开云娱乐网站勒沃库森的赞助商:广州地化所何昭露、鲜海洋、朱建喜等-GCA：反响力场模仿提醒黄铁矿-水界面在厌氧条件下发生活性氧的分子机制

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  在距今约23–24亿年前的大氧化事情（GOE）前夕，地球一向处在缺氧状况。在这一特别地质时期，黄铁矿（FeS）与水在界面反响中发生活性氧（ROS）的现象，为了解前期地球化学演化及生命来历供给了重要头绪。但是，因为界面反响发生的瞬态中心产品难以经过试验手法捕获，所以黄铁矿-水界面ROS生成的动力学进程尚待厘清。

  为了说明黄铁矿-水界面发生的杂乱动力学进程，厘清无氧条件下黄铁矿-水界面发生活性氧的微观机制。中国科学院广州地球化学研讨所朱建喜研讨员团队选用ReaxFF分子动力学模仿办法，系统研讨了黄铁矿不同缺点晶面与水反响进程中氧气（O2）、过氧化氢（H2O2）和羟基自由基（∙OH）等含氧物种的微观生成途径。依据之前的DFT计算成果，本研讨别离挑选了黄铁矿{100}-V5、{100}-V8和{111}-2S晶面进行分子动力学模仿。研讨之后发现，厌氧条件下活性氧的生成可分为三个关键步骤：（1）氧气生成：具有高氧化电位的黄铁矿外表可氧化外表羟基或水分子，生成分子氧（图1）；（2）H2O2生成：生成的O2进一步氧化黄铁矿外表，构成H2O2（图2）；(3)多种活性氧生成：H2O2与黄铁矿外表反响，进一步生成超氧自由基（∙HO2）、∙OH等活性氧物种(图3) 经过CI-NEB办法得到的氧气在黄铁矿外表生成的最佳反响途径阅历多种过渡态。发生的氧气进一步氧化黄铁矿外表的模仿中仅有一条途径中观察到了过氧化氢的生成，整个生成、吸附和解离的进程耗时不到500 fs，且过氧化氢中的氧原子悉数来历于氧气分子，氢原子则来历于吸附水分子。此外，咱们还对过氧化氢氧化黄铁矿外表生成的∙HO2、O2和∙OH进行了详细的动力学剖析，经过盯梢反响轨道来确认这些物种的详细反响途径，说明晰不同反响途径之间的差异。

  进一步对模仿成果剖析后，团队提出黄铁矿不同缺点晶面之间的电势差是驱动外表羟基和水氧化生成氧气的内涵驱动力。模仿成果还强调了黄铁矿-水界面反响是曾经被忽视的氧化才能来历，该界面反响发生的高氧化性物种或许直接推动了前期地球的氧化进程，并经过对硫循环和微生物进程的深刻影响，直接加快了行星标准的氧化改变。这一发现清晰了矿藏-水界面反响在地球氧化前史中的关键作用，为了解地球从无氧到有氧环境的演化机制供给了新的视角。

  图 1. 黄铁矿{100}-V8和{111}-2S外表将OHads和水氧化成氧气的反响初始及终态构型。黄色、棕色、赤色和白色球别离代表S、Fe、O和H

  图 2. 黄铁矿{100}-V5外表被O2和H2O氧化100 ps期间的分子数改变（a）；O2和H2O氧化黄铁矿{100}-V5晶面进程中构成H2O2的反响途径（b-e)；蓝色高光的分子代表反响途径的示踪剂。黄色、棕色、赤色和白色球别离代表S、Fe、O和H

  该研讨不仅从原子标准提醒了黄铁矿-水界面反响发生ROS的动力学进程，也为前期地球“氧气绿地”的构成机制供给了新的解说，标明黄铁矿在无氧环境中可作为局域氧化剂，或许促进了前期生命的演化与地球氧化进程的发动。

  该研讨由国家自然科学基金、中国科学院青年立异促进会及广东省科技方案项目赞助。