刘亚军课题组近期J. Am. Chem. Soc.文章介绍

生物发光是活体生物通过化学反应产生可见光的现象。尽管2008年度诺贝尔化学奖授予生物发光研究领域，尽管有几种生物发光已经得到了实际应用，然而绝大多数生物发光的机制远未被搞清楚，特别是在分子和电子态水平的机理解释一直是困扰生物学家和化学家的难题。理论化学对于机制的研究有着实验无法替代的优势。多尺度模拟方法的发展对复杂体系特别是生物体系的理论研究起到了推动作用。刘亚军教授课题组是国际上最早开展生物发光理论计算和模拟的的课题组之一。目前已清晰地阐明了多种生物发光的化学起源和机理。最近该课题组首次对一种深海荧光鱿鱼（Watasenia scintillans，俗称萤火鱿）的发光机制进行了理论研究。通过可靠的量子化学计算、经典分子动力学模拟和非绝热分子动力学模拟，基于能量学、电子转移过程和电子结构等分析，提供了发光过程关键反应的的细节和机理。相关成果近期发表于J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 3, 1106-1119。该项理论研究的意义不仅仅在于推动了对萤火鱿生物发光的理解，所得的认知可以推广到多种生物发光体系。因为萤火鱿荧光素分子的核心结构，咪唑并吡嗪（imidazopyrazinone） 是8个门类发光生物荧光素分子的核心结构。该项研究也被《物理化学学报》进行了亮点报道，详见：http://www.whxb.pku.edu.cn/CN/article/downloadArticleFile.do?attachType=PDF&id=29751。