1. Nature Biomed. Eng.: 自動(dòng)全組織培養(yǎng)系統(tǒng)，用于篩選口服藥物制劑
單層癌細(xì)胞株被廣泛應(yīng)用于藥物胃腸道吸收的模擬和口服藥物的開發(fā)。然而，它們通常不能預(yù)測(cè)藥物在體內(nèi)的吸收。于此，麻省理工學(xué)院Giovanni Traverso和Robert Langer院士等人報(bào)道了一個(gè)機(jī)器人操作系統(tǒng)，它使用大的豬胃腸道組織外植體，這些外植體在培養(yǎng)中的功能保持了較長(zhǎng)的時(shí)間，以便對(duì)胃腸道的整個(gè)部分進(jìn)行高通量詢問（每天數(shù)千個(gè)樣本）。
本文要點(diǎn)：
1）與Caco-2 Transwell系統(tǒng)（斯皮爾曼相關(guān)系數(shù)分別為0.906和0.302）相比，自動(dòng)培養(yǎng)系統(tǒng)在人類胃腸道中的藥物吸收預(yù)測(cè)性更高。
2）通過使用培養(yǎng)系統(tǒng)分析2930種縮氨酸藥物催產(chǎn)素制劑的腸道吸收，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種吸收促進(jìn)劑，在沒有腸組織細(xì)胞破壞的情況下，可使豬口服催產(chǎn)素的生物利用度增加11.3倍。機(jī)器人操作的全組織培養(yǎng)系統(tǒng)應(yīng)該有助于促進(jìn)口服藥物制劑的發(fā)展，也可能有助于藥物篩選應(yīng)用。
von Erlach, T., et al. Robotically handled whole-tissue culture system for the screening of oral drug formulations. Nat Biomed Eng (2020).
https://doi.org/10.1038/s41551-020-0545-6
2. Nature Rev. Mater. 綜述：天然和工程木材的結(jié)構(gòu)-性能-功能關(guān)系
木材是地球上最豐富的生物材料之一，樹木在經(jīng)過2.7億年的不斷進(jìn)化后，其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)得到了優(yōu)化。這種優(yōu)化使木材具有高效的水分和養(yǎng)分運(yùn)輸、機(jī)械穩(wěn)定性和耐久性。木材獨(dú)特的材料結(jié)構(gòu)和明顯的各向異性賦予了它一系列顯著的特性，為功能材料的設(shè)計(jì)提供了機(jī)會(huì)。
有鑒于此，馬里蘭大學(xué)胡良兵教授就如何通過結(jié)構(gòu)工程、化學(xué)和熱改性重新設(shè)計(jì)木材以改變其機(jī)械、流體、離子、光學(xué)和熱學(xué)屬性提供了材料和結(jié)構(gòu)方面的觀點(diǎn)。
文章要點(diǎn)：
1）作者綜述了木材的結(jié)構(gòu)和組成，以及改性策略。然后，探討了木材的內(nèi)在特性，這些特性來源于木材的分層多孔、各向異性結(jié)構(gòu)和木質(zhì)纖維素成分。
2）作者總結(jié)了在木材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工程和應(yīng)用等方面取得的研究成就，重點(diǎn)是了解通過不同的結(jié)構(gòu)修飾賦予木材的機(jī)械、離子、流體、光學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)。
3）作者重點(diǎn)介紹了先進(jìn)的表征和計(jì)算模擬方法，用于揭示天然和改性木材的結(jié)構(gòu)-屬性-功能關(guān)系，以及為生物啟發(fā)的合成設(shè)計(jì)提供信息。
4）最后，作者對(duì)使用木質(zhì)材料以可持續(xù)的方式應(yīng)對(duì)全球挑戰(zhàn)的未來研究方向提出了一些觀點(diǎn)。
Chen, C., Kuang, Y., Zhu, S. et al. Structure–property–function relationships of natural and engineered wood. Nat Rev Mater (2020).
DOI：10.1038/s41578-020-0195-z
https://doi.org/10.1038/s41578-020-0195-z
3. Nature Mater.：新型工程策略，助力改善含超濃縮離子液體電解質(zhì)的鈉電循環(huán)
高密度儲(chǔ)能裝置中不均勻的金屬沉積和枝晶的形成會(huì)降低金屬負(fù)極電池的效率、安全性和壽命。超濃縮離子液體電解質(zhì)(如離子液體：堿離子=1:1)再加上負(fù)電位下的負(fù)極預(yù)處理，可以完全緩解這些問題，從而徹底改變高密度儲(chǔ)能裝置。然而，目前對(duì)超高鹽濃度和預(yù)處理電位在金屬負(fù)極循環(huán)過程中使金屬均勻沉積和防止枝晶形成的機(jī)理了解甚少，因此尚未優(yōu)化。有鑒于此，澳大利亞迪肯大學(xué)Fangfang Chen與Maria Forsyth等人使用原子力顯微鏡和分子動(dòng)力學(xué)模擬來闡明這些因素對(duì)鈉電解質(zhì)中界面化學(xué)的影響，證明了電極表面的熔融鹽樣結(jié)構(gòu)是如何在較高倍率下實(shí)現(xiàn)無枝晶金屬循環(huán)的。
本文要點(diǎn)：
1）研究人員研究了NaFSI鹽濃度和施加電位對(duì)離子液體（IL）C3mpyrFSI界面結(jié)構(gòu)和組成的影響。提出了一種新的工程策略，以形成由Nax(FSI)y團(tuán)簇為主的均勻界面電解質(zhì)結(jié)構(gòu)，并排除有機(jī)IL陽(yáng)離子。
2）通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)含有50 mol％ NaFSI的超濃縮C3mpyrFSI IL電解質(zhì)的界面結(jié)構(gòu)與純IL或其低鹽濃度的電解質(zhì)的界面結(jié)構(gòu)明顯不同。在最里層的電解質(zhì)層中，特別是在帶負(fù)電的表面上，發(fā)現(xiàn)了熔鹽狀高度聚集的Nax(FSI)y結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)破壞了界面納米結(jié)構(gòu)。
3）采用高壓預(yù)處理可以進(jìn)一步優(yōu)化超濃IL電解質(zhì)的界面結(jié)構(gòu)，在負(fù)極上促進(jìn)形成濃度更高的Nax(FSI)y團(tuán)簇，同時(shí)排除[C3mpyr]陽(yáng)離子，這種結(jié)構(gòu)可以使SEI層和金屬沉積性能得到改善。
這項(xiàng)工作清楚地揭示了超濃縮IL電解質(zhì)帶電負(fù)極處的電解質(zhì)結(jié)構(gòu)在改善循環(huán)穩(wěn)定性方面的機(jī)理。
Dmitrii A. Rakov, et al. Engineering high-energy-density sodium battery anodes for improved cycling with superconcentrated ionic-liquid electrolytes. Nat. Mater. 2020
DOI: 10.1038/s41563-020-0673-0.
https://doi.org/10.1038/s41563-020-0673-0
4. Nature Catal.：非水氣體擴(kuò)散電極用于從氮?dú)夂退纸鈿渲锌焖俸铣砂?/span>
非水溶劑中的電化學(xué)轉(zhuǎn)化對(duì)于合成和儲(chǔ)能應(yīng)用非常重要。然而，由于其低溶解度和傳輸速度慢等缺點(diǎn)，限制了非極性氣體反應(yīng)物(如氮和氫)在非水溶劑中的應(yīng)用。傳統(tǒng)的氣體擴(kuò)散電極是通過促進(jìn)電極附近的有效氣液接觸，以改善氣體在水溶液中的傳輸。由于液相和碳纖維載體之間沒有疏水斥力，它們?cè)诜撬軇┲械氖褂檬艿阶璧K。
有鑒于此，麻省理工學(xué)院（MIT）Karthish Manthiram報(bào)道了使用非水電解質(zhì)時(shí)，通過控制材料的潤(rùn)濕和電解質(zhì)對(duì)載體的滲透來可獲得類似于氣體擴(kuò)散電極（GDEs）的行為。該方法使用不銹鋼布為基礎(chǔ)的載體，用于氨合成和氫氧化。使用不銹鋼布(SSC)作為催化劑沉積的基底。通過在布料上保持壓力梯度來控制電解質(zhì)滲透。
文章要點(diǎn)：
1）該方法被用于在四氫呋喃和碳酸丙烯基電解質(zhì)中可以以高達(dá)25 mA cm-2的電流密度在鍍鉑不銹鋼布(Pt/SSCs)上有效地氧化H2。此外，通過使用SSC作為襯底，在其上原位電鍍鋰金屬，可以使用鋰介導(dǎo)的方法將N2還原為NH3。NH3部分電流密度為8.8±1.4 mA cm-2，同時(shí)FEs較高(速率優(yōu)化條件下為35±6%，F(xiàn)E優(yōu)化條件下為47·5±4%)。
2）將這兩個(gè)電極耦合起來，研究人員成功構(gòu)建了一個(gè)電化學(xué)哈伯法(eHB)反應(yīng)器，該反應(yīng)器可以在常溫下由N2和H2生成NH3。
Lazouski, N., Chung, M., Williams, K. et al. Non-aqueous gas diffusion electrodes for rapid ammonia synthesis from nitrogen and water-splitting-derived hydrogen. Nat Catal (2020).
DOI：10.1038/s41929-020-0455-8
https://doi.org/10.1038/s41929-020-0455-8
5. Nature Chem.：手性螺旋金屬表面實(shí)現(xiàn)對(duì)非手性分子中引入手性結(jié)構(gòu)
在沒有手性引發(fā)劑的情況中對(duì)分子構(gòu)建手性結(jié)構(gòu)具有較高的難度，同時(shí)是深入理解同手性（homochirality）的好方法，四川大學(xué)楊成、南方科技大學(xué)Wang Yang-Gang、香港浸會(huì)大學(xué)黃陟峰等通過控制螺旋金屬納米材料的偏手性（handedness）實(shí)現(xiàn)了對(duì)分子的手性調(diào)控，該過程中通過在基底上控制沉積分子的掠射角按照順時(shí)針/逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)吸附在表面分子的手性實(shí)現(xiàn)調(diào)控。對(duì)2-蒽羧酸分子對(duì)映性吸附在納米螺旋金屬上，形成反頭對(duì)頭二聚體的對(duì)映手性結(jié)構(gòu)，該產(chǎn)物在納米螺旋金屬的手性作用中，經(jīng)過光催化環(huán)加成反應(yīng)會(huì)生成對(duì)應(yīng)的Si-Si或者Re-Re堆疊結(jié)構(gòu)：左手性/右手性的納米螺旋金屬材料生成(+)-二聚體/(-)-二聚體。密度泛函理論結(jié)果顯示，光催化環(huán)加成產(chǎn)物的手性是由在螺旋金屬材料上的手性堆疊過程導(dǎo)致的。
本文要點(diǎn)：
在＜10 nm的金屬螺旋上修飾-NH2基團(tuán)，隨后將2-蒽羧酸通過和-NH2之間的相互作用負(fù)載到金屬螺旋上，由于這種較小的納米手性金屬螺旋材料表面上展現(xiàn)增強(qiáng)的波浪狀手性晶格結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)了對(duì)吸附分子結(jié)構(gòu)有選擇性（手性吸附能量有區(qū)別，導(dǎo)致優(yōu)先手性選擇性）。此外，這個(gè)體系能夠?qū){米螺旋材料近表面上的光有手性選擇的吸收作用，并提供了一種通過外界條件對(duì)分子的手性結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控的方法。
Xueqin Wei, et al. Enantioselective photoinduced cyclodimerization of a prochiral anthracene derivative adsorbed on helical metal nanostructures，Nature Chem 2020,
DOI：10.1038/s41557-020-0453-0
https://www.nature.com/articles/s41557-020-0453-0
6. Nature Commun.：化學(xué)自充電水性鋅離子電池
可充電電池在電子設(shè)備、電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。近年來，各種釩基化合物由于其開放的晶體結(jié)構(gòu)和多種釩的氧化態(tài)而被開發(fā)作為水性鋅離子電池(ZIBs)的正極材料。在放電過程中，Zn2+的插入和釩的還原同時(shí)發(fā)生在釩基ZIBs中。此外，釩基化合物也是活性的氧化還原材料，在低價(jià)狀態(tài)下可以被氧氧化，釩基正極放電在環(huán)境中會(huì)被氧氣氧化，就像充電過程一樣。因此，有望實(shí)現(xiàn)同時(shí)具有能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)功能的自充電ZIBs。
有鑒于此，基于CaV6O16?3H2O電極，南開大學(xué)陳軍院士，牛志強(qiáng)研究員報(bào)道了一種簡(jiǎn)化的雙電極結(jié)構(gòu)的化學(xué)自充電水性鋅離子電池
文章要點(diǎn)：
1）研究人員采用一步水熱法合成了長(zhǎng)度為幾百微米，寬度為200-500 nm的CaVO納米帶。通過X射線衍射(XRD)和相應(yīng)的Rietveld精修，進(jìn)一步了解了它們的晶相，衍射峰的空間群為A2/m(JCPDS為33317)，晶格參數(shù)為a=12.2533 ?，b=3.5149 ?，c=18.3874 ?，α=γ=90°，β=118.642°，能很好地對(duì)應(yīng)單斜CaVO相的衍射峰。此外，在HRTEM圖像顯示，晶格條紋的晶格間距為0.205 nm，對(duì)應(yīng)于CaVO的(008)面，與X射線衍射結(jié)果一致。此外， TEM的元素圖譜圖像清楚地顯示，Ca、V和O元素在CaVO納米帶中均勻分布。
2）良好的納米帶形貌、開放的骨架和擴(kuò)大的層間距使CaVO在層狀結(jié)構(gòu)中具有快速的Zn離子插入/提取動(dòng)力學(xué)。結(jié)果表明，Zn/CaVO電池具有較高的首次放電容量(300 mAh g-1，0.1 A g-1)、優(yōu)異的倍率性能(62 mAh g-1，30 A g-1)和出色的循環(huán)穩(wěn)定性(10000次循環(huán)后容量保持率為100%)。
3）由于完全放電產(chǎn)物CaZn3.6VO和O2之間的氧化還原電位差，它們之間會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，CaZn3.6VO釋放出被氧化的電子，而O2同時(shí)被還原。同時(shí)，從CaZn3.6VO中提取Zn離子以平衡電荷。結(jié)果表明，在常溫下，在上述氧化還原過程中，CaZn3.6VO中發(fā)生了釩的氧化和Zn離子的萃取。顯然，在這種氧化還原過程中，完全放電的產(chǎn)物CaZn3.6VO可恢復(fù)到充電狀態(tài)，而不是依靠外部電源。因此，Zn/CaZn3.6?xVO系統(tǒng)可以從周圍環(huán)境中獲取化學(xué)能，并通過化學(xué)充電過程將其轉(zhuǎn)化為蓄電池中儲(chǔ)存的電能。它們可以在沒有任何外部電源的情況下自我充電至1.05 V，并提供相當(dāng)大的放電容量239 mAh g-1。
在這種開放式電池設(shè)計(jì)中，化學(xué)充電/恒流放電過程也是可逆的。更重要的是，化學(xué)自充電ZIBs兼容不同的化學(xué)或/和恒流充電混合模式。化學(xué)自充電能力確保了Zn/CaVO電池在各種條件下都可以使用。
Yan Zhang, et al, A chemically self-charging aqueous zinc-ion battery. Nature Communications, 2020.
DOI：10.1038/s41467-020-16039-5
https://doi.org/10.1038/s41467-020-16039-5
7. Nature Commun.：高效三維太陽(yáng)能蒸發(fā)器通過局部結(jié)晶實(shí)現(xiàn)高鹽度脫鹽
太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)水蒸發(fā)是一種對(duì)環(huán)境友好型水凈化/海水淡化策略，而提高高鹽度下光熱材料的蒸發(fā)率、能源效率和可持續(xù)性具有重要意義。有鑒于此，中科院化學(xué)研究所宋延林研究員報(bào)道了一種高效的能量再利用策略，以實(shí)現(xiàn)高鹽度下的高能量效率和水分蒸發(fā)速率。
文章要點(diǎn)：
1）研究人員通過仿生3D結(jié)構(gòu)的分層水路控制界面水膜非均勻性，仿生3D結(jié)構(gòu)是由尺寸依賴的樹脂填充誘導(dǎo)的增材制造制成的。由于與位置相關(guān)的結(jié)構(gòu)具有不均勻性，蒸發(fā)器表面上產(chǎn)生的水膜呈現(xiàn)厚度梯度。此外，仿生3D蒸發(fā)器系統(tǒng)獲取的輸入能量與光源和精確位置之間的距離有關(guān)，這導(dǎo)致照明與位置相關(guān)的能量利用。
2）基于結(jié)構(gòu)不均勻性導(dǎo)致的仿生3D蒸發(fā)器上的相關(guān)位置水分蒸發(fā)，液膜沿液膜方向呈現(xiàn)溫度梯度，使得整個(gè)裝置能量利用不均。同時(shí)形成的Marangoni流使水分補(bǔ)充到蒸發(fā)較強(qiáng)的位置，從而提高蒸發(fā)和能量效率，最終導(dǎo)致水膜內(nèi)部的能量再利用特性。
3）在一次日照條件下，獲得了較高的黑暗蒸發(fā)速率(1.17 kgm-2h-1)、較高的太陽(yáng)蒸發(fā)率(2.63 kgm-2h-1)和較高的能效(超過96%)，即使在高鹽度條件下也具有良好的穩(wěn)定性。此外，液膜厚度梯度和沿液膜位置的水分蒸發(fā)也導(dǎo)致了三維蒸發(fā)器上的鹽濃度梯度和局部鹽結(jié)晶特征。鹽在結(jié)構(gòu)的頂端液膜處結(jié)晶，中間有一層薄薄的液體，這使得蒸發(fā)器具有無鹽性和易脫鹽性，證明了其可持續(xù)利用的能力。
4）密閉系統(tǒng)間歇凈水速率可達(dá)1.72 kgm-2h-1，可連續(xù)凈化天然海水樣品，具有廣闊的應(yīng)用前景。
Wu, L., Dong, Z., Cai, Z. et al. Highly efficient three-dimensional solar evaporator for high salinity desalination by localized crystallization. Nat Commun 11, 521 (2020).
DOI：10.1038/s41467-020-14366-1
https://doi.org/10.1038/s41467-020-14366-1
8. Nature Commun.：?jiǎn)卧逾捰糜诟叻€(wěn)定性鋰-氧電池
鋰-氧電池的容量非常高，目前在能源儲(chǔ)存領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注，在鋰-氧電池中活性較高的催化劑和對(duì)應(yīng)的催化機(jī)理是關(guān)鍵問題，吉林大學(xué)徐吉靜等人對(duì)單原子Co催化劑在電池中的應(yīng)用進(jìn)行研究，結(jié)果顯示這種單分散的Co催化劑能夠在電極反應(yīng)過程中生成毫米大小的花狀Li2O2，有效的促進(jìn)了通過單電子過程分解Li2O2。得到的單原子催化劑電池展現(xiàn)了長(zhǎng)時(shí)間工作穩(wěn)定性（218天）和較高的循環(huán)性能（86.2 %），這個(gè)結(jié)果比商業(yè)5 % Pd/C催化劑更優(yōu)異。作者發(fā)現(xiàn)，單原子和基底之間的協(xié)同作用為催化劑帶來了較好的穩(wěn)定性和持續(xù)工作能力。本文的相關(guān)研究成果對(duì)開發(fā)鋰-氧電池的高活性催化劑有促進(jìn)作用。
本文要點(diǎn)：
1）催化劑的合成。通過Stober方法合成~400 nm的SiO2模板材料，將Co源和多巴胺混合隨后在SiO2上聚合，生成SiO2@PDA@Co(acac)2。通過900 ℃的N2氣氛中熱分解，將多巴胺分解為碳，并得到SiO2@N摻雜碳@Co，并使用HF酸刻蝕并除去SiO2。（在多巴胺聚合過程中，Co分散在碳結(jié)構(gòu)中從而形成單原子位點(diǎn)）
2）電化學(xué)性能測(cè)試。通過CV測(cè)試分解Li2O2過程中的情況，結(jié)果顯示~2.76 V有LiO2的氧化峰，在~3.2 V有非化學(xué)計(jì)量比的Li2-xO2材料分解峰（特別是Li2O2界面外部的Li2-xO2），在~3.3 V附近有對(duì)應(yīng)于Li2O2氧化對(duì)應(yīng)的峰。與之相比，Pt/C在該反應(yīng)過程中，只在4.31 V附近顯示一個(gè)較寬的峰，對(duì)應(yīng)于LiOH、Li2CO3的生成，而不容易生成Li2O2。
3）通過密度泛函理論對(duì)充電過程進(jìn)行模擬，結(jié)果顯示Li2O2界面上發(fā)生脫鋰形成Li2-xO2，N摻雜的碳有效的改善了結(jié)合能、電子結(jié)構(gòu)，LiO2中間物種的吸附能。此外，結(jié)合能計(jì)算結(jié)果顯示，還原物種在表面的吸附能有所不同，在單原子Co/N摻雜碳界面上的吸附能為-1.03 eV，這個(gè)結(jié)果高于在Pt/C（-1.85 eV）上和在N摻雜碳（-1.55 eV）上，說明在單原子Co/氮摻雜碳上更容易脫附，有利于單電子過程。
4）長(zhǎng)時(shí)間工作穩(wěn)定性測(cè)試。單原子Co材料在250次循環(huán)（218天）后依然穩(wěn)定工作，商業(yè)Pd/C材料在100次循環(huán)后性能明顯降低。對(duì)20次循環(huán)的材料進(jìn)行XRD分析，結(jié)果顯示單原子Co材料保持了結(jié)構(gòu)。
Li-Na Song, et al. Tuning lithium-peroxide formation and decomposition routes with single-atom catalysts for lithium–oxygen batteries，Nature Commun 2020, 11, 2191
DOI：10.1038/s41467-020-15712-z
https://www.nature.com/articles/s41467-020-15712-z
9. Nature Commun.：大環(huán)結(jié)構(gòu)環(huán)內(nèi)酯體系的構(gòu)建和其克服耐藥性作用
克服癌癥中耐藥性（multidrug resistance, MDR）中關(guān)鍵問題在于探索更加有效的生物活性支架（bioactive scaffold），通過對(duì)天然產(chǎn)物的研究，上海藥物研究所樓麗廣、楊偉波等通過仿生合成烯丙基/大環(huán)內(nèi)酯類分子嘗試解決該問題。作者通過Rh(III)催化策略實(shí)現(xiàn)了無溶劑的C-H鍵烯丙基化反應(yīng)，并實(shí)現(xiàn)了較高的對(duì)映選擇性和化學(xué)選擇性。該方法得到的烯丙醇結(jié)構(gòu)在合成大環(huán)內(nèi)酯中體現(xiàn)關(guān)鍵作用，此外這種烯丙基/大環(huán)內(nèi)酯體系增強(qiáng)了對(duì)腫瘤細(xì)胞對(duì)細(xì)胞毒劑的作用。本工作對(duì)探索生物活性大環(huán)分子的研究有幫助。
本文要點(diǎn)：
1） 反應(yīng)優(yōu)化。將4-苯基-4-乙烯基-1,3-二氧戊環(huán)和2-甲基苯甲酸作為反應(yīng)物，RhIII([Cp*RhCl2]2/AgSbF6)作為催化劑，在60 ℃的DMF中反應(yīng)，隨后加入碘甲烷和K2CO3，實(shí)現(xiàn)了以79 %的產(chǎn)率和較高的手性產(chǎn)物（＞20：1）生成羧酸鄰位烯丙醇基取代的產(chǎn)物。對(duì)多種芳基取代的羧酸有兼容性，對(duì)N-甲基吡咯雜環(huán)有兼容性，結(jié)果顯示對(duì)大多數(shù)的原料有中等收率和較好的對(duì)映選擇性。
2） 反應(yīng)機(jī)理研究。[Cp*RhCl2]2和AgSbF6反應(yīng)生成AgCl和[Cp*Rh](SbF6)2，并和羧酸底物分子在堿作用中反應(yīng)，Rh結(jié)合到羧酸根的氧上，隨后Rh對(duì)鄰位的芳基C(sp2)-H鍵活化（協(xié)同脫氫金屬化），生成C(sp2)-Rh物種，隨后和1,3-二氧戊環(huán)烯烴分子反應(yīng)，通過釋放CO2并插入到C(sp2)-Rh鍵中（遷移插入/β-氧消除過程）生成對(duì)應(yīng)的中間體。隨后，通過質(zhì)子化反應(yīng)得到產(chǎn)物分子，同時(shí)催化劑從分子中脫除。構(gòu)建大環(huán)結(jié)構(gòu)。通過酰胺化/水解/酯化反應(yīng)過程，生成的產(chǎn)物分子構(gòu)建了大環(huán)結(jié)構(gòu)體系，并測(cè)試P-gp抑制劑相關(guān)藥物的吸收和流出試驗(yàn)效果，結(jié)果顯示有較好的效果。
Lu Chen, et al. A modular biomimetic strategy for the synthesis of macrolide P-glycoprotein inhibitors via Rh-catalyzed C-H activation. Nature Commun 2020, 11, 2151
DOI：10.1038/s41467-020-16084-0
https://www.nature.com/articles/s41467-020-16084-0
10. Chem綜述：具有非常規(guī)相的二維納米材料
二維(2D)納米材料因其優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)和廣闊的應(yīng)用前景而受到越來越多的關(guān)注。最近的研究表明，由于不同的原子排列，納米材料的物相會(huì)對(duì)其性能和應(yīng)用產(chǎn)生重大影響。除了晶相之外，缺乏長(zhǎng)程原子有序性的非晶態(tài)納米材料和由多個(gè)相組成的多相納米結(jié)構(gòu)在一些特定的應(yīng)用中也顯示出優(yōu)異的性能。近年來，隨著納米材料相工程的快速發(fā)展，控制合成具有非常規(guī)相的二維納米材料以及探索相相關(guān)性質(zhì)和應(yīng)用成為可能。
有鑒于此，香港城市大學(xué)張華教授簡(jiǎn)要綜述了二維非常規(guī)相納米材料的研究進(jìn)展，包括非常規(guī)晶相、非晶相和異相。據(jù)不同的材料類別，重點(diǎn)介紹了它們的合成方法、獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。最后，作者就這一新興領(lǐng)域的挑戰(zhàn)和潛在的機(jī)遇提出個(gè)人見解。
文章要點(diǎn)：
1）迄今為止，人們已經(jīng)合成了一系列具有非常規(guī)晶相的二維納米材料，包括TMDs、金屬、金屬氧化物、金屬氫氧化物和金屬硒化物。作者總結(jié)了一些具有代表性的具有非常規(guī)晶相的二維納米材料，其中重點(diǎn)是二維TMDs和二維貴金屬。
2）最近的研究表明，非晶納米材料由于其獨(dú)特的長(zhǎng)程無序性質(zhì)，在各種應(yīng)用中可以比晶態(tài)材料表現(xiàn)出更好的性能。因此，制備二維形貌的非晶納米材料，可以同時(shí)受益于二維和非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，為提高其在各種應(yīng)用中的性能提供了一條有效的途徑。到目前為止，研究工作極大地豐富了二維非晶態(tài)納米材料家族，如金屬、金屬氧化物、金屬氫氧化物、硫化物和硒化物等。作者總結(jié)了一些具有代表性的新出現(xiàn)的二維非晶態(tài)納米材料。
3）異相納米材料是由不同相組成的結(jié)構(gòu)組成的。近年來，由于多相和相界共存所產(chǎn)生的獨(dú)特性質(zhì)，多相納米結(jié)構(gòu)受到了廣泛的關(guān)注。作者重點(diǎn)總結(jié)了二維納米材料中兩種典型的異相結(jié)構(gòu)，即晶相異質(zhì)結(jié)構(gòu)和非晶異相納米結(jié)構(gòu)。
4）作者最后提出了非常規(guī)相二維納米材料的潛在應(yīng)用包括：（1）發(fā)展通用的合成策略來制備物相和形貌可控的二維納米材料勢(shì)在必行；（2）從機(jī)理的角度出發(fā)，迫切需要對(duì)非常規(guī)相的形成機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)的研究，用于新型納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和合成；（3）豐富二維非晶態(tài)納米材料庫(kù)，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)仍然具有很大的研究空間；（4）合理設(shè)計(jì)相基二維納米材料，如具有明確相分布的二維異相納米結(jié)構(gòu)和理論預(yù)測(cè)的具有非常規(guī)相的二維納米材料；（5）進(jìn)一步擴(kuò)大非常規(guī)相納米材料的應(yīng)用。
Yiyao Ge, et al, Two-Dimensional Nanomaterials with Unconventional Phases, Chem, 2020
DOI：10.1016/j.chempr.2020.04.004.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929420301728
11. EES：金屬成分影響混合鈣鈦礦太陽(yáng)能吸光層的光電質(zhì)量
當(dāng)前用于全鈣鈦礦多結(jié)太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)需要混合金屬Pb-Sn組合物以實(shí)現(xiàn)比其純Pb對(duì)應(yīng)物更窄的帶隙。混合金屬Pb-Sn鈣鈦礦可獲得的較低帶隙范圍也包含1.3至1.4 eV的范圍，這在理論上是使單結(jié)器件效率最大化的理想選擇。牛津大學(xué)Henry Snaith等人通過替代介于0.001％和70％之間的鉛含量調(diào)整能帶隙，研究了(FA)0.83Cs0.17(Pb1-ySny)I3鈣鈦礦材料系列的光電質(zhì)量和光伏性能。
本文要點(diǎn)：
1）研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Sn占金屬含量的0.5％至20％之間時(shí)，存在“缺陷”的成分范圍，但是對(duì)于Sn含量在30％至50％之間，光電子質(zhì)量得以恢復(fù)。當(dāng)只有1％的Pb含量被Sn取代時(shí)，發(fā)現(xiàn)光導(dǎo)率，光致發(fā)光壽命和光致發(fā)光量子效率至少降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，這表明低濃度的Sn摻入會(huì)產(chǎn)生陷阱位點(diǎn)，從而促進(jìn)非金屬離子的形成。
2）材料中的輻射復(fù)合并限制了光伏性能。盡管這些觀察結(jié)果表明，如果不采取措施改善材料質(zhì)量，則帶隙在1.35和1.5 eV之間不太可能對(duì)光電應(yīng)用有用，而在1.33 eV或以下，可能會(huì)有高效窄帶隙吸收材料。當(dāng)Sn含量為30％時(shí)，單結(jié)太陽(yáng)能電池的效率為17.6％，并具有理想單結(jié)帶隙為1.33 eV；當(dāng)Sn含量為50％時(shí)，底部的低帶隙器件效率為18.1％，適合于全鈣鈦礦多結(jié)電池中的吸光層。
Matthew Thomas Klug et al. Metal composition influences optoelectronic quality in mixed-metal lead-tin triiodide perovskite solar absorbers，EES，2020.
DOI：10.1039/D0EE00132E.
https://doi.org/10.1039/D0EE00132E
