1. Chem. Rev.：光驅動的無機納米馬達
自納米技術出現以來，開發能夠在生物物質中進行導航的小型自驅動人工機器就一直是研究的熱點。盡管構建這類裝置還存在著許多障礙，但在其基本構件—納米馬達的研究方面，過去十年已有許多喜人的進展被報道。
查爾姆斯理工大學Hana ?ípova?-Jungova?和Mikael K?ll合作對這一新興領域進行了回顧，重點介紹了由光驅動或激活的無機納米馬達以及納米馬達與微型馬達的區別；同時也介紹了相關的光-物質相互作用以及納米馬達的分類，即由光動量傳遞驅動的納米馬達、光熱加熱驅動的納米馬達和光催化驅動的納米馬達等；最后也對這一快速發展的研究領域所面臨的挑戰和前景進行了展望。
Hana?ípova-Jungova,Mikael K?ll. et al. Nanoscale Inorganic Motors Driven by Light: Principles, Realizations,and Opportunities. Chemical Reviews. 2019
DOI:10.1021/acs.chemrev.9b00401
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.9b00401
2. JACS：基于抗體-抗原相互作用的競爭型通用光子晶體生物傳感器
能夠檢測不同類型生物分子的傳感器在生物醫學研究領域有著廣泛的應用，但盡管經過多年的研究，開發適用于資源有限地區的即時（POC）應用的生物傳感器仍然具有極大的挑戰性?；诠庾泳w水凝膠(PCH)的傳感器在這方面有很大的希望，因為它相比其它現有的生物分析方法有許多優點。然而，目前所有的PCH生物傳感器都局限于能靈敏、選擇性好地檢測出的分析物類型。
利用強大且普遍存在的抗體-抗原相互作用，新加坡國立大學姚少欽、中國海洋大學王巍等人首次報道了基于競爭的PCH生物傳感器，能夠以高靈敏度、高選擇性、低背景和極好的可逆性對各種生物分子(如蛋白質、肽和小分子)進行肉眼檢測。結果表明，這種PCH設計可以推廣到不同酶檢測生物傳感器的制備中。這些新型生物傳感器的普遍特性使得POC生物傳感器在其他生物分析系統的疾病診斷中有著廣闊的應用前景。
JunjieQin, Xueqiang Li, Lixin Cao, et al. Competition-Based Universal PhotonicCrystal Biosensors by Using Antibody–Antigen Interaction, J. Am. Chem. Soc., 2019.
https://doi.org/10.1021/jacs.9b11116
3. Nano Lett.: 用聚焦電子束逐層生長復雜形狀的三維納米結構
三維（3D）納米結構的制造引起了納米技術的許多領域的廣泛興趣，這些領域目前正受到傳統光刻技術的基本局限性的挑戰。聚焦電子束誘導沉積（FEBID）是最有前景的直接制備三維納米材料的方法之一，它具有高的空間分辨率和多功能性。于此，英國格拉斯哥大學Amalio Fernández-Pacheco和劍橋大學Luka Skoric等人將常規宏觀3D打印機的逐層方法與電子束光刻的鄰近效應校正相結合，將FEBID擴展到復雜形狀3D納米結構的生長。
該框架基于連續FEBID模型，并且能夠針對沉積過程中存在的各種影響進行調整，包括光束感應加熱、散焦和氣體通量各向異性。研究人員通過直接從標準立體光刻（STL）文件并使用不同的前體制造獨立的納米線、具有不同曲率和拓撲結構的表面以及通用3D對象來證明該平臺的功能。真實的三維納米打印為研究和開發三維納米現象開辟了振奮人心的途徑。
LukaSkoric, DédaloSanz-Hernández, Fanfan Meng, Claire Donnelly, SaraMerino-Aceituno, and Amalio Fernández-Pacheco.Layer-by-Layer Growth of Complex-Shaped Three-Dimensional Nanostructures withFocused Electron Beams. Nano Letters 2019.
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b03565
4. Angew：多環芳烴對富勒烯形成的重要作用
自從富勒烯的發現以來，納米科學取得了巨大的進步。然而，生長過程的時間短和合成的高能條件導致對富勒烯形成機理的研究受到嚴重限制。近日，中科院化學所王春儒等報道了試圖通過分析富勒烯產率的變化來揭示其形成過程。
實驗和理論分析表明，富勒烯的形成可能會受到多環芳族化合物的影響。作者認為，在電弧放電合成過程中，C60是通過片段組裝形成的，而C2m（m = 35，38，39）的產率可通過構件拼接大大提高。此外，作者還提出了構建基塊的幾個特征，以預測它們對較大的富勒烯C2n（n≥42）形成的影響程度。該工作不僅提供了對富勒烯形成過程的重要見解，更重要的是還可以選擇性地提高較大的富勒烯的產率。
BoWu, Chunru Wang*, et al. The vital effect of the polyaromatic hydrocarbon for the formationof fullerenes. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201915228
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201915228
5. Angew：通過控制酯基電解液中的溶劑化結構實現高壓金屬鋰電池
電解質在電化學儲能系統中起著重要的作用，特別是在鋰基可充電電池中。然而，金屬鋰負極的廣泛應用受到枝晶生長和庫侖效率低的嚴重阻礙，特別是在酯類溶劑中。基于此，中國科學技術大學焦淑紅團隊通過合理地使用高施主數的溶劑來控制電解質的溶劑化結構，成功地證明了它可以提高硝酸鋰在酯基電解質中的溶解度，從而使高壓金屬鋰電池成為可能。
值得注意的是，在穩定的恒流鋰電鍍/剝離循環過程中，具有高濃度LiNO3添加劑的電解液具有高達98.8％的優異庫侖效率。硝酸根離子可以調節鋰離子的溶劑化鞘，從而調節鋰金屬負極上SEI層的組成和結構。以鋰鎳錳鈷氧化物為正極，金屬鋰為負極的全電池表現出穩定的循環性能，表現出較慢的容量衰減，經過50次循環后，其容量保持率仍有93%。該方法為開發高壓金屬鋰電池提供了一種有效的電解液調控策略。
ShuhongJiao, Yulin Jie, Xiaojing Liu, Zhanwu Lei, Shiyang Wang, Yawei Chen, FanyangHuang, Ruiguo Cao, Genqiang Zhang. Enabling High Voltage Lithium MetalBatteries by Manipulating Solvation Structure in Ester Electrolyte. Angewandte ChemieInternational Edition 2019.
DOI:10.1002/anie.201914250
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201914250
6. Angew：寡肽和DNA的納米組裝模仿球形病毒的順序分解
具有刺激反應性的低長寬比蛋白質亞單位是球形病毒的標志性組成部分。這些重復亞基的相互作用使得能夠進行分層組裝以進行基因組包裝，并進行順序分解以實現最佳的基因組釋放。于此，香港科技大學周迎等人通過模仿這些特征，構建了一個功能性球形人工病毒。合理設計的包含pH敏感組氨酸和芳香族殘基的22個氨基酸的肽，能自組裝成低長徑比（約7×7×4nm）的均勻納米盤。
在DNA存在的情況下，納米盤間的相互作用推動了病毒外殼狀結構的形成，這種結構將DNA包裹在內部。這種直徑約50nm的人工病毒在酸性pH條件下進行部分分解。由此產生的具有較低DNA結合親和力的中間體繼續保護DNA不被核酸酶消化。這種模擬球形病毒復雜形態和細胞內轉化的納米結構，可用于構建合成的基因傳遞載體，如其有效的轉基因表達所證明的。
Ni,R. and Chau, Y. (2019), Nanoassembly of Oligopeptides and DNA Mimics theSequential Disassembly of a Spherical Virus. Angew. Chem. Int. Ed..
DOI:10.1002/anie.201913611
https://doi.org/10.1002/anie.201913611
7. Angew：優化尖晶石氧化物中鈷陽離子的幾何構型，促進析氧反應
調節電催化劑中金屬陽離子的配位環境和電子結構可以有效地增強其活性。區分尖晶石氧化物中鈷陽離子的最佳幾何構型以進行析氧反應（OER），對于設計有效的OER電催化劑具有重要意義。在此，湖南大學王雙印和鄭州大學臧雙全合作選擇MgCo2O4、CoCr2O4和Co2TiO4，其中只有八面體中心的Co3+（Oh）、四面體中心的Co2+(Td)和Oh中心的Co2+可以作為OER模型電催化劑的活性位點。電化學結果表明，Co3+（Oh）位點是OER的最佳幾何構型。Co2+（Oh）位點表現出比Co2+（Td）更好的活性。
理論計算表明，O*向OOH*的轉化是Co3+（Oh）和Co2+（Td）的速率決定步驟（RDS）。對于Co2+（Oh），在熱力學上有利于形成OOH*，但對O2的解吸卻很困難。與Co2+（Oh）和Co2+（Td）相比，Co3+（Oh）需要爬升的吉布斯自由能最低，這有助于發揮最佳活性。Co3O4中Co3+（Oh）和Co2+（Td）的共存可以有效地促進OOH*的形成并降低自由能壘，從而有助于獲得優異的OER活性。這項工作篩選出了用于OER的鈷陽離子的最佳幾何構型，并為設計高效的電催化劑提供了有價值的原理。
ShuangyinWang, Zhijuan Liu, Guangjin Wang, Xiaoyan Zhu, Yanyong Wang, Yuqin Zou,Shuangquan Zang. Optimal Geometrical Configuration of Cobalt Cations in SpinelOxides to Promote Oxygen Evolution Reaction. Angewandte Chemie InternationalEdition 2019.
DOI:10.1002/anie.201914245
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201914245
8. EES:Haber-Bosch氨在無碳能源格局中當前和未來的作用
無碳社會的未來依賴于間歇性生產的可再生能源與我們不斷增長的能源需求之間的協調。與短期儲存(如電池)相比，氨等高能量密度分子的長期能量儲存可以起到緩沖作用。近日，巴斯大學的Alf K Hill等人合作證明了Haber-Bosch合成氨循環確實可以通過用可再生電力的水分解產生的氫氣代替二氧化碳密集型的甲烷饋電過程來實現第二次氨革命。這個全新的氨循環路線要求對傳統的Haber-Bosch工藝進行重新定義，并在現有的以廉價天然氣為基礎的工藝基礎上進行新的優化。
事實上，改用電能作為燃料和原料來取代化石燃料(如甲烷)，將通過使用高效率的電動機和徹底消除二氧化碳的直接排放，顯著改善能源效率。盡管電力驅動的Haber-Bosch合成氨在技術上是可行的，但這種革命是否會發生仍然是個問題。研究發現，它的成功取決于兩個因素：提高能源效率和開發小規模、分布式和靈活的流程，這些流程可以與地理上隔離的、間歇性的可再生能源相結合。前者不僅需要更高產氫效率的電解槽，而且還需要一種整體的氨合成循環方法，用吸收和催化開發等替代冷凝分離步驟。這些創新將為合適的壓力系統、新型氨合成催化劑的開發和應用打開大門，更重要的是，為反應和分離步驟的整合提供機會。一旦實現，綠色氨將通過在交通、供暖、電力、食品等領域直接取代化石燃料，重塑當前的能源格局。
Alf K Hill, Collin Smith and Laura Torrente-Murciano.Current and future role of Haber-Bosch ammonia in a carbon-free energylandscape. Energy & Environmental Science, 2019.
DOI: 10.1039/C9EE02873K
http://doi.org/10.1039/C9EE02873K
9. Nano Energy：金屬態CoN多孔原子層實現近100％CO選擇性的高效紅外光誘導CO2還原
傳統光催化劑光催化還原CO2普遍效率較低，存在光吸收不足、低的本征載流子密度、低的氧化還原反應動力學等缺點。利用導體有望在紅外光CO2還原制燃料領域取得應用。但導體極高的載流子密度易導致強的電子-空穴復合。鑒于此，來自中國科學技術大學孫永福、謝毅、張群等人報道了一種利用超薄多孔結構的導體延長光生電子的策略。以合成的金屬態CoN多孔原子層為例，研究人員通過同步輻射光電子能譜和紫外可見近紅外光譜研究發現，該催化劑可以在紅外光照射下同時實現CO2還原和H2O氧化。
超快瞬態吸收光譜研究首先揭示了紅外光激發的電子經歷了連續的帶內弛豫和帶間重組過程。這兩個過程中光生電子的時間分別增加了9倍和1.6倍，證實了Na2S溶液的加入能有效延長電子的生命周期。金屬態CoN多孔原子層用于紅外光誘導CO2還原獲得了近100%的CO選擇性，且當加入Na2S溶液后，CO釋放速率提高了50倍。這些研究為實現高效紅外光驅動的二氧化碳還原提供了可能性。
LiangLiang, Xiaodong Li, Jiachen Zhang, Peiquan Ling, Yongfu Sun*, Chengming Wang,Qun Zhang*, Yang Pan, Qian Xu, Junfa Zhu, Yi Luo, Yi Xie*, Efficient InfraredLight Induced CO2 Reduction with Nearly 100% CO Selectivity Enabledby Metallic CoN Porous Atomic Layers, Nano Energy, 2019.
DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.104421
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S221128551931136X?dgcid=rss_sd_all
