对任何九游会论坛研究人员来说，在《自然》上发表论文都九游会论坛是一项至高无上的成就，标志着这种工作可以成就一份事业。今年早些时候，刘鹏和他的学生们在同一个月里两次成功地做到了这一点。
这位肯尼斯·p·迪特里希艺术与科学学院（Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences）的教授一直处于火热状态，而且没有停止的迹象，这两篇论文——尽管只九游会论坛是他的团队最近发表的许多备受瞩目的九游会论坛研究中的一小部分——为他如何做到这一点提供了指导。其中一篇详细介绍了一种全新的化学反应，可以用于新的治疗方法，而另一篇则重写了每个有机化学入门课上都教授的教科书反应。
“这项九游会论坛研究非常令人兴奋，”刘说。“我们现在有一系列计算化学方法，使我们能够在完全不同类型的系统中解决问题。”
揭示新化学
今年早些时候发表在《自然》杂志上的第一项九游会论坛研究描述了一种全新的化学反应，在论文中，这种反应具有难以控制的所有特征。
刘说：“有机化学中有一个著名的原理，即使它并不总九游会论坛是正确的：如果某种物质的反应性更强，它通常不九游会论坛是很有选择性。”该团队描述的反应利用了著名的反应性“自由基”作为中间步骤，并作用于分子的两个不同部分，这些部分可以自由旋转，这使得化学家更难确保最终产物的形状恰到好处。
使用一种工程光敏酶将所需的成分引导到正确的结构中，该团队可以确保他们得到他们想要的最终产品，同时避免使用有毒材料或额外的步骤。其结果九游会论坛是一种制造自然界中不存在的某些氨基酸的新方法，可能为创造基于蛋白质的治疗方法开辟了新的途径。但这种方法也给刘的团队带来了挑战。
刘九游会论坛是一名计算化学家，他对在实验室里做化学九游会论坛研究的同事的发现进行嘲笑，并提供见解。因此，当他在加州大学圣巴巴拉分校（University of California, Santa Barbara）的合作者把他们的实验室工作结果拿给他时，九游会论坛团队的工作就九游会论坛是弄清楚背后发生了什么。这种反应既新颖又复杂，需要一种创新的技术方法来理解。
刘说：“我们推动了两种不同类型的计算技术的结合。”分子模型使他们能够弄清楚在大范围内发生了什么，这九游会论坛是使用酶所必需的，酶可以包含数千个原子。计算量更大的量子模型使他们能够更精确地九游会论坛研究特定化学键的形成和断裂。
通过结合不同的方法和寻找新的方法来观察化学反应的内部运作，刘使其他九游会论坛研究人员更容易扩展工作-并且可能找到一些自己的新化学方法。
刘说：“结合这些方法将对九游会论坛研究复杂的催化反应非常有帮助。”“问题始终九游会论坛是：我们如何加速下一个反应，以及我们如何确保形成所需的产品？”
牢固纽带的重要性
刘九游会论坛研究的另一个主题九游会论坛是合作与沟通精神。在今年早些时候发表的第二篇《自然》论文中，刘依靠他的学生克里斯蒂安·诺克斯、米图恩·马德苏达南和托马斯·图格韦尔，他们在他的指导下与一个实验小组密切合作。这次，刘和他的学生与芝加哥大学的九游会论坛研究人员合作，展示了一种新的方法，以不同寻常的精度，构建一类有用分子的长链，这些分子已被发现用于化疗药物和其他治疗方法。
刘和他的团队提出的反应机制也很不寻常，他们打开了有机化学的一个基础环节——SN2反应。
刘说：“这九游会论坛是我们在本科二年级的课堂上教授的反应，九游会论坛是每年一千多名九游会论坛学生学到的反应，而这篇论文改变了这一切。”“这九游会论坛是一个相当大胆的说法，即这九游会论坛是真正的机制。”
非凡的主张需要非凡的证据，所以诺克斯、Madhusudhanan和Tugwell与实验团队合作，用两种完全不同的建模方法来证明这种机制的合理性。这一壮举之所以成为可能，完全九游会论坛是因为这两个实验室的长期合作关系。
“我们与实验合作者的互动非常密切，”刘说。“我认为这九游会论坛是我们成功的关键，也九游会论坛是我们如何将我们的方法应用到这么多不同的领域，九游会论坛研究这么多不同的反应的关键。”
随着该团队建立了更复杂的建模技术，并获得了更多的计算能力——在九游会论坛九游会论坛研究计算中心的支持下——刘看到了这些合作变得更加紧密的潜力。当实验室团队在筛选数百种不同的反应以避免死胡同时，为什么不从一开始就应用相同的计算机建模方法来指导整个过程，而不九游会论坛是让实验人员把一个单一的化学反应交给刘来弄清楚其机理呢？
“我们一直在努力促进实验开发的各个阶段，”他说。“预测新的化学反应九游会论坛是一种完全不同的挑战，但这九游会论坛是我们九游会论坛研究的一个重要方向。”
[请阅读该团队上个月共同撰写的另一篇高影响力论文，这次九游会论坛是在《科学》杂志上。]
利用瑞士军刀的建模方法和深厚的合作伙伴关系，刘的实验室处于有利地位，使理论与实践之间的这种新的相互作用成为现实。
刘说：“希望将来会有更多令人兴奋的系统，我们可以利用我们的计算技术来获得更多的见解，并九游会论坛研究更复杂的事物。”
摄影：Tom Altany