1. Nature Energy：錳的氧化作為含錳富鋰正極材料異常容量的來源
富鋰錳基正極材料相比傳統正極材料能夠可逆脫嵌更多鋰離子因而被視為新一代鋰離子電池中最具吸引力的正極材料。盡管晶格氧的可逆氧化被認為是多余異常容量的來源，但是對其電化學反應機理的深入理解仍然十分欠缺。
在本文中，加州大學圣巴巴拉分校的Maxwell D. Radin和Anton Van der Ven等批判性地分析了O2-/O-氧化還原假說，并探索了異常容量的起源的替代解釋，包括過氧化物離子或捕獲的氧分子的形成和錳的氧化。Li-Mn-O相圖主導的第一性原理計算表明富鋰錳基正極材料的電化學行為與Mn從+4價到+7價氧化態的改變和其在八面體與四面體之間的遷移在熱力學上是一致的。該項研究結果表明，錳氧化假說可以解釋富鋰錳基材料的電化學行為，包括活化步驟、電壓滯后和電壓衰減等電化學現象。
Maxwell D. Radin and Anton Van der Ven et al,Manganese oxidation as the origin of the anomalous capacity of Mn-containing Li-excess cathode materials, Nature Energy, 2019
https://www.nature.com/articles/s41560-019-0439-6
2. Acc. Chem. Res.：用于對細胞活力進行可視化的熒光探針
監測細胞活力是研究細胞凋亡、壞死以及設計藥物等基礎研究的重要一環。細胞的凋亡和壞死是維持細胞數量的重要因素，如果發生異常就會導致包括癌癥在內的嚴重疾病。在細胞死亡過程中,細胞內的許多物質內容和物理性質都會發生很大額,如酯酶活性降低、線粒體膜電位的去極化、半胱天冬酶含的量增加,膜不對稱、耗散和膜完整性的損失等。而利用這些生物學參數和各種熒光機制所開發的熒光探針則有望用于監測細胞活力，進而成為研究生物學和病理學的有力工具。
濟南大學林偉英教授團隊綜述了近幾十年來利用熒光探針去檢測細胞活力的代表性例子，并將其進行了分類；討論了熒光探針的基本設計原理、設計策略、熒光機理和分子結構，還說明了這些探針的內在特性和優點；著重介紹了該團隊自主開發的熒光探針和雙色可逆探針，為推動熒光探針的發展和其在細胞凋亡研究、藥物發現等相關領域的應用提供了很好的理論基礎。
Minggang Tian, Weiying Lin. et al. FluorescentProbes for the Visualization of Cell Viability. Accounts of Chemical Research. 2019
DOI: 10.1021/acs.accounts.9b00289
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.9b00289
3. JACS：通過原位Cu2+螯合策略增強雙硫侖的腫瘤特異性化療作用
具有抗腫瘤活性的雙硫侖(DSF)是被美國FDA批準的一種依賴于Cu2+的癌癥治療藥物。然而，人體內銅的分布往往錯綜復雜，外源性的銅也會誘導產生毒性副作用，這些都嚴重阻礙了DSF的臨床應用性能。中科院上海硅酸鹽研究所于羅丹博士和施劍林研究員合作報道了一種利用原位Cu2+螯合來增強DSF癌癥化療效果的策略。
實驗構建了一種摻雜Cu2+、負載DSF的中空介孔二氧化硅納米顆粒，其在腫瘤微環境的溫和酸性條件下可以快速釋放Cu2+離子。并且一旦該納米粒子被腫瘤細胞內吞，它也會快速發生生物降解從而加速DSF的釋放。這種共釋放過程可以實現Cu2 +與DSF的原位螯合反應并產生有毒的CuET產物，同時產生的Cu+離子也會與高濃度的H2O2發生類芬頓反應產生活性氧(ROS)。體外細胞實驗和體內腫瘤治療實驗表明，通過在腫瘤內產生的高毒性CuET復合物和ROS，該材料可以實現高效的DSF腫瘤特異性化療。
Wencheng Wu, Luodan Yu, Jianlin Shi. et al.Enhanced Tumor-Specific Disulfiram Chemotherapy by In Situ Cu2+Chelation-Initiated Nontoxicity-to-Toxicity Transition. Journal of the American Chemical Society.2019
DOI: 10.1021/jacs.9b03503
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b03503
4. JACS：二維醋酸鹽基氟化鑭納米材料：形貌、結構、生長機理及穩定性
發現新的二維(2D)材料具有重要的意義，但仍然具有挑戰性。近日，天津工業大學Bowen Cheng，Yuzhong Zhang與北京大學Jing Ju團隊合作，首次報道了一種簡單易行的自下而上的方法用于在室溫常壓下制備新型的二維醋酸鹽基氟化鑭納米材料(F-Ln, Ln=La, Ce, Pr, Nd)。
作者采用各種表征技術證實合成的F-Ln材料具有厚度為1.45 nm、橫向尺寸可達數百納米的超薄形貌。微觀結構分析表明，F-Ln是由亞10納米大小的納米晶體組成的一系列缺陷豐富的二維納米材料。作者把F-Ce作為典型例子進行結構表征，推斷出類BN結構的 F-Ce單原子層夾于乙酸陰離子中。對生長機理的研究表明，F-Ce的形成涉及三個過程：乙酸鈰的水解反應、氟離子誘導的結構轉變和乙酸陰離子引導的組裝過程。此外，該法制備的納米片對空氣、熱、溶劑和高能電子束等環境刺激具有良好的穩定性。
Leitao Zhang, Yuzhong Zhang,* Jing Ju,* BowenCheng*, et al. Two-Dimensional Acetate-Based Light Lanthanide Fluoride Nanomaterials (F-Ln, Ln=La, Ce, Pr and Nd):Morphology, Structure, Growth Mechanism and Stability. J. Am. Chem. Soc.,2019
DOI: 10.1021/jacs.9b05355
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b05355
5. JACS：石墨共軛消除了分子電催化中的氧化還原中間體
有效的電能-化學能相互轉化需要電子和小分子底物在催化劑活性位點的緊密耦合。在分子電催化中，分子作為氧化還原介質，通常在與底物活化分開的步驟中進行氧化或還原。這些介導的途徑引入了一種高能中間體，阻礙了在低過電位時獲得高的催化速率。近日，麻省理工學院Yogesh Surendranath團隊將分子析氫催化劑于石墨電極電子耦合，消除了分步路徑，并使得電子和質子轉移結合在一起。電化學和X射線吸收數據表明，石墨共軛Rh分子的析氫催化過程并沒有先降低金屬中心。該工作對高效能量轉化催化劑的分子水平設計具有廣泛的意義。
Megan N. Jackson, Yogesh Surendranath*, et al. Graphite Conjugation Eliminates Redox Intermediates in Molecular Electrocatalysis. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b04981
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b04981
6. JACS：原位拉曼光譜揭示Cu(111)和多晶Cu表面電氧化機理
研究吸附在結構明確的Cu單晶基底上的中間體的化學性質對理解許多電催化反應是至關重要的。近日，廈門大學李劍鋒等多團隊合作，利用電化學SHINERS技術，從分子水平系統地研究了Cu(111)和多晶Cu表面在不同pH環境中的電氧化行為。研究發現，在堿性和中性條件下Cu(111)表面經歷了Cu-OHad → Cu-Oad→Cu2O轉變過程，即隨著電位升高OH先吸附，然后轉化為吸附態的O最后形成氧化物；而在表面存在多種結構的多晶Cu表面并未觀察到這種變化。在酸性條件下，表面OH和氧物種會被SO42-所取代。該工作提供了Cu表面氧化早期涉及到OH/O反應過程的直接光譜證據，驗證了傳統電化學方法以及理論計算的猜測，為設計高效催化劑提供了重要指導。
Nataraju Bodappa, Jian-Feng Li*, et al. Early Stages of Electrochemical Oxidation of Cu(111) and Polycrystalline Cu Surfaces Revealed by in situ Raman Spectroscopy. J. Am.Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b04638
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b04638
7. JACS：大規模生產單原子Cu修飾的碳膜用于CO2電還原制甲醇
電催化CO2還原(CO2RR)是緩解能源和環境問題的有效途徑。然而，能夠將CO2轉化為如碳氫化合物或醇等高價值的產品的催化劑還非常有限。近日，深圳大學何傳新等團隊報道了一個簡單的策略用于大規模合成孤立銅修飾的通孔納米碳纖維催化劑(CuSAs/TCNFs)。
該CuSAs/TCNFs膜具有良好的力學性能，可直接作為CO2RR的陰極，在液相中生成純甲醇，法拉第效率達44%。CuSAs/TCNFs的自支撐通孔結構大大減少了金屬原子的嵌入，產生大量可以參與CO2RR的有效的Cu單原子，使得C1產物的偏電流密度為93 mA cm-2，在水溶液中穩定性超過50 h。DFT計算表明，Cu單原子對*CO中間體具有較高的束縛能。因此，*CO可以進一步還原為甲醇等產物，而不容易作為CO產物從催化劑表面釋放出來。
Hengpan Yang, Yu Wu, Chuanxin He*, et al. Scalable Production of Efficient Single-Atom Copper Decorated Carbon Membranes for CO2 Electroreduction to Methanol. J.Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b04907
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b04907
8. JACS：通過分子扭曲控制單線態裂變
單態裂變是由單個光子的吸收產生兩種三重激發態，它有可能提高太陽能的轉換效率。實現這一潛力的一個主要障礙是高產率單線態裂變和足夠化學穩定的分子非常有限。近日，哥倫比亞大學Xiaoyang Zhu，Colin P. Nuckolls，Taifeng Liu等多團隊合作，報道了一種發展單線態裂變材料的策略，從一個穩定的分子平臺開始，利用應變來調整單線態和三重態能量。以苝二酰亞胺為模型系統，通過對分子骨架的拉伸，將單態裂變能從吸能調整為放能或等能，使得單線態裂變率增加了兩個數量級。
Felisa S. Conrad-Burton, Taifeng Liu*, ColinP. Nuckolls*, Xiaoyang Zhu*, et al. Controlling Singlet Fission by Molecular Contortion. J. Am.Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b05357
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b05357
9. JACS：無鉛鈣鈦礦中的非同步光激發電子和結構弛豫
已經深入研究了具有更穩定晶體結構的空位有序無鉛鈣鈦礦，作為解決鹵化鉛鹵化物（LHP）的有毒和長期穩定問題的替代方案。由這些鈣鈦礦中緊密堆積的鹵化物八面體亞晶格產生的色散能帶同時被期望用于提高電荷載流子的遷移率。然而，這些鈣鈦礦遭受意外不良的電荷載流子傳輸。
為了解決這個問題，隆德大學Kaibo Zheng和阿貢國家實驗室Xiaoyi Zhang團隊采用超快，元素特定的X射線瞬態吸收（XTA）光譜來直接探測原型空位有序無鉛鈣鈦礦 - Cs3Bi2Br9的光激發電子和結構動力學。研究發現，光生空穴很快在Br中心（<10 ps）自陷，同時扭曲局部晶格結構，可能在Vk中心（Br2- 二聚體）的構型中形成小的極化子。更重要的是，發現了一種長壽命結構失真狀態，其壽命約為59 μs，比電荷載流子復合慢約三個數量級。這種長壽命的結構變形可能在連續光照射下產生瞬態“背景”，影響沿著晶格框架的電荷載流子傳輸。
Liu, C. et al. Asynchronous Photoexcited Electronic and Structural Relaxation in Lead Free Perovskites. J. Am. Chem.Soc., 2019
Doi:10.1021/jacs.9b04557 (2019).
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b04557
10. AEM：綠色溶劑加工三元共混有機光伏電池
韓國蔚山國立科技學院Young Kim和浦項工科大學Taiho Park團隊通過綠色溶劑工藝研究由UV可交聯半導體聚合物（P2FBTT-Br）和非富勒烯受體（IEICO-4F）制備的三元共混有機光伏（OPV）中的老化損失。合成的P2FBTT-Br可以通過紫外線照射交聯150秒，并且由于其不對稱結構而溶解在2-甲基苯甲醚中。在75°C或AM 1.5G太陽光下進行90小時的OPV性能和老化損耗測試中，帶有PC71BM的紫外交聯設備顯示9.2％的效率（PCE），并且比空白組具有更好的抗老化損失穩定性。由交聯產生的冷凍形態防止了與形態降解相關的橫向結晶和聚集。當引入IEICO-4F代替基于富勒烯的受體時，由于冷凍形態和非富勒烯受體的高混溶性，由于熱老化和光照導致的老化損失被明顯抑制。
Lee, J., Kim, J. W., Park, S. A., Son, S. Y.,Choi, K., Lee, W., Kim, M., Kim, J. Y., Park, T., Study of Burn‐In Loss in Green Solvent‐Processed Ternary Blended Organic Photovoltaics Derived from UV-Crosslinkable Semiconducting Polymers and Nonfullerene Acceptors. Adv. Energy Mater. 2019, 1901829.
https://doi.org/10.1002/aenm.201901829
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201901829
11. AEM：通過共軛小分子促進有機-ZnO異質結，實現高效穩定的有機太陽能電池
有機金屬氧化物異質界面中的電荷輸運情況影響聚合物太陽能電池（PSC）的整體性能和穩定性。電子科技大學Jiang Huang 和浙江大學Chang‐Zhi Li團隊開發了一種利用新型小分子自組裝單分子膜（SAMs）的有效界面策略，以改善非富勒烯PSC的有機分子-氧化鋅（ZnO）界面的電子和電學以及化學性質。結果表明，具有良好控制的能級和分子偶極子的制備SAM可以有效地優化異質界面的能量勢壘和功函數（WF），以實現最佳的電子提取。此外，在ZnO頂部引入SAM不僅有利于n界面接觸，而且還有助于ZnO的光催化活性的鈍化，從而改善衍生的非富勒烯PSC的整體性能和光穩定性。
Liu, H., Liu, Z.‐X., Wang, S.,Huang, J., Ju, H.‐X., Chen, Q., Yu, J., Chen, H., Li,C.‐Z., Boosting Organic–MetalOxide Heterojunction via Conjugated Small Molecules for Efficient and Stable Nonfullerene Polymer Solar Cells. Adv. Energy Mater. 2019, 1900887.
https://doi.org/10.1002/aenm.201900887
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201900887
12. Nano Lett.：Bi2O2Se超薄納米片: 自組裝層狀異質結構的室溫鐵電性
具有高載流子遷移率的超薄鐵電半導體是各類電子和光電子器件發展所需的理想系統。然而，傳統的氧化物鐵電絕緣體的鐵電轉變溫度隨著材料厚度的減小而急劇降低，在一定的臨界厚度以下，鐵電轉變溫度甚至不復存在。
有鑒于此，印度賈瓦哈拉爾·尼赫魯高級科學研究中心Tanmoy Ghosh等人報道了在室溫下Bi2O2Se的超薄(~ 2nm)單晶納米薄片具有鐵電性。作者采用一種簡單、快速、可擴大規模的濕法化學方法，在室溫下合成出具有鐵電性納米片Bi2O2Se（結構中帶相反電荷的交替層之間通過靜電相互作用自組裝在一起）。通過介電測量和壓電響應分析，證實了Bi2O2Se納米片中存在鐵電性。研究發現，超薄納米薄片的自發結構形變破壞了局部反對稱性，從而導致鐵電性的出現。作者進一步通過原子分辨率掃描透射電鏡和理論計算，研究了局部結構變形和自發偶極矩的形成。
Tanmoy Ghosh, Manisha Samanta, Aastha Vasdev,Kapildeb Dolui, Jay Ghatak, Tanmoy Das, Goutam Sheet, Kanishka Biswas.Ultrathin Free-standing Nanosheets of Bi2O2Se: RoomTemperature Ferroelectricity in Self-assembled Charged Layered Heterostructure.Nano Lett. 2019
DOI：10.1021/acs.nanolett.9b02312
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b02312
