2026年1月，《自然-化学工程》 （Nature Chemical Engineering）创刊满两周年。这两年来，该刊发表了化学工程各领域高质量，高影响力的研究和分析文章。进入新的一年，《自然-化学工程》迎来了第三卷的周年纪念刊。我们由衷的感谢化学工程领域研究者在过去两年对本刊的支持，并期待在接下来的一年里继续为读者带来领域内振奋人心的新进展，新突破！
欢迎扫码探索《自然-化学工程》两周年纪念刊
文章标题：Honoring the past and the future in the present（在当下致敬过去与未来）
在我们第二卷即将结束之际，我们借此机会回顾化学工程的过去，并展望这一领域及本刊未来更多令人振奋的岁月。
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文章标题：Twenty years of PiperION membrane innovation（PiperION膜创新二十年）
来自特拉华大学和 Versogen 公司的严玉山教授在接受《自然-化学工程》采访时，谈到了他在开发并推广 PiperION（一种全球领先的电化学应用阴离子交换膜）过程中的历程。
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文章标题：The great lipid hunt（伟大的脂质探索）
有效递送长期以来一直限制着RNA治疗的发展。2008年的一种组合化学方法改变了脂质的发现与测试方式，建立了一个范式，并且至今仍在推动RNA药物的临床转化。
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文章标题：Don’t go (phase) changing（别发生相变）
能够分离烃类液体中有机分子的聚合物膜在20世纪60年代已被证明可行，并在90年代首次实现商业化。如今，新一代研究倡导使用先进的聚合物膜来分离大规模的烃类混合物，例如原油。这项技术在低能耗分离应用方面展现出巨大潜力。
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文章标题：Exciting metal surfaces for more than a century（令人振奋的金属表面研究已持续一个多世纪）
从真空管到多相光催化剂，Menzel–Gomer–Redhead 机制描述了电子激发分子在表面上的行为。LED 光源和光催化剂设计的进步已将这一机制图景转化为推动和引导催化反应的有前景策略。
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文章标题：Rapid prototyping for microfluidics across disciplines (跨学科的微流控快速原型设计）
微流控系统的快速原型设计使得在小尺度下控制流体流动和化学反应成为可能，并由此推动了大量研究的开展。1998年，Whitesides 及其同事引入了诸如软光刻等制造方法，促使这些技术得到广泛应用，如今已渗透到微流控领域，并推动了新技术的发展。
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文章标题：Small pores make a big step for gas separations（微小孔隙在气体分离中迈出重要一步）
传统的分离过程占据了全球能源消耗的很大份额。高效的膜技术有望显著降低能源使用、成本和二氧化碳排放——尤其是通过超微孔聚合物，这是一类关键材料，在膜基气体分离方面取得了进展，最早由 Budd 和 McKeown 于 2004 年报道。
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文章标题：Heat-driven pH swing for efficient CO2 capture and release（热驱动的pH摆动用于高效二氧化碳捕集与释放）
降低能耗是二氧化碳捕集与释放中的关键优先事项。如今，一种热响应型 pH 摆动介质被提出用于CO₂捕集，其再生温度低至 60℃，令人印象深刻，使其能够与太阳能驱动的捕集–释放循环相兼容。
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文章标题：Harnessing interfaces for direct air capture（利用界面实现直接空气捕集）
通过直接空气捕集（DAC）去除大气中的二氧化碳或许有助于将其浓度恢复到最佳水平，但缓慢的 CO₂ 吸收速率仍是主要障碍。如今，一种强化的 DAC 工艺已被证明可行，其特点是在超浓缩 KOH 溶液与空气的界面上实现了增强的 CO₂ 捕集速率和反应性 K₂CO₃ 结晶。
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文章标题：Too late for CCS and hydrogen（对碳捕集与封存（CCS）和氢能来说已经太迟了）
在首次商业化五十年后，全球碳捕集与封存（CCS）的容量仅相当于全球排放量的 0.09%。与此同时，全球无排放电力的生产以稳定的线性速度增长。本文观点认为，到 2050 年，CCS 或氢能已无法作出显著贡献，因此需要其他解决方案来实现工业脱碳。
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文章标题：Floating solar technologies for sustainable chemical synthesis on open water（用于开放水域可持续化学合成的浮动式太阳能技术）
太阳燃料合成是一项在实现净零化学品生产方面极具前景的技术，但其产能本质上受制于面积，并且通常需要水作为反应物，使得基于陆地的部署成本高昂。本文观点探讨了浮动式设计，以扩展太阳化学路径，为开放水域上的光明未来铺路。
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文章标题：Transient pH changes drive vacuole formation in enzyme-polymer condensates（瞬时 pH 变化驱动酶–聚合物凝聚体中的液泡形成）
无膜细胞器对于细胞功能至关重要。这些生物分子凝聚体常常会在生物刺激下表现出复杂的形态。体外凝聚体模型有助于阐明这些多相组装体的形成方式及其可能功能。在本研究中，我们利用此类模型来探究凝聚体在 pH 变化下形成空心内部区域（即液泡）的过程。快速的 pH 降低速率和较大的液滴尺寸会促进凝聚体中液泡的生成。我们证明了液泡形成是一个非平衡过程，由快速 pH 变化期间凝聚体组分的扩散受限交换所驱动。我们建立了一个基于物理的模型，描述了结合型相分离体系如何响应外部条件（尤其是 pH）的快速变化。我们的定性模型与实验结果一致，显示快速 pH 变化会改变相界，触发自旋分解并诱导凝聚体内液泡的形成。我们的 pH 敏感体外模型揭示了结合型凝聚体中液泡形成的一种机制，并为理解体内多相凝聚体的调控提供了新的见解。
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文章标题：A synthetic cell-free pathway for biocatalytic upgrading of formate to acetyl-CoA（一种合成的无细胞途径，用于对电化学还原 CO₂ 所得甲酸进行生物催化升级）
二氧化碳（CO₂）的电化学还原能够生成重要的一碳（C1）原料，如甲酸，用于可持续生物制造。不幸的是，天然的甲酸同化途径效率低下，并且局限于难以工程化的生物体。在此，我们在体外建立了一种合成的还原性甲酸途径（ReForm）。ReForm 是一个六步途径，由五种经过工程改造的酶组成，这些酶催化非天然反应，将甲酸转化为普遍的生物构建模块乙酰辅酶 A。我们通过从原核和真核来源的 66 个候选酶中进行筛选来建立 ReForm。通过迭代的工程循环，我们创造并评估了 3,173 个序列定义的酶突变体，调节辅因子浓度并调整酶的负载量，以提高途径对模型终产物苹果酸的活性。我们证明了 ReForm 可以接受多种 C1 底物，包括甲醛、甲醇以及由 CO₂ 电化学还原生成的甲酸。我们的工作扩展了合成 C1 利用途径的范围，对合成生物学以及基于甲酸的生物经济的发展具有重要意义。
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文章标题：Enhancing continuous-flow CO2 capture and release from aqueous carbonates via thermal pH regulation（通过热调控 pH 增强水相碳酸盐的连续流二氧化碳捕集与释放）
现有的碳捕集技术在CO₂吸收容量与再生能耗之间面临关键权衡。我们提出了一种方法，通过在水相碳酸盐溶液中利用三羟甲基氨基甲烷（Tris）作为热响应型pH调节剂来降低再生能耗。借助Tris的温度依赖平衡常数，我们的系统在环境条件下实现了增强的CO₂吸收，并通过受控的 pH 摆动在低温条件下（≤60℃，1 atm）实现CO₂解吸。连续流反应器展示了在低能耗（甚至仅依靠自然阳光）、高稳定性（>240 小时）和良好经济可行性的条件下，将稀释的CO₂流（1–5%）高效浓缩为高纯度产物的能力。本研究代表了一种可持续的碳捕集技术，为工业规模应用提供了切实可行的途径，同时最大限度地减少了传统CO₂捕集过程所带来的能耗负担。
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文章标题：Beyond big data in quantum chemistry（超越量子化学中的大数据）
Andrew Rosen探讨了人工智能模型在原子级建模中的大数据需求，以及当基准测试和数据集规模开始趋于平台期时的未来。
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《自然-化学工程》
本刊是2024年的新刊，与《自然》旗下现有的应用科学期刊相辅相成，主要出版应用化学和物理学领域的前沿研究，并面向广泛的科学界，如化学工程师、化学家、物理学家、环境学家和材料科学家等。这本新刊将在主编Tom Dursch的领导下，不仅出版一流的化学和环境工程学内容，还将覆盖与化学品更广泛的工业应用密切相关的领域及其所带来的挑战，尤其是从工程和可持续性的角度。
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