gè)突出特點(diǎn)：化合物庫(kù)不以混合物的形式展示，可以直接應(yīng)用于生物功能的表型篩選；由于點(diǎn)擊反應(yīng)的正交性和反應(yīng)條件的生物相容性，可改造的前體分子范圍極大；該過程對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的底物反應(yīng)條件歸一化，不需要分離純化過程直接進(jìn)行功能分子的篩選；流程簡(jiǎn)單，確證后的目標(biāo)分子可以在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行克級(jí)規(guī)模以上的放大，迅速推進(jìn)。這些特點(diǎn)使得該方法可進(jìn)行低成本的復(fù)制。 

模塊化的點(diǎn)擊化合物庫(kù)方法 

在上海有機(jī)所的大力支持下，目前該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將一級(jí)胺砌塊的數(shù)量推進(jìn)至5000個(gè)以上。董佳家研究員認(rèn)為：“基于這種模塊化的合成方式，短時(shí)間內(nèi)對(duì)于給定藥物小分子或者大分子砌塊進(jìn)行萬次以上的改造是可行的，合成效率的提高對(duì)于藥物先導(dǎo)分子的發(fā)現(xiàn)將起到直接的作用。”

全文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-019-1589-1