INFEWS N/P/H2O (SusChEM): Understanding structure and organization of receptors at water interfaces for discovery of phosphate recognition design principles
INFEWS N/P/H2O (SusChEM):了解水界面受体的结构和组织,以发现磷酸盐识别设计原理
基本信息
- 批准号:1609672
- 负责人:
- 金额:$ 60万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2016
- 资助国家:美国
- 起止时间:2016-08-01 至 2020-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
In this project funded by the Macromolecular, Supramolecular and Nanochemistry Program in the Division of Chemistry, Professor Amar Flood of the Department of Chemistry at Indiana University and Professor Heather Allen at the Ohio State University are developing an understanding of how to bind phosphate selectively in water. Phosphorous is a non-renewable resource and a critical nutrient for enhancing crop yields to help feed the growing population of the planet. However, a significant amount of the phosphorous that is added as phosphate to agricultural fields is lost as run-off into streams and rivers. The resulting buildup of phosphate in natural waterways helps fuel algal blooms that kill off all other aquatic life, can lead to toxins in the municipal water supplies and, when in the oceans, leads to toxic seafood. For these reasons it is important to develop new chemistries for recovering phosphate dissolved in water. This project also involves the education of undergraduate and graduate students through interdisciplinary research training, the development of "Grand Challenge" lectures on closing the human phosphorous cycle, and the design of a new general chemistry course series.Professors Flood and Allen aim to understand and discover the factors controlling the recognition of phosphate by making use of synthetic receptors organized in monolayers at water interfaces. These interfaces create potent environments with dielectric constants much below bulk water offering the potential to substantially enhance affinities, yet such interfaces are poorly understood. Such interfaces also serve as fundamental models for the sequestration materials needed to help close the human phosphorus cycle. This collaborative effort involves the synthesis of a series of receptors, the determination of the affinity and selectivity of phosphate binding to the receptors when they are organized at air-water interfaces, and spectroscopic studies to ascertain the geometries of the resulting phosphate-bound complexes.
在这个由化学系大分子、超分子和纳米化学项目资助的项目中,印第安纳大学化学系的Amar Flood教授和俄亥俄州立大学的Heather Allen教授正在研究如何在水中选择性地结合磷酸盐。磷是一种不可再生资源,也是提高作物产量以帮助养活地球上不断增长的人口的关键营养素。然而,作为磷酸盐添加到农田中的大量磷随着流入溪流和河流而流失。由此产生的磷酸盐在自然水道中的积累有助于促进藻类繁殖,杀死所有其他水生生物,可能导致市政供水中的毒素,当在海洋中时,导致有毒的海产品。由于这些原因,开发新的化学物质来回收溶解在水中的磷酸盐是很重要的。本项目还包括通过跨学科研究训练对本科生和研究生进行教育,开发关于关闭人类磷循环的“大挑战”讲座,以及设计新的普通化学系列课程。弗拉德教授和艾伦教授的目标是通过利用在水界面上以单层组织的合成受体来理解和发现控制磷酸盐识别的因素。这些界面创造了有效的环境,其介电常数远低于散装水,提供了显著增强亲和力的潜力,但人们对这种界面知之甚少。这些界面也可以作为帮助关闭人类磷循环所需的隔离材料的基本模型。这项合作的努力包括一系列受体的合成,当它们在空气-水界面组织时,确定磷酸盐与受体结合的亲和力和选择性,以及确定所得磷酸盐结合复合物的几何形状的光谱研究。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Interfacial Supramolecular Structures of Amphiphilic Receptors Drive Aqueous Phosphate Recognition
- DOI:10.1021/jacs.9b02148
- 发表时间:2019-05-15
- 期刊:
- 影响因子:15
- 作者:Neal, Jennifer F.;Zhao, Wei;Allen, Heather C.
- 通讯作者:Allen, Heather C.
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