1. Science Advances：難熔高熵合金彈塑性變形行為的溫度依賴性
單相固溶耐火高熵合金（HEAs）具有優異的力學性能，如高屈服強度和良好的抗高溫軟化性能。深入研究體心立方（BCC）難熔材料的變形行為是揭示其獨特變形機理的關鍵問題。近日，美國田納西大學諾克斯維爾分校Peter K. Liaw報道了采用實驗和理論計算相結合的方法，研究了單一體心立方NbTaTiV難熔HEA的高溫彈塑性變形行為。
本文要點：
1）原位中子衍射結果顯示了NbTaTiV難熔HEA隨溫度變化的彈性各向異性變形行為。由原位中子衍射測定的單晶彈性模量、宏觀楊氏模量、剪切模量和體彈性模量，與第一性原理計算、機器學習和共振超聲光譜結果相一致。
2）利用Williamson-Hall曲線模型定量研究了不同于常規體心立方合金的刃位錯主導塑性變形行為，并通過HAADF-STEM進行實驗驗證。在高溫下15%的塑性變形過程中，主要的可動位錯被確定為刃型位錯。嚴重畸變的晶格導致位錯的形成偏離其中性位錯面，從而導致塑性變形過程中刃型位錯的遷移率大大降低。
BCC NbTaTiV難熔HEA獨特的彈性和塑性變形行為可能是導致其整體具有優異力學性能的主要因素，該研究有望為開發和生產用于結構材料應用的新型多晶材料開辟一條新路線。
Chanho Lee, et al, Temperature dependence of elastic and plastic deformation behavior of a refractory high-entropy alloy, Sci. Adv. 2020
DOI: 10.1126/sciadv.aaz4748
http://advances.sciencemag.org/content/6/37/eaaz4748
2. PNAS：水/仿生自組裝晶格材料界面處與空間相關的氫鍵動力學
了解自組裝晶格材料中的氫鍵相互作用對于制備此類材料至關重要，但仍然無法確定氫鍵（H鍵）的作用。近日，美國加州大學圣地亞哥分校Wei Xiong報道了為了深入了解材料固有空間尺度上的氫鍵相互作用，通過開發空間分辨紅外泵VSFG探針顯微鏡研究了在單個疇水平上（～1μm），水與仿生自組裝晶格材料（由十二烷基硫酸鈉和β-環糊精組成）之間的超快氫鍵動力學。該顯微鏡結合了結合了最新的VSFG顯微鏡和泵浦探針VSFG光譜。
本文要點：
1）采用這種高光譜成像方法，研究人員觀察到β-環糊精的初級和次級OH基團表現出明顯不同的動力學，這表明盡管只有幾埃的距離，但存在著截然不同的氫鍵環境。
2）研究人員還觀察到了另一種超快動力學，即結合水和β-環糊精的次級OH之間氫鍵的減弱和恢復，具有自組裝結構域內的空間均勻性，但結構域之間具有不均勻性。恢復動力學進一步表明自組裝域之間存在不均勻的水合作用。
氫鍵動力學的超快性質以及介觀和微觀有序性有助于自組裝晶格材料的柔韌性和結晶度，同時揭示了自組裝晶格材料的分子間相互作用。
Haoyuan Wang, et al, Spatially dependent H-bond dynamics at interfaces of water/biomimetic self-assembled lattice materials, PNAS, 2020
DOI：10.1073/pnas.2001861117
www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2001861117
3. Nature Commun.：利用微波輔助的細菌殺滅方法治療MRSA感染的骨髓炎
由于光的穿透深度較差，光學療法，包括光熱和光動力療法等在治療深層組織感染，如耐甲氧西林金黃色葡萄球菌感染的骨髓炎方面仍然效果很差。天津大學吳水林教授和湖北大學劉想梅教授開發了一種用于治療深部組織感染的微波激發的抗菌納米系統，該系統由對微波響應的Fe3O4/CNT和化療藥物慶大霉素(Gent)組成。
本文要點：
1）研究表明，Fe3O4/CNT/Gent系統可以有效地靶向和根除兔脛骨骨髓炎，其強大的抗菌效果歸因于該納米系統所具有的精準的細菌捕獲和磁性靶向能力、四氧化三鐵/碳納米管的微波熱療和在感染部位被有效釋放的抗生素所產生的化療三者的協同效應。
2）綜上所述，這一研究開發的具有高效靶向性、微波激發的微波熱-化療納米平臺為利用微波治療對抗深部組織感染提供了新的策略。
Yuqian Qiao. et al. Treatment of MRSA-infected osteomyelitis using bacterial capturing, magnetically targeted composites with microwave-assisted bacterial killing. Nature Communications. 2020
https://www.nature.com/articles/s41467-020-18268-0
4. JACS：分子水平設計光響應性有機-無機雜化鐵電體
分子鐵電材料由于能夠形成各種具有所需特性的結構而成為重要的研究領域。然而，對于光響應性分子鐵電體的設計和合成來說，精確控制分子構件的組裝仍然是一項相當大的挑戰。近日，中山大學張偉雄教授，葡萄牙阿威羅大學Jo?o Rocha，Andrei Kholkin報道了一種新的高溫鐵電雜化材料(Me2NH2)[NaFe(CN)5(NO)] (1)，即通過將無機光致變色硝基陰離子作為骨架構建塊，將極性有機陽離子Me2NH2+作為偶極矩載流子組裝到晶格中。
本文要點：
2）在408 K（居里溫度）以下，Me2NH2+通過協同有序化產生鐵電性，壓電響應力顯微鏡觀察到180°鐵電疇的存在，并通過重復外加電場證實了極化轉換。
3）研究發現，N-亞硝酰配體(基態)的輻照導致兩種不同的構象：異亞硝酰氧鍵(亞穩態I)和側向亞硝酰基構象(亞穩態II)。這種在固態分子鐵電材料中實現的光致異構化實現了在鐵電基態和亞穩態之間進行光開關。
這些研究結果為在分子水平上開發下一代光敏鐵電材料的新的設計方法鋪平了道路。
Wei-Jian Xu, et al, A Photo-Responsive Organic-Inorganic Hybrid Ferroelectric Designed at Molecular Level, J. Am. Chem. Soc., 2020
DOI: 10.1021/jacs.0c06048
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c06048
5. JACS：雙金屬團簇構建塊用于水相合成過渡金屬離子摻雜量子點
水溶性摻雜量子點作為生物成像和化學/生物傳感的光學標記，具有獨特的光物理性質和功能。然而，由于摻雜離子的尺寸失配和“自凈”效應，量子點的摻雜并非易事。近日，復旦大學唐云教授，中國科學院上海高等研究院Zhen Liu報道了成功地用雙金屬團簇代替離子作為構建塊，在溫和的水環境中制備了Mn，Cu和Ni摻雜的CdS量子點，最高可達克級。
本文要點：
1）Mn摻雜量子點的尺寸約為3.2 nm，在620 nm處表現出與摻雜劑相關的發射。其光學性能穩定在75天以上，摻雜濃度可以從6.4%調整到25.7%。Cu和Ni摻雜分別在590 nm和503 nm處發光。它們均具有良好的生物相容性，可直接用于細胞成像。整個反應在50°C的空氣中進行，便于擴大。
2）X射線吸收精細結構分析證明，摻雜物不在量子點表面，而是在量子點內部，表明可以有效地克服“自凈”效應。因此，通過這種方法，可以很容易地克服由于雙金屬團簇的體積相似和反應溫度較低而帶來的摻雜劑尺寸失配和“自凈”效應的挑戰。
3）研究發現，可以根據需要合成各種單摻雜和共摻雜的發射可調的ZnS量子點，顯示了出團簇構建塊策略的多功能性。因此該方法無疑具有廣闊的應用前景，并可推廣到其他二價元素摻雜的Ⅱ-Ⅵ量子點，以進一步應用于電磁和光電領域。
Hui Zhang, et al, An Aqueous Route Synthesis of Transition Metal Ions-Doped Quantum Dots by Bimetallic Cluster Building Blocks, J. Am. Chem. Soc., 2020
DOI: 10.1021/jacs.0c07274
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c07274
6. Angew: 光催化水分解性能的更準確的評估方法
在過去的幾十年中，已經開發了各種光催化劑，并且在太陽能驅動的光催化水分解領域中取得了巨大的進步。然而，缺乏一種準確、全面的評價方法，極大地阻礙了不同體系間的有意義的比較，成為光催化劑開發的嚴重障礙。雖然許多研究人員都意識到這一點，但在這方面的工作還很少。
有鑒于此，國家納米科學中心樸玲鈺研究員等人，首先分析現有評估方法的不足，然后提出了初步建議，旨在激發研究界的討論，并希望建立一個被廣泛接受的權威的光催化劑性能評價體系。
本文要點：
1）首先分析了用于H2生產的光催化水分解領域中現有評估方法中主要參數的不足。然后根據光源，光催化劑質量，反應介質，溫度和穩定性等關鍵指標提出初步建議。
2）基于反應速率、內部量子產率(IQY)或表觀量子產率(AQY)和太陽制氫(STH)轉換效率等參數，討論了傳統的評價方法。上述三個參數從不同角度反映了光催化劑的性能，并受不同因素的影響。它們的共同點是分子，是根據產生的氫氣量計算出來的。這些參數的差異在于分母的定義，可以根據實際需要選擇其中一個或多個來評價光催化性能。
3）太陽能驅動的水分解產生氫已經取得了很大的進展。建立先進的評估方法以滿足光催化分解水體系的發展具有重要的現實意義和緊迫性。通過結合指定的反應條件（準確的光信息，包括水質和犧牲劑的反應介質以及反應溫度）和與光催化劑質量平穩點，可以獲得準確的產H2量。通過考慮反應時間，可以計算出氫氣的產生率。同時，隨著反應時間的延長，可以得到光催化劑失活前生成的H2量或反應速率隨反應時間的變化趨勢，這反映了光催化劑的穩定性。
總之，該工作旨在通過提出更全面和準確的評價指標來促進光催化水裂解的發展，有助于建立一個更加合理、公平的評價體系。
Shuang Cao et al. Considerations for a More Accurate Evaluation Method for Photocatalytic Water Splitting. Angew., 2020.
DOI: 10.1002/anie.202009633
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202009633
7. Angew：酸性溶液中Pt（hkl）晶面CO電氧化的原位拉曼研究
CO分子在Pt（hkl）單晶電極表面的吸附和電氧化是解決燃料電池催化劑Pt中毒機理的關鍵步驟。近日，廈門大學李劍鋒教授，Guo-Kun Liu，寧德時代新能源科技有限公司(CATL) Yi-Min Wei報道了采用原位電化學殼層隔離納米顆粒增強拉曼光譜（SHHINERS）結合理論計算，研究了酸性溶液中CO在Pt(hkl)表面的電氧化行為。
本文要點：
1）研究人員成功地獲得了Pt（111）和Pt（100）上頂部和橋接位點吸附的CO *分子的拉曼信號。相反，在整個電氧化過程中，僅在Pt（110）表面觀察到頂部吸附的CO *。
2）研究人員通過同位素替代實驗和密度泛函理論計算，提供并證實了在Pt（100）和Pt（111）表面上形成的OH *和COOH *物種的直接光譜證據。因此，OH *和COOH *的形成和吸附在加快電氧化過程中起著至關重要的作用，這與CO電氧化的預氧化峰有關。
這項工作加深了對CO電氧化過程的了解，并為抗毒和高效催化劑的設計提供了新的視角。
Min Su, et al, In Situ Raman Study of CO Electrooxidation on Pt(hkl) Single Crystal Surfaces in Acidic Solution, Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI：10.1002/anie.202010431
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202010431
8. Angew：碳晶格中空位缺陷對原子滲透的直接成像
多孔石墨烯作為篩選原子、離子和分子的新一代選擇性膜顯示出良好的應用前景。然而，目前對于石墨晶格中缺陷滲透的原子機制仍然不清楚，即在原子水平上沒有直接觀察到相關證據。近日，德國烏爾姆大學Ute Kaiser，英國諾丁漢大學Andrei N. Khlobystov報道了直接實時成像了具有原子分辨率的一個又一個Pd原子穿過單壁碳納米管（SWNT）中碳晶格缺陷的滲透過程。
本文要點：
1）研究發現，原子滲透速率與金屬納米顆粒的相態有關：Pd納米顆粒的結晶部分逐漸轉變為無定形的類液體狀態，為通過晶格缺陷的傳輸提供了低配位數的金屬原子。這種方法第一次直接觀察原子通過亞納米孔的滲透，并突出了在可移動原子與亞納米孔孔周圍的懸掛鍵之間化學鍵合的重要性。
2）密度泛函理論計算證實，由于表面金屬-碳鍵的不同，石墨碳晶格的曲率決定了原子從膜的凹面到凸面的滲透，顯示了多孔碳納米管在原子篩選方面的潛力。
研究發現和提出的潛在原子滲透機理有望在多孔石墨碳基膜的過濾過程中發揮重要作用，使得將其應用于納米過濾成為一個重要的研究領域。
Kecheng Cao, et al, Direct imaging of atomic permeation through a vacancy defect in the carbon lattice, Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI：10.1002/anie.202010630
https://doi.org/10.1002/anie.202010630
9. AM綜述：基于第3和4族金屬的金屬有機骨架
基于第3和第4族金屬的金屬有機骨架（MOFs）被認為是最有前途的MOFs，在水吸附、碳轉化和生物醫學等方面具有廣泛的應用前景。這些MOFs中較強的配位鍵和多樣的配位方式賦予了該骨架較高的化學穩定性、多樣的結構和拓撲結構以及獨特的性質和功能。近日，美國德州農工大學周宏才教授，吉林大學秦俊生教授總結了自2018年以來這一系列MOF取得的重大進展，概述了高互聯互通穩健MOF結構設計的現狀和未來發展趨勢。
本文要點：
1）作者首次概述了Y、鑭系元素（Ln，從La到Lu）、吖系元素（An，從Ac到Lr）、Ti和Zr的團簇化學。
2）作者然后回顧了最近開發的基于第3和第4族金屬的MOFs，并根據無機或有機構建塊的類型討論了其結構。
3）作者重點總結了這些MOFs在催化、吸附分離、傳遞和傳感等方面的新性能和最新應用。
總體而言，該綜述通過總結基于第3和第4族金屬的MOFs，用于指導未來發現和開發穩定的、功能性的MOFs用于實際應用。
Liang Feng, et al, Metal–Organic Frameworks Based on Group 3 and 4 Metals, Adv. Mater. 2020
DOI: 10.1002/adma.202004414
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202004414
10. AFM: 單原子In摻雜亞納米鉑納米線，用于同時析氫和生物質轉化
用熱力學上有利的乙醇氧化反應（EOR）代替陽極析氧反應（OER）被認為是同時實現節能析氫和高價值化學品生產的一種有前途的方法。有鑒于此，蘇州大學黃小青教授等人，設計了單原子In摻雜亞納米Pt納米線（SA In-Pt NWs）作為在通用pH條件下用于析氫反應（HER）和EOR的高性能電催化劑。
本文要點：
1）從亞納米Pt納米線(Pt NWs)開始并采用表面摻雜的方法，成功地制備了超薄單原子摻雜銦的Pt NWs (SA In-Pt NWs/C)。與Pt NWs/C和Pt/C相比，SA In-Pt NWs/C在大范圍pH條件下對HER表現出顯著的催化性能。而且，SA In-Pt NWs/C在酸性和堿性溶液中對EOR的活性幾乎是Pt NWs/C和Pt/C的兩倍。
2）制造了一個采用SA In-Pt NWs / C作為HER的陰極催化劑和EOR的陽極催化劑的兩電極電池。該電池達到10 mA cm-2時所需的電壓（0.62 V）要比全水分解（2.07 V）和使用Pt NWs/C作為催化劑的同一電池要低得多。此外，使用SA In-Pt NWs/C可以實現高達93％的高價值生物質轉化率（乙醇到乙酸鹽），大大高于Pt NWs（67％）。
3）機理研究表明，在SA In-Pt NWs/C上將超薄一維形態與單原子In修飾相結合可以促進電荷/質量傳輸，確保最大的活性位點，并在催化中活化最多的Pt原子。密度泛函理論計算進一步表明，摻雜In可以有效促進HER，同時也促進乙醇轉化為醋酸鹽。此外，通過使用SA In-Pt NWs/C作為電催化劑，許多其他醇也可用作陽極原料以實現耦合電解。
Yiming Zhu et al. Single‐Atom In‐Doped Subnanometer Pt Nanowires for Simultaneous Hydrogen Generation and Biomass Upgrading. Advanced Functional Materials, 2020.
DOI: 10.1002/adfm.202004310
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202004310
11. Journal of Catalysis：Si對Cu-SAPO-34催化劑NH3-SCR性能和濕穩定性的影響
Cu-SAPO-34催化劑具有良好的NH3-SCR性能、較高的N2選擇性和良好的高溫水熱穩定性，已被公認為是NH3-SCR最優秀的催化劑之一。然而，其低溫水熱穩定性仍需進一步提高，以滿足實際應用的需要，。
近日，中科院大連化物所劉中民院士，田鵬研究員報道了以大體積四乙基氫氧化銨(TEAOH)為模板劑制備了不同Si含量的SAPO-34分子篩，考察了Si環境對Cu-SAPO-34催化劑選擇性催化還原NOx和水穩定性的影響。這些Cu-SAPO-34分子篩具有相似的銅負載量、孤立的Cu2+含量和Br?nsted酸中心（BAS）。
本文要點：
1）研究發現，隨著Si含量的增加，Cu-SAPO-34S的硅島比例和酸強度均增加。
2）原位漫反射傅里葉變換紅外光譜(DRIFTS)研究表明，吸附在弱BAS（與Si(4Al)物種有關）上的NH3比吸附在強BAS(與Si島有關)上的NH3對NOx的轉化活性更高。這與具有低Si含量和大量Si(4Al)物種的Cu-SAPO-34的最高周轉頻率（TOF）和最低活化能非常吻合。
3）經水合處理后，孤立Cu2+離子的織構性質、強酸中心和還原性都有所下降，隨著催化劑中硅島的增加，這種劣化加劇，這是因為更容易發生硅遷移和形成更大的硅島。因此，Si-7.7樣品具有最好的水分穩定性和良好的脫硝性能。
這些結果表明，以大體積胺為模板劑控制SAPO-34分子篩的Si環境，可以獲得活性和濕穩定性均較好的實用Cu-SAPO-34催化劑。
Yi Cao, et al, The effect of Si environments on NH3-SCR performance and moisture stability of Cu-SAPO-34 catalysts, Journal of Catalysis (2020)
DOI: 10.1016/j.jcat.2020.09.002
https://doi.org/10.1016/j.jcat.2020.09.002
12. Nanoscale Horiz.綜述：超小Au納米團簇在生物分析和生物醫學中的應用
中國計量大學陳達教授和清華大學李景虹院士對超小Au納米團簇在生物分析和生物醫學中的應用以及配體對其催化性能的影響的相關研究進行了綜述。
本文要點：
1）和傳統的Au納米顆粒所不同的是，由幾個到幾百個Au原子組成的超小金納米團簇（Au NCs）具有顯著的量子限域效應、固有的手性、特殊的熒光性能和高的催化活性。Au NCs憑借其獨特的類分子電子結構、卓越的理化性質、溫和的制備條件和良好的生物相容性，在生物傳感、生物成像、細胞標記、藥物遞送、光動力/光熱治療和生物醫學毒理學等生物分析和生物醫學應用領域發揮了重要的重要。殼配體作為Au NCs中不可缺少的組成部分，不僅穩定和保護了Au NCs的結構，而且對Au NCs的結構和生物催化活性有著重要的影響。然而，殼配體對Au NCs生物催化活性的影響一直沒有引起足夠的重視。
2）作者在文中從殼配體的角度出發討論了Au NCs化合物的結構和生物催化活性，重點討論了殼配體在Au NCs生物催化活性中的作用，這些作用對于闡明Au NCs的電荷轉移行為和生物催化過程具有重要意義；此外，作者也探討了殼配體對Au NCs生物催化活性的影響和相關的研究方向，包括Au NCs的表面配體工程化、表界面原位表征技術、理論分析和Au NCs的納米生物學等。
Da Chen. et al. Ultrasmall Au nanoclusters for bioanalytical and biomedical applications: the undisclosed and neglected roles of ligands in determining the nanoclusters’ catalytic activities. Nanoscale Horizons. 2020
DOI: 10.1039/d0nh00207k
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/nh/d0nh00207k#!divAbstract
