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8月11日，浙江大學92年研究員、博士生導師馮建東帶領團隊取得的成果，作為封面文章刊登在《Nature》雜誌，8月17日，老牌頂級期刊《JACS》線上刊登了馮課題組的另一項最新研究成果。
這距離他在浙大獨立建組開展研究才剛剛過了三年，能力之強令人膜拜。這位名聲大噪的學術大神到底有何過人之處呢？讓我們一起走進馮建東的“開掛”科研故事。
圖 1. 浙江大學博士生導師馮建東
馮建東，出生於1992年，17歲時便以優異的成績進入浙江大學工科試驗班，2013年獲得理學學士學位後前往瑞士洛桑聯邦理工學院攻讀物理學博士學位。
2016年，僅僅三年就獲得博士學位，並獲得了EPFL Doctorate Award(2016-2017，全校所有博士選出兩位)。在讀博期間，成功獲得中國政府海外優秀學生獎。
圖 2. 馮建東與其博士導師
本科期間，馮建東便展現了他在科研領域的過人天賦，大三時就在美國化學會年會分會場作報告，本科畢業時，便發表了兩篇IF>5的文章。
博士期間，馮建東繼續高歌猛進，以第一作者兼通訊作者的身份在《Nature》和《Nature Materials》上發表論文，以第一作者的身份在《Nature Nanotechnology》和《Nano Letters》上發表論文。
完成博後工作後，他獲得了瑞士洛桑聯邦理工學院生物工程系授予的、年度唯一的“未來領導者”榮譽稱號（EPFL Future Leaders in Bioengineering Award）。
僅僅26歲，在學術界聲名鵲起的馮建東成功入選“浙江大學百人計劃”和“海外高層次人才引進計劃”，並牽頭組建浙江大學物理生物學與精準測量實驗室內，從事相關單分子測量交叉領域研究。馮建東課題組的主要興趣是在開發和應用高精度單分子工具，以在未探索的尺度上探測奈米流體、生物物理學和化學的基本原理。
研究方向主要有：（1）奈米孔（開發人造奈米孔系統，以瞭解基本的流體傳輸、生物物理學和新技術應用）；（2）單分子測量（探索新的實驗技術，可以在水溶液中進行多維單分子測量）；（3）超解析度成像（開發提供具有高空間和時間解析度的奈米級光學成像的新方法，旨在解決生物學、材料和化學中的特定問題）。
在母校三年，馮建東成果頗豐，透過連用自制的具有皮安水平電流檢出能力的電化學測量系統以及寬場超分辨光學顯微鏡，搭建了一套高效的電致化學發光控制、測量和成像系統。
未來，這項顯微技術將作為一項研究工具為化學反應位點視覺化、單分子測量、化學和生物成像等領域提供新的可能，具有廣泛的應用前景。有理由相信在不久的將來，我們會看到越來越多的馮課題組重磅級研究成果。
1、Nature封面論文：溶液中單分子電化學反應的直接成像（通訊作者）
內容簡介：化學反應往往被概念化為單個分子轉化為產物，但通常在探索整體平均行為的實驗中觀察到。單分子方法超越了整體平均值，揭示了反應位置、途徑和動力學的統計分佈。這已經透過光阱和掃描探針顯微鏡以高空間解析度操縱和觀察特定位置的單個反應，以及使用超靈敏光電探測器的現代光學方法來實現，這些方法能夠實現高通量單分子測量。然而，有效探測單分子溶液化學仍然具有挑戰性。
馮建東等人展示了水溶液中單分子電化學反應的光學成像及其在超解析度顯微鏡中的用途。該方法利用化學發光反應，包括在電極上電化學產生的釕絡合物，確保最小的背景訊號。這使作者能夠直接捕獲單個反應的電化學發光的單光子，並開發超解析度電化學發光顯微鏡，以高時空解析度對活細胞的粘附動力學進行成像。作者預計他們的方法將促進對電化學反應的基本理解，並證明對生物測定和細胞成像應用有用。
2、Nature Nanotechnology: 二硫化鉬奈米孔中單核苷酸的鑑定（第一作者）
內容簡介：固態奈米孔中感測區域的大小由孔的大小和孔膜的厚度決定，因此石墨烯和單層二硫化鉬等超薄膜可能為奈米孔DNA測序提供必要的空間解析度。然而，DNA分子在這些膜上移動的快速易位速度(3000–50000 nt ms–1)限制了它們的可用性。
馮建東等人展示了基於室溫離子液體的粘度梯度系統可用於透過MoS2奈米孔控制DNA易位的動力學。
該方法可用於統計檢測所有四種類型的核苷酸，根據它們在原子級薄二硫化鉬奈米孔的狹窄孔口中短暫停留期間記錄的電流特徵進行識別。該技術利用了室溫離子液體的高粘度，為DNA測序提供了最佳的單核苷酸易位速度，同時保持了高於10的信噪比。
3、Nature Materials：觀察奈米孔中的離子庫侖阻斷（一作兼通訊）
內容簡介：在尺寸接近奈米級的系統中經常觀察到來自電子傳輸特性的緊急行為。然而，迄今為止還沒有觀察到由離子傳輸產生的類似介觀行為，很可能是因為用於奈米流體的亞奈米奈米孔的受控制造存在瓶頸。
馮建東等人報告了透過單個亞奈米孔結的離子傳輸測量，以及對離子庫侖阻斷的觀察：對量子點觀察到的電子庫侖阻斷的離子對應物。該項研究結果表明，奈米級的原子級細孔允許探索離子傳輸現象，並表明奈米孔還可以進一步瞭解我們透過生物離子通道的傳輸。
4、Nature：單層二硫化鉬奈米孔作為奈米發電機（一作兼通訊）
內容簡介：利用淡水和海水之間的滲透壓差是一種有吸引力、可再生和清潔的發電方式，被稱為“藍色能源”。另一種電動現象稱為流動電位，當電解液被壓力梯度或鹽濃度梯度產生的滲透電位驅動透過狹窄的孔時，就會發生這種現象。對於這項任務，預計由二維材料製成的膜是最有效的，因為透過膜的水傳輸與膜厚度成反比。
馮建東等人展示了使用單層二硫化鉬(MoS2)奈米孔作為滲透奈米發電機。他們觀察到由鹽梯度產生的大滲透感應電流，估計功率密度高達每平方米106瓦特——這種電流主要歸因於MoS2的原子薄膜。
奈米電子和光電裝置的低功率要求可以由相鄰的奈米發電機提供，該發電機從當地環境中收集能量——例如，壓電氧化鋅奈米線陣列或單層MoS2。透過使用自制的MoS2奈米孔發生器為MoS2電晶體供電，從而展示了自供電奈米系統。
5、JACS：用於鉀選擇性跨膜轉運的合成大環奈米孔（通訊作者）
內容簡介：再現生物膜通道的結構和功能，合成奈米孔已被開發用於膜過濾技術和生物分子感測。穩定的獨立合成奈米孔已由多種材料製成，包括肽、核酸、合成聚合物和固態膜。然而，與生物奈米孔相比，為這種合成奈米孔提供原子定義的形狀，包括有意放置每個化學基團，仍然是一個重大挑戰。
馮建東等人介紹了一種化學合成大分子——擴充套件柱芳烴大環(EPM)——作為一種化學定義的跨膜奈米孔，表現出選擇性跨膜轉運。他們的離子電流測量顯示單個EPM奈米孔穩定插入脂質雙層膜和顯著的陽離子型別選擇性傳輸，鉀離子選擇性高達鈉離子的21倍。
編輯/稽核：Andy
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關鍵詞
顯微鏡
方法
化學
生物
科研