1. Nature：納米金字塔超疏水界面
超疏水材料界面上的自清潔、干燥、避免生物污染作用在生物科技、藥物、傳熱等領(lǐng)域中有重要應(yīng)用前景，在超疏水界面上的水滴需要保持較大的接觸角（＞150°），較低的滾落角（＜10°）這種超疏水表面能通過降低表面能、降低材料界面上納米級(jí)別的粗糙度得到，進(jìn)而抑制液體和固體界面之間的接觸。但是，在界面上僅僅有較小的部分和液體接觸，并因此導(dǎo)致該部分產(chǎn)生較大的壓力和機(jī)械力負(fù)載，導(dǎo)致超疏水界面容易發(fā)生破碎且極易磨損。此外，通過磨損，疏水界面會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水界面，并且發(fā)生“水滴釘扎”現(xiàn)象。電子科技大學(xué)鄧旭、阿爾托大學(xué)理學(xué)院Robin H. A. Ras等展示了通過構(gòu)建高低不平的納米界面，并負(fù)載超疏水氟化硅烷材料，實(shí)現(xiàn)了非常好的超疏水界面，這種微結(jié)構(gòu)能夠保護(hù)超疏水界面作用免于因磨損而損壞，起到了一種保護(hù)性的“鎧甲”作用。
本文要點(diǎn)：“鎧甲”界面制備。
通過光刻方法在硅襯底/陶瓷/金屬/玻璃上制備接觸角α=125°的金字塔結(jié)構(gòu)。隨后在上面包覆超疏水層（氟化硅烷）材料層。作者通過刀片對(duì)負(fù)載超疏水層材料進(jìn)行磨損實(shí)驗(yàn)，這種材料界面展示了較好的抗壓性和抗剪切力。特別是當(dāng)金字塔頂部被部分磨損，并因此產(chǎn)生的由疏水性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性的界面，疏水納米結(jié)構(gòu)仍然能夠通過Laplase pressure過程抑制和水之間的接觸作用，并生成一種Cassie–Baxter平衡態(tài)。因此在金字塔受到部分磨損后，仍然保持了非常好的防水作用。作者通過這種方法在太陽能電池上構(gòu)建了自清潔的防水層，實(shí)驗(yàn)中能夠保持太陽能電池的效率，同時(shí)免于傳統(tǒng)的清潔電池表面需要的人力和物力。作者認(rèn)為這種具有納米結(jié)構(gòu)的超疏水界面在生活中有大量的應(yīng)用場(chǎng)景。
Dehui Wang, et al. Design of robust superhydrophobic surfaces, Nature 2020
DOI：10.1038/s41586-020-2331-8
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2331-8
2. Chem. Rev.綜述：氮基替代燃料的研究進(jìn)展與展望
尋找替代燃料對(duì)于向可持續(xù)和環(huán)境友好的能源供應(yīng)過渡具有重要意義。從可再生能源中提取的合成燃料可以作為能源儲(chǔ)存介質(zhì)，從而減輕化石燃料對(duì)環(huán)境和健康的影響。其經(jīng)濟(jì)可行性、環(huán)境影響以及與當(dāng)前基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)的兼容性取決于燃料和電源。這其中，氮基燃料成為了一種潛在的合成燃料途徑。有鑒于此，基于整個(gè)燃料的循環(huán)過程，以色列理工學(xué)院Gideon S. Grader綜述了氮基燃料在電力應(yīng)用中的研究進(jìn)展和現(xiàn)狀。
本文要點(diǎn)：
1）作者總結(jié)了氮基燃料的生產(chǎn)，分銷和儲(chǔ)存。
2）作者討論了大量現(xiàn)有研究報(bào)道，主要涉及基于氮的燃料燃燒中氨到氮原子途徑的反應(yīng)。
3）作者討論了氮基燃料的應(yīng)用，從內(nèi)燃機(jī)到燃?xì)廨啓C(jī)，以及通過合理的最終用途來開發(fā)氮基燃料。
4）作者總結(jié)了擴(kuò)大氮基分子在能源領(lǐng)域中作用的潛在機(jī)遇和挑戰(zhàn)，概述了它們?cè)谙嚓P(guān)領(lǐng)域作為能源載體的用途。
Oren Elishav, et al, Progress and Prospective of Nitrogen-Based Alternative Fuels, Chem. Rev., 2020
DOI：10.1021/acs.chemrev.9b00538
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.9b00538
3. Nature Commun.：超小銅基納米顆粒用于清除活性氧和治療炎癥相關(guān)疾病
氧化應(yīng)激與許多種急性和慢性炎癥疾病有關(guān)，目前臨床上的治療方法也很有限。開發(fā)具有良好活性氧清除能力和生物相容性的模擬酶納米材料是治療活性氧相關(guān)炎癥的一條有效途徑。第三軍醫(yī)大學(xué)羅高興教授和鄧君教授、浙江大學(xué)毛崢偉教授和美國NIH陳小元研究員通過簡單的一步法制備了超小Cu5.4O納米顆粒(Cu5.4O USNPs)，它具有多重模擬酶活性和廣譜清除ROS的能力，可用于對(duì)ROS相關(guān)疾病進(jìn)行高效治療。
本文要點(diǎn)：
1）Cu5.4O USNPs具有過氧化氫酶、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶等酶活性，在極低劑量下對(duì)ROS介導(dǎo)的細(xì)胞損傷具有很好的保護(hù)作用，可顯著改善對(duì)急性腎損傷、急性肝損傷和傷口愈合的治療效果。
2）同時(shí)，具有超小尺寸的Cu5.4O USNPs可以通過腎臟被快速清除，因此它也有著很好的生物相容性。綜上所述，這一研究工作開發(fā)的Cu5.4O USNPs也為治療ROS相關(guān)疾病和下一代納米酶的開發(fā)提供了新的參考和策略。
Tengfei Liu. et al. Ultrasmall copper-based nanoparticles for reactive oxygen species scavenging and alleviation of inflammation related diseases. Nature Communications. 2020
https://www.nature.com/articles/s41467-020-16544-7
4. Nature Commun.：芳基甲基亞砜與醇通過C-S鍵的親核活化實(shí)現(xiàn)無過渡金屬形式交叉偶聯(lián)
亞砜作為親電劑在交叉偶聯(lián)反應(yīng)中的應(yīng)用還有待探索。近日，南方科技大學(xué)賈鐵爭助理教授，賓夕法尼亞大學(xué)Marisa C. Kozlowski報(bào)道了一種利用芳基(雜芳基)甲基亞砜和醇制備烷基芳基(雜芳基)醚的無過渡金屬交叉偶聯(lián)策略。該策略對(duì)一系列官能團(tuán)具有很好的容忍性，可用于天然產(chǎn)物和藥物的后期功能化。
本文要點(diǎn)：
1）作為關(guān)鍵步驟，研究人員成功地制備了兩個(gè)藥物分子，并強(qiáng)調(diào)了其在藥物化學(xué)中的潛在用途。
2）密度泛函(DFT)計(jì)算研究表明，該反應(yīng)是通過將醇鹽初始加到亞砜上進(jìn)行的。該加合物促進(jìn)了烷氧基進(jìn)一步在分子內(nèi)加成到芳環(huán)上，其中芳香體系上的電荷由附近的鉀陽離子穩(wěn)定。然后，速率決定的碎裂以提供亞磺酸甲酯和芳基或雜芳基醚。
該研究確定了在添加的亞砜上加成親核化合物作為與芳基(雜芳基)體系成鍵的可行性，并有望與許多其他親電劑和親核劑一起使用，從而產(chǎn)生新的交叉偶聯(lián)工藝。
Li, G., Nieves-Quinones, Y., Zhang, H. et al. Transition-metal-free formal cross-coupling of aryl methyl sulfoxides and alcohols via nucleophilic activation of C-S bond. Nat Commun 11, 2890 (2020)
DOI：10.1038/s41467-020-16713-8
https://doi.org/10.1038/s41467-020-16713-8
5. AM：蜘蛛網(wǎng)啟發(fā)的基于自持式靜電納米結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的PM0.3過濾器
顆粒物（PM）污染已成為嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問題，尤其是隨著新興傳染病的爆發(fā)。然而，目前的大多數(shù)過濾器體積龐大，不透明，PM0.3/病原體的攔截效率低，PM去除和空氣滲透性之間不可避免地存在權(quán)衡。有鑒于此，東華大學(xué)丁彬研究員報(bào)道了一種基于蜘蛛網(wǎng)啟發(fā)的納米結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的自持式靜電空氣凈化器(擺動(dòng)過濾器)。
本文要點(diǎn)：
1）利用獨(dú)特的電噴網(wǎng)技術(shù)，研究人員將帶電液滴從Taylor錐體中噴射和變形/相分離，使其演化并組裝成二維NF網(wǎng)絡(luò)。
2）由于納米線直徑（12 nm）、細(xì)小的Steiner樹狀孔隙、優(yōu)異的吸附性能以及新的風(fēng)振動(dòng)驅(qū)動(dòng)自充電設(shè)計(jì)（3.7 kV電位）的綜合性能，所制得的擺動(dòng)式過濾器可以高效地去除MPPS PM0.3，效率超過99.995%，大氣壓低于0.09%，透明度超過82%。此外，其對(duì)生物危害病原體也表現(xiàn)出顯著的生物保護(hù)活性、節(jié)能性能和長期穩(wěn)定性。
該研究將為高性能纖維材料的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供有價(jià)值的見解，并為其在公共衛(wèi)生保護(hù)中打開應(yīng)用大門。
Shichao Zhang, et al, Spider-Web-Inspired PM0.3 Filters Based on Self-Sustained Electrostatic Nanostructured Networks, Adv. Mater. 2020
DOI: 10.1002/adma.202002361
https://doi.org/10.1002/adma.202002361
6. AM: 鈣鈦礦微激光陣列的潤濕性引導(dǎo)絲網(wǎng)印刷，實(shí)現(xiàn)電驅(qū)動(dòng)顯示
鹵化物鈣鈦礦因其出色的光電性能和材料可加工性而在下一代平板激光顯示器中顯示出巨大的潛力。然而，缺乏能夠進(jìn)行電操作的鈣鈦礦激光器陣列的通用方法阻礙了其顯示應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。近日，中國科學(xué)院化學(xué)研究所Yongli Yan、Yong Sheng Zhao等人報(bào)道了一種通用的潤濕性引導(dǎo)絲網(wǎng)印刷技術(shù)，該技術(shù)可用于大型多色鈣鈦礦微盤激光陣列的快速增長，該陣列可用作激光顯示面板，并進(jìn)一步用于實(shí)現(xiàn)電流驅(qū)動(dòng)的顯示。
本文要點(diǎn)：
1）通過這種印刷策略，鈣鈦礦微激光器被精確地定義為受控的物理尺寸和空間位置，每個(gè)鈣鈦礦微激光器就像顯示屏上的一個(gè)像素。此外，絲網(wǎng)印刷程序與發(fā)光二極管器件架構(gòu)高度兼容，有利于microLED陣列的批量生產(chǎn)。
2）研究人員演示了電流驅(qū)動(dòng)顯示器的原型，并實(shí)現(xiàn)了所需的功能。嵌入LED的絲網(wǎng)印刷鈣鈦礦微激光陣列的出色性能和可行的制造工藝，為深入了解電驅(qū)動(dòng)激光顯示技術(shù)的概念和設(shè)備架構(gòu)提供了深刻的見識(shí)。
Kang Wang, et al. Wettability‐Guided Screen Printing of Perovskite Microlaser Arrays for Current‐Driven Displays. AM 2020.
DOI:10.1002/adma.202001999
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202001999
7. AM：室溫下液態(tài)金屬模板法合成二維石墨材料
二維石墨材料（2D-GMs）對(duì)科學(xué)研究和工業(yè)應(yīng)用都很重要。然而，室溫合成2D-GMs仍然是一個(gè)遙不可及的目標(biāo)，尤其是采用電化學(xué)手段時(shí)。近日，澳大利亞新南威爾士大學(xué)Kourosh Kalantar-Zadeh等報(bào)道了采用液態(tài)金屬模板合成法使之成為可能。
本文要點(diǎn)：
1）作者發(fā)現(xiàn)，液態(tài)金屬具有催化活性并提供超光滑的模板界面，從而促進(jìn)了Frank-van der Merwe的生長，同時(shí)由于沒有非極性液體的界面力而使得其易于剝離。
2）該方法合成2D-GMs起始電位低，并可以根據(jù)有機(jī)前驅(qū)體的選擇和電化學(xué)設(shè)置進(jìn)行原位摻雜。還可以對(duì)材料進(jìn)行調(diào)整，使其具有多孔或無針孔的形態(tài)，并針對(duì)其氧化程度和層數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
該工作報(bào)道的基于液態(tài)金屬的室溫電化學(xué)合成方法可以擴(kuò)展到許多其它的2D材料，具有重要的借鑒意義。
Mohannad Mayyas, et al. Liquid‐Metal‐Templated Synthesis of 2D Graphitic Materials at Room Temperature. Adv. Mater., 2020
DOI: 10.1002/adma.202001997
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202001997
8. AM：基于天然葉綠素/有機(jī)半導(dǎo)體的仿生多功能有機(jī)晶體管
受天然植物光合作用過程的啟發(fā)，同濟(jì)大學(xué)的Jia Huang等研究人員，報(bào)道了基于天然生物材料葉綠素和有機(jī)半導(dǎo)體的多功能晶體管。
本文要點(diǎn)：
1）光電探測(cè)器(PDs)和光刺激突觸晶體管(LSSTs)的功能可以通過柵極電壓來切換。
2）作為光子晶體，該器件表現(xiàn)出高達(dá)2×106 A W-1的超高光響應(yīng)性，6 × 1015 Jones的探測(cè)率和2.7 × 106的I光/I暗比，使其成為報(bào)道最多的有機(jī)光子晶體之一。
3）作為學(xué)習(xí)記憶系統(tǒng)，類似于生物突觸的重要突觸功能，以及動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)和遺忘過程和圖像處理功能被證明。
4）值得注意的是，得益于葉綠素的超高光敏性，LSSTs的最低工作電壓和能耗分別為10-5 V和0.25 fJ。
5）這些設(shè)備還具有高靈活性和長期空氣穩(wěn)定性。
這項(xiàng)工作為開發(fā)基于天然生物材料的有機(jī)電子學(xué)提供了新的指導(dǎo)。
Ben Yang, et al. Bioinspired Multifunctional Organic Transistors Based on Natural Chlorophyll/Organic Semiconductors. Advanced Materials, 2020.
DOI：10.1002/adma.202001227
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202001227
9. Angew：結(jié)晶紅磷納米帶的大規(guī)模合成及電化學(xué)固氮
與傳統(tǒng)的納米薄片相比，二維納米帶具有更強(qiáng)的尺寸限制效應(yīng)，為先進(jìn)的微電子和能量轉(zhuǎn)換提供了一種新興的納米結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，由層狀結(jié)構(gòu)組成的三斜晶紅磷（cRP）是一種很有前途的二維磷同素異形體，而管狀亞結(jié)構(gòu)有利于納米帶的構(gòu)建。有鑒于此，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院喻學(xué)鋒研究員報(bào)道了合成了幾層cRP納米帶，并探索了其在電化學(xué)氮?dú)膺€原反應(yīng)（NRR）中的應(yīng)用。
本文要點(diǎn)：
1）研究人員采用碘輔助化學(xué)氣相傳輸（CVT）法合成了10 g左右的塊狀cRP，產(chǎn)率大于99%。在探頭超聲處理的輔助下，高質(zhì)量的CRP微晶被剝離成具有大長寬比的幾層納米帶（cRP NRs）。
2）研究發(fā)現(xiàn)，作為非金屬材料，cRP NRs非常適合于電化學(xué)氮?dú)膺€原反應(yīng)。氨產(chǎn)率為154 μg h-1 mgcat -1。與在-0.4 V和常溫下，中性電解液中的可逆氫電極相比，法拉第效率為9.4%（-0.2 V）。
3）cRP不僅是一種很有前途的催化劑，而且這一新的策略拓展了磷基二維結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍，使其超越了傳統(tǒng)的納米片狀結(jié)構(gòu)。
Qian Liu, et al, Crystalline Red Phosphorus Nanoribbons: Large-Scale Synthesis and Electrochemical Nitrogen Fixation, Angew. Chem. Int. Ed.
DOI：10.1002/anie.202006679
https://doi.org/10.1002/anie.202006679
10. AFM：低缺陷硫醇-邁克爾加成水凝膠作為上皮有機(jī)體衍生的基質(zhì)膠替代品
通過巰基-邁克爾加成反應(yīng)交聯(lián)的水凝膠由于其選擇性的交聯(lián)化學(xué)和明確的機(jī)械生化特性，在三維細(xì)胞培養(yǎng)中的應(yīng)用引起了人們的極大興趣。這些水凝膠通常是通過雙半胱氨酸寡肽和支化的f-官能團(tuán)(f-≥3)聚乙二醇的末端連接形成的。不幸的是，這種凝膠設(shè)計(jì)在固體含量低于≈10%(w/v)的情況下積累了過多的結(jié)構(gòu)缺陷，這是由于稀釋的雙功能成分在分子內(nèi)反應(yīng)形成初級(jí)環(huán)，從而損害了凝膠的機(jī)械完整性并導(dǎo)致過度膨脹。這些限制限制了凝膠在具有挑戰(zhàn)性的細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)用中的適用性，例如有機(jī)物的生長。有鑒于此，瑞士洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)(EPFL)的Matthias P. Lutolf等研究人員，報(bào)道了基于新型結(jié)構(gòu)塊的低缺陷巰基邁克爾加成（LDTM）水凝膠，該水凝膠旨在將結(jié)構(gòu)缺陷最小化。
本文要點(diǎn)：
1）與傳統(tǒng)凝膠相比，LDTM凝膠的固體含量至少低2倍，同時(shí)仍含有高濃度的生物活性配體（約3×10-3 m）。
2）LDTM凝膠促進(jìn)了完全模式化的小鼠腸器官樣物質(zhì)以及人腸器官樣物質(zhì)的有效開發(fā)，后者在沒有任何動(dòng)物來源的成分的情況下。
3）因此，金本位基質(zhì)凝膠提供了強(qiáng)有力的替代物，這種基質(zhì)凝膠價(jià)格昂貴且易變，不利于穩(wěn)健的類器官發(fā)育，有利于類器官的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。
Saba Rezakhani, et al. Low‐Defect Thiol‐Michael Addition Hydrogels as Matrigel Substitutes for Epithelial Organoid Derivation. Advanced Functional Materials, 2020.
DOI：10.1002/adfm.202000761
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202000761
11. Journal of Catalysis：設(shè)計(jì)配位環(huán)境助力鉬單原子催化劑高效的氧還原反應(yīng)
鉬(Mo)具有半充滿的d電子殼層，在石化工業(yè)中起著重要的催化劑作用。然而，與Fe和Co等其他過渡金屬相比，Mo通常被認(rèn)為對(duì)氧還原反應(yīng)（ORR）沒有催化活性。有鑒于此，中科大陳乾旺教授，香港城市大學(xué)Wenjun Zhang報(bào)道了在鉬酶的啟發(fā)下，通過設(shè)計(jì)配位環(huán)境，成功地賦予鉬單原子催化劑較高的ORR催化活性。
本文要點(diǎn)：
1）以鉬離子和偏三甲酸(BTC)為連接體的多金屬氧酸鹽金屬有機(jī)骨架(POMOFs)為前驅(qū)體。SEM和TEM圖像顯示制備的POMOF粒子呈八面體形貌。同時(shí)，Mo-O/N-C很好地保持了前驅(qū)體的形貌。并通過HAADF-STEM確認(rèn)了其孔隙率。此外，HRTEM圖像和選定的區(qū)域電子中沒有觀察到納米顆粒和團(tuán)簇衍射(SAED)圖案。HAADF-STEM圖像顯示單個(gè)Mo原子在Mo-O/N-C納米粒子中的均勻分散。電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)分析表明，Mo-O/N-C中Mo含量為0.4wt%。EDS元素圖顯示C，N，O和Mo元素在整個(gè)八面體中均勻分布。為了在原子水平上了解Mo-O/N-C的結(jié)構(gòu)，研究人員進(jìn)行了基于同步輻射的X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(XAFS)測(cè)量。Mo-K邊的歸一化X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)(XANES)曲線揭示了Mo-O/N-C位于Mo箔和MoO2之間的位置，表明Mo-O/N-C中Mo的化學(xué)價(jià)態(tài)介于兩者之間。
2）獨(dú)特的Mo單原子催化劑由固定在多孔炭(Mo-O/N-C)上的氧和氮雙組分配位中心Mo原子組成，與目前最先進(jìn)的Pt/C相比，在堿性條件下表現(xiàn)出優(yōu)異的ORR催化性能。此外，Mo-N/O-C電催化劑作為空氣正極材料在鋅空氣電池中也表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。
3）密度泛函理論(DFT)計(jì)算表明，氧和氮雙組分配位可以調(diào)整Mo的d帶中心，進(jìn)而優(yōu)化其與反應(yīng)中間體(O*、OH*和OH*)的結(jié)合能力，從而加速整個(gè)ORR過程。
這項(xiàng)工作不僅提供了一種高效的、具有商業(yè)競爭力的ORR催化劑，而且通過設(shè)計(jì)配位環(huán)境促進(jìn)了其他電催化劑的進(jìn)一步發(fā)展。
Changlai Wang, et al, Engineering the Coordination Environment Enables Molybdenum Single-Atom Catalyst for Efficient Oxygen Reduction Reaction, Journal of Catalysis (2020)
DOI：10.1016/j.jcat.2020.05.034
https://doi.org/10.1016/j.jcat.2020.05.034
12. Biomaterials：響應(yīng)H2O2的納米探針用于循環(huán)腫瘤細(xì)胞檢測(cè)和H2O2分析
循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTCs)被認(rèn)為是腫瘤診斷、分期和預(yù)后的重要指標(biāo)。然而，由于外周血中CTC的稀缺性和血細(xì)胞的干擾，對(duì)CTC進(jìn)行檢測(cè)和分析一直是研究的難點(diǎn)。上海交通大學(xué)李培勇教授、蔡偉教授和朱新遠(yuǎn)教授提出了一種具有靶向CD44能力的過氧化氫(H2O2)響應(yīng)型納米探針，它可以通過減少血細(xì)胞的干擾以提高檢測(cè)的效率和準(zhǔn)確性。
本文要點(diǎn)：
1）實(shí)驗(yàn)將疏水性、可響應(yīng)H2O2的萘二甲酰亞胺-硼酸熒光團(tuán)引入到親水的透明質(zhì)酸上，形成兩親性絡(luò)合物，該絡(luò)合物可在水中自組裝成熒光納米探針。
2）研究表明, 該納米探針不僅能夠準(zhǔn)確識(shí)別胰腺癌細(xì)胞過表達(dá)的CD44蛋白以減少外周血白細(xì)胞的影響,也能對(duì)CTC中的過氧化氫含量進(jìn)行半定量分析，因此該探針有望用于腫瘤的臨床評(píng)估和治療。
Chunting Li. et al. Hydrogen Peroxide-Response Nanoprobe for CD44-targeted Circulating Tumor Cell Detection and H2O2 Analysis. Biomaterials. 2020
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961220303173
