劉翀教授于2008年獲得復旦大學化學學士學位，師從趙東元院士，期間開展了介孔材料的相關研究。2008年-2013年，他前往加州大學伯克利分校攻讀博士研究生，師從楊培東教授。

2017年，他加入加州大學洛杉磯分校化學與生物化學系，擔任助理教授，2023年，轉為副教授。

2017年10月，劉翀被美國著名期刊《科學新聞》評選為2017年度10大杰出青年科學家之一。

2020年入選《麻省理工科技評論》“35 歲以下科技創新 35 人”中國區榜單。

2022年榮獲美國斯隆獎。

博士論文側重于利用太陽能合成選擇性化學物質開展人工光合作用。他將無機催化劑、半導體納米材料、甚至具有反應選擇性的微生物等多構件整合在一起，創造出高效的功能裝置。

在伯克利獲得化學博士學位后，作為新加坡南洋理工大學資助的李光耀博士后研究員（Lee Kuan Yew postdoctoral fellow）繼續其職業生涯。

他與哈佛大學的 Daniel Nocera 教授和哈佛醫學院的 Pamela Silver 教授合作，結合生物學和無機化學的優勢，開發了無機/生物混合系統，在太陽能驅動下固定二氧化碳和氮氣，其效率高于自然界的同類系統。這些成果以第一作者/共同一作的身份發表在Science和PNAS上。

第一作者：Xun Guan, Yongchao Xie

通訊作者：劉翀

通訊單位：美國加州大學洛杉磯分校

論文速覽

將合成材料與生物機械相結合的混合系統，為可持續和高效的催化提供了機會。然而，材料-生物界面的獨特性和涉及多學科知識，要求研究人員從不同領域提出見解。本研究探討了合成材料與生物機械相結合的混合系統在可持續和高效催化方面的應用。

作者以N₂和CO₂固定為例，討論了材料-微生物界面的關鍵信息，同時考慮了對生物雜交體性能有實際影響的物理和生物科學的要求。

首先討論了評估催化性能的價值和注意事項，然后反思了材料-生物學界面的相互作用和潛在協同作用，以及對非生物-生物催化基本理解存在的挑戰。

圖文導讀

圖1：材料-微生物混合系統的概念圖和應用。

圖2：以雷達圖的形式評估材料-微生物混合體系催化性能的四個主要標準，包括反應計量學、效率、選擇性和反應速率，以及穩定性。

圖3：材料-微生物界面的基本問題，包括物理接觸、電荷轉移、通過材料改善的生物相容性或增強的電荷轉移的微環境，以及由材料誘導的微生物代謝調控。

總結展望

文章展望了材料-微生物催化混合體領域的未來發展，提出了兩個研究方向。首先，需要進一步推進對材料-生物學界面的基本理解，利用多學科技術如超分辨率顯微鏡、瞬態光譜學和多組學方法結合合成生物學，更詳細地研究非生物和生物組分之間的時空性、動態和電子/質量傳遞。其次，進一步加強催化生物混合體的實際應用研究，利用系統級設計實現材料和生物組分之間的反應通量匹配，促進整個催化循環的速率限制步驟。

文獻信息

標題：Performance evaluation and multidisciplinary analysis of catalytic fixation reactions by material–microbe hybrids

期刊：Nature Catalysis

DOI：10.1038/s41929-024-01151-2