《光：科学与应用》

科学家研制出宽视场大光圈元双目镜

美国华盛顿大学的研究团队研制出宽视场大光圈元双目镜。相关研究成果近日发表于《光：科学与应用》。

对于增强现实/虚拟现实和夜视等高端眼镜应用而言，宽视场和轻量化光学元件至关重要。传统折射透镜大多通过堆叠校正宽视场下的像差，但这会限制元件性能，并增加其尺寸和重量。

该研究团队展示了一种宽视场（超过60°）元光学双透镜目镜，其入瞳直径为2.1厘米。在设计波长633纳米下，该元光学双透镜的性能与基于折射透镜的目镜系统相当。

这款元光学双透镜目镜显示了元光学在开发高品质单色近眼显示器和夜视系统方面的巨大潜力。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41377-024-01674-0

基于硅光子功率放大器的可调谐激光器

德国电子同步加速器中心的Neetesh Singh团队研制出基于硅光子功率放大器的可调谐激光器。相关研究成果近日发表于《光：科学与应用》。

长期以来，高功率可调谐激光器因其在电信、测距和分子传感等领域的巨大应用潜力而备受关注。然而，其较小占地面积和紧凑的电路集成光子学导致储能容量有限，较大程度上限制了其输出功率，因此通常被认为不适用于高功率应用。20世纪90年代末，为了改善光束质量、增加存储能量，科学家在光纤系统中引入大模场面积（LMA）技术，此后，这种LMA光纤的应用极大提升了光纤系统的高功率处理能力。

在芯片尺度引入LMA技术，对集成光子系统的高功率信号生成同样具有颠覆性作用。在该研究中，团队展示了这项技术，并借助基于硅光子技术的LMA功率放大器，研制出一种超高功率的可调谐激光器，在1.83μm至1.89μm的60nm可调谐范围内，其输出功率达到1.8W，这种集成式LMA设备可以显著提高目前仅限于几十毫瓦的集成式可调谐激光器的功率，功率水平达到并超过了许多商业台式激光器。

研究人员认为，该研究能使基于硅光子学的集成LMA器件在不依赖台式系统的情况下，大规模部署于高功率应用领域。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41377-024-01681-1

《美国化学会志》

二锰辅助因子介导的氧活化和酶C-H键活化

美国加利福尼亚大学伯克利分校的Jonathan Rittle团队发现了二锰辅助因子介导的氧活化和酶C-H键活化。相关研究成果近日发表于《美国化学会志》。

双氧是有氧生物用于能量转移和关键生物合成过程的一种强效氧化剂。许多金属酶利用双氧介导C-H键羟化反应，但大多数金属酶的活性位点辅助因子通常是铁或铜离子。与此相反，许多锰激活的酶，如谷氨酰胺合成酶和异柠檬酸裂合酶，只能进行氧化还原中性的化学转化，很少有酶能激活双氧或C-H键。

研究人员发现，形成单加氧酶SfbO（Mn2-SfbO）的二锰金属化形式可以有效介导酶促C-H键羟基化。动力学、光谱学和结构研究表明，混合价二锰辅助因子（MnⅡMnⅢ）能够激活双氧，并证明了超氧化物在使双氧惰性MnⅡ2辅助因子成熟过程中的作用。这些发现证实了蛋白态二锰辅助因子介导复杂的多步氧化还原转化的可行性。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1021/jacs.4c16271

高精度蛋白连接的结构基础及应用

新加坡南洋理工大学的研究团队围绕高精度蛋白连接的结构基础及应用开展了研究。相关研究成果近日发表于《美国化学会志》。

2021年，研究团队引入了Connectase。这是一种用于蛋白质连接的改造古细菌蛋白酶家族，但其低处理能力和缺乏结构信息，阻碍了实际生物和生物物理应用的进一步工程设计。

在该研究中，研究人员展示了载子和底物结合形式的MmConnectase的X射线晶体结构。通过与其非活性对偶体MjCET进行比较分析，揭示了MmCET具有高精度结联活性的结构基础。

研究人员提出，修改N端底物识别基元可抑制MmCET的可逆蛋白酶活性，从而在复杂的生物环境中实现蛋白质高精度连接，比如在含血清的细胞培养中。为了进一步证明其提高的加工效率和精度，研究人员利用单分子蛋白质展开实验，发现他们优化的Connectase与连接酶OaAEP1结合，可以实现蛋白质的逐步串联连接，从而形成明确的蛋白质聚合物。

研究人员表示，酶催化的蛋白质修饰在各种应用中发挥重要作用，在精度、偶联效率和生物相容性方面优于化学方法。不过，连接酶在异质生物环境中的作用仍然受有限的靶序列特异性限制。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1021/jacs.4c10689