G-protein-coupled receptors (GPCRs) signal primarily through G proteins or arrestins. Arrestin binding to GPCRs blocks G protein interaction and redirects signalling to numerous G-protein-independent pathways. Here we report the crystal structure of a constitutively active form of human rhodopsin bound to a pre-activated form of the mouse visual arrestin, determined by serial femtosecond X-ray laser crystallography. Together with extensive biochemical and mutagenesis data, the structure reveals an overall architecture of the rhodopsin-arrestin assembly in which rhodopsin uses distinct structural elements, including transmembrane helix 7 and helix 8, to recruit arrestin. Correspondingly, arrestin adopts the pre-activated conformation, with a ∼20° rotation between the amino and carboxy domains, which opens up a cleft in arrestin to accommodate a short helix formed by the second intracellular loop of rhodopsin. This structure provides a basis for understanding GPCR-mediated arrestin-biased signalling and demonstrates the power of X-ray lasers for advancing the frontiers of structural biology.

A nanoelectrode array based on vertically aligned multiwalled carbon nanotubes (MWNTs) embedded in SiO2 is used for ultrasensitive DNA detection. Characteristic electrochemical behaviors are observed for measuring bulk and surface-immobilized redox species. Sensitivity is dramatically improved by lowering the nanotube density. Oligonucleotide probes are selectively functionalized to the open ends of nanotubes. The hybridization of subattomole DNA targets can be detected by combining such electrodes with Ru(bpy)32+ mediated guanine oxidation.

We report a bottom-up approach to integrate multiwalled carbon nanotubes (MWNTs) into multilevel interconnects in silicon integrated-circuit manufacturing. MWNTs are grown vertically from patterned catalyst spots using plasma-enhanced chemical vapor deposition. We demonstrate the capability to grow aligned structures ranging from a single tube to forest-like arrays at desired locations. SiO2 is deposited to encapsulate each nanotube and the substrate, followed by a mechanical polishing process for planarization. MWNTs retain their integrity and demonstrate electrical properties consistent with their original structure.

Musical Chairs The plant hormone abscisic acid (ABA) helps plants to respond to changes in the environment, such as drought. Physiological responses are initiated when ABA binds to its receptor. In the absence of ABA, downstream kinases are held inactive by phosphatases. Soon et al. (p. 85 , published online 24 November; see the Perspective by Leung ) now show that both the hormone-receptor complex and the downstream kinase bind to the same site on the phosphatase. Thus, in the presence of hormone, the phosphatase is occupied and unable to interfere with downstream kinase activity.

Despite significant advances in the fabrication and applications of graphene-like materials, it remains a challenge to prepare single-layered metallic materials, which have great potential applications in physics, chemistry and material science. Here we report the fabrication of poly(vinylpyrrolidone)-supported single-layered rhodium nanosheets using a facile solvothermal method. Atomic force microscope shows that the thickness of a rhodium nanosheet is <4 Å. Electron diffraction and X-ray absorption spectroscopy measurements suggest that the rhodium nanosheets are composed of planar single-atom-layered sheets of rhodium. Density functional theory studies reveal that the single-layered Rh nanosheet involves a δ-bonding framework, which stabilizes the single-layered structure together with the poly(vinylpyrrolidone) ligands. The poly(vinylpyrrolidone)-supported single-layered rhodium nanosheet represents a class of metallic two-dimensional structures that might inspire further fundamental advances in physics, chemistry and material science. Single-layered materials such as graphene are well known, but metallic elements tend to favour three-dimensional clusters. Here the authors report the synthesis of rhodium nanosheets—a supported, single-layered metallic material with rare δ-bonding.

ZnO Nanocrystals with Hexagonal Disk Shape Grown by Thermal Evaporation Method in Air at Atmospheric Pressure,

Hybrid supercapacitor electrodes with remarkable specific capacitance have been fabricated by coaxially coating manganese oxide thin films on a vertically aligned carbon nanofiber array. Ultrathin manganese oxide layers are uniformly coated around each carbon nanofiber via cathodic electrochemical deposition, likely based on water electrolysis initiated electrochemical oxidation. This results in a unique core-shell nanostructure which uses the three-dimensional brush-like vertical carbon nanofiber array as the highly conductive and robust core to support a large effective surface area and provide reliable electrical connection to a thin redox active manganese oxide shell. The pseudo-capacitance of 313 F/g in addition to the electrical double layer capacitance of 36 F/g is achieved by cyclic voltammetry at a scan rate of 50 mV/s and maintains at this level as the scan rate is increased up to 2000 mV/s. A maximum specific capacitance of 365 F/g has been achieved with chronopotentiometry in 0.10 M Na2SO4 aqueous solution with ∼7.5 nm thick manganese oxide. This hybrid core-shell nanostructure demonstrates high performance in maximum specific energy (32.5 Wh/kg), specific power (6.216 kW/kg), and cycle stability (∼11% drop after 500 cycles), which are derived from cyclic voltammetry and galvanostatic charge−discharge measurements. This new architecture can be potentially developed as multifunctional electrical energy storage devices.

Traditional electron counting rules, like the Jellium model, have long been successfully utilized in designing superhalogens by modifying clusters to have one electron less than a filled electronic shell. However, this shell-filling approach, which involves altering the intrinsic properties of the clusters, can be complex and challenging to control, especially in experiments. In this letter, we theoretically establish that the oriented external electric field (OEEF) can substantially enhance the electron affinity (EA) of diverse aluminum-based metal clusters with varying valence electron configurations, leading to the creation of superhalogen species without altering their shell arrangements. This OEEF approach offers a noninvasive alternative to traditional superatom design strategies, as it does not disrupt the clusters' geometrical structures and superatomic states. These findings contribute a vital piece to the puzzle of constructing superalkalis and superhalogens, extending beyond conventional shell-filling strategies and potentially expanding the range of applications for functional clusters.

Abstract Both lattice oxygen release and the migration of transition metal (TM) ions challenge the cyclability of Li‐rich Mn‐based layered oxide (LMO) cathodes by inducing irreversible phase transitions. In this work, the oxygen‐vacancy‐assisted dual functional surface coatings of Li‐rich layered oxide cathodes, including a spinel‐over‐phase and a Li 3 PO 4 layer are fabricated for lithium‐ion batteries (LIBs). The functional role of the optimized interface is mainly focused. Specifically, during the process of reorganized surface structure, the oxygen vacancies function as active sites for migrating TM ions to form the spinel over‐phase and deliver the decreased binding energy of PO 4 3− on the LMO surface. It is found that the Li 3 PO 4 layer increases the migration energy barrier of TM ions to 13.38 eV (7.62 eV for LMO). As a result, both the spinel over‐phase and the Li 3 PO 4 layer synergistically inhibited the irreversible phase transitions of LMO upon cycling to boost lithium storage of the cathodes. The optimized cathode maintained higher capacity retention of 95% at 0.2 C after 200 cycles in comparison to 67% for the pristine LMO. This study provides some understanding of the functional roles of the optimized dual surface coatings in suppressing the irreversible phase transition of LMO for LIBs.