1. Nat. Rev. Mater.綜述：用于固態鋰離子器件的鋰膜陶瓷
在尋找傳統鋰離子電池的替代品的道路上，人們對固態鋰離子導體化學和制造的引起了巨大關注。傳統上鋰離子導體是采用陶瓷加工路線加工成毫米大小的顆粒。然而，薄膜形式的鋰離子導體可用于能量存儲以外的應用，包括人工智能、內存計算和智能傳感等。近日，美國麻省理工學院Jennifer L. M. Rupp綜述了鋰氧化物的化學和薄膜加工，并討論了將鋰氧化物薄膜集成到微型電池中用于儲能、模擬人腦操作的神經形態計算以及毒素和溫室氣體傳感器的挑戰和發展機遇。1）薄膜形式的鋰氧化物具有快速的鋰離子運動和相連的電子態變化，可以提高能量和信息密度，鋰導體器件的循環性能以及耐久性。2）研究人員展望了鋰基金屬陶瓷與鋰離子器件相結合的未來發展前景，為電池以外的微器件的設計提供了新的思路。
膜材料學術QQ群：463211614
Zhu, Y., Gonzalez-Rosillo, J.C., Balaish, M. et al. Lithium-film ceramics for solid-state lithionic devices. Nat Rev Mater (2020).DOI：10.1038/s41578-020-00261-0https://doi.org/10.1038/s41578-020-00261-0
2. Nat. Catal.綜述：超分子介導的有機化學反應
自從Lehn、Cram和Pedersen開創性的發現以來，超分子化學已經逐漸成為了有機化學的基石。超分子宿主可以提供模擬酶活性位點的特定微環境，從而可以利用特定的主客體相互作用顯著地改善反應速率和產品選擇性。近年來，隨著各種自組裝載體的發展，加上對更簡潔更環保的合成路線需求的增加，大大推動了超分子催化領域的重大進展。有鑒于此，加州大學伯克利分校的F. Dean Toste教授對超分子介導的有機化學反應領域取得的最新進展進行了歸納總結，并對整個領域的發展提出了自己的觀點。1）綜述了超分子催化領域的最新進展，內容充實涉及廣泛，從超分子載體輔助的新型有機反應，到主體與金屬有機化合物或金屬納米粒子之間的催化。2）另外，這些超分子宿主選擇性底物拓展和極具挑戰性的光化學反應方面也取得了長足的進展。3）除此之外，這些超分子宿主使非共價大分子催化在天然產物合成中的應用成為可能，證明了非共價大分子催化作為合成工具的獨特優勢及其在實際應用中的巨大潛力。
Morimoto, M., Bierschenk, S.M., Xia, K.T. et al. Advances in supramolecular host-mediated reactivity. Nat Catal (2020).DOI: 10.1038/s41929-020-00528-3https://doi.org/10.1038/s41929-020-00528-3
3. Sci. Adv.：基于腫瘤微環境“解鎖”的可視化納米酶在乳腺癌強化聯合治療中的應用
納米酶作為一種模擬天然酶樣活性的人工酶，在癌癥治療中受到了極大的關注。然而，如何設計出在腫瘤中精準發揮其活性而不對周圍正常組織產生脫靶毒性的納米酶仍然是一個巨大的挑戰。在此，北京大學侯仰龍等人報道了一種通過納米酶和腫瘤血管正常化相結合來破壞腫瘤的協同增強策略，且這種策略基于腫瘤微環境（TME）的“解鎖”。1）此納米酶不僅具有光熱特性，而且可以在TME的刺激下有效產生活性氧。2）此外，此納米酶在第二近紅外區的熒光成像和磁共振成像在活體內的可視化追蹤方面也表現出了顯著的成像性能。綜上所述，此研究為乳腺癌的強化聯合治療提供了一種多功能納米酶與腫瘤血管正常化相結合的治療策略。
生物醫藥學術QQ群：1033214008Zhiyi Wang, et al. Visualization nanozyme based on tumor microenvironment “unlocking” for intensive combination therapy of breast cancer. Sci. Adv., 2020.DOI: 10.1126/sciadv.abc8733https://advances.sciencemag.org/content/6/48/eabc8733/tab-pdf
4. Sci. Adv.：ECM激發的微/納米纖維用于調節細胞功能和組織生成
當前的同質化生物支架幾乎不能恢復細胞外基質的再生微環境。受硬腦膜特殊性質的啟發，蘇州大學Liang Chen、Wenguo Cui等人開發了一種具有仿生異質特性的細胞外基質模擬支架，以適應硬腦膜修復的多種需求。1）具有各向異性拓撲結構和優化化學線索的內表面可以協調成纖維細胞的伸長和兩極化，并保留由α-平滑肌肌動蛋白表達下調所指示的成纖維細胞的靜態表型。外表面可以通過增加微纖維密度來抑制肌成纖維細胞的纖維化活性。2）此外，驗證了由拓撲和化學線索觸發的整聯蛋白β1和Yes相關蛋白分子的信號傳導活性，為潛在的機制提供了證據。3）在兔椎板切除術模型中進一步證實了該支架同時促進硬腦膜再生和抑制硬膜外纖維化的能力。因此，所制備的異質纖維支架可以再現天然硬腦膜的微觀結構和功能。
Yun Xu, et al. ECM-inspired micro/nanofibers for modulating cell function and tissue generation, Sci. Adv., 2020.DOI: 10.1126/sciadv.abc2036https://advances.sciencemag.org/content/6/48/eabc2036
5. JACS：抑郁癥研究新進展
抑郁癥與大腦中的氧化應激密切相關。過氧化物酶體通過維持活性氧（ROS）穩態在細胞內氧化還原平衡的調節中起著至關重要的作用。現有證據表明，過氧化物酶體ROS與抑郁癥之間可能存在關系。即便如此，由于現有檢測方法的局限性，抑郁癥中過氧化物酶體ROS的潛在調節機制尚不完善。為此，山東師范大學唐波、李平、Xin Wang等人開發了一種雙光子熒光探針TCP，用于實時可視化過氧化物酶體中首個產生的ROS超氧陰離子自由基（O2?–）。1）通過雙光子熒光成像，發現在小鼠腦部氧化應激期間過氧化物酶體O2?–上升，導致過氧化氫酶（CAT）失活。2）隨后，細胞內H2O2水平升高，進一步氧化色氨酸羥化酶-2（TPH2），TPH2含量的降低導致了小鼠大腦中5-羥色胺（5-HT）系統功能紊亂，最終導致抑郁樣行為。綜上所述，此工作提供了過氧化物酶體O2?–介導的抑郁癥信號傳導途徑的證據，這將有助于確定治療抑郁癥的潛在靶點。
生物醫藥學術QQ群：1033214008Qi Ding, et al. Oxidative Damage of Tryptophan Hydroxylase-2 Mediated by Peroxisomal Superoxide Anion Radical in Brains of Mouse with Depression. J. Am. Chem. Soc., 2020.DOI: 10.1021/jacs.0c09576https://doi.org/10.1021/jacs.0c09576
6. JACS：集成電化學方法設計和合成多面體貴金屬納米顆粒
為滿足新興應用的精確需求，需要在基本化學原理的指導下進行有意的合成設計，以合成出具有特定形狀的金屬納米顆粒。近日，美國維思大學Michelle L. Personick報道了一種用于納米顆粒合成設計的集成電化學方法，將電流驅動的金屬納米顆粒在電極表面上的生長（與標準的膠體合成非常相似）與電化學和膠體納米顆粒生長的電化學測量相結合。1）研究人員采用一種簡單的計時電位法將已有的波紋狀鈀（Pd）納米顆粒的膠體合成轉化為在玻碳電極上的電化學生長，并對生長溶液進行了最小程度的修飾。2）研究人員利用電化學合成方法制備了大的Pd二十面體，這種形狀在膠體生長環境中的合成極具挑戰性。這種電化學合成的Pd二十面體用于通過將弱還原劑調整為電化學合成的測量電位分布來開發相應的膠體生長溶液。3）研究人員最后利用膠體合成的測量結果指導了Pd立方體和八面體的電化學合成設計。4）這項工作為形狀納米顆粒的設計提供了一種循環方法，實現對通過膠體方法用化學還原劑生長的納米顆粒或在電極表面施加電流合成的納米顆粒進行優化，以及隨后兩種方法之間的雙向轉換。相對于膠體合成的組合設計，這種電化學方法具有更強的化學靈活性和直接可調性，有望加速具有目標形貌的貴金屬納米顆粒的合成設計過程。
納米合成學術QQ群：1050846953Sean P. McDarby, et al, An Integrated Electrochemistry Approach to the Design and Synthesis of Polyhedral Noble Metal Nanoparticles, J. Am. Chem. Soc., 2020DOI: 10.1021/jacs.0c07987https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c07987
7. JACS：高級晶面暴露CsPbBr3納米晶合成
通常合成的鉛基鹵化物鈣鈦礦納米晶暴露六個晶面的六面體（立方體/納米片），通過對配體、前體分子、反應溫度、界面修飾等參數進行控制，鉛基鈣鈦礦納米晶的亮度得以顯著改善，穩定性提高。但是目前鉛基鹵化物鈣鈦礦納米晶的形貌只有立方體、納米片。有鑒于此，印度科學培養協會Narayan Pradhan等報道了通過α-鹵化酮/有機胺作為鹵元素供體，構建了多種形貌的納米晶體材料，而且新形貌結構的鉛鹵化物鈣鈦礦材料熒光量子產率（PLQY）能夠保持。1）合成得到的orthorhombic結構CsPbBr3納米晶體中，12個暴露晶面分別為{200}，{020}，{112}。從而生成12面體結構菱形十二面體。生成的菱形十二面體在繼續加熱反應后，轉變為26面體小斜方截半立方體（rhombicuboctahedron）。菱形十二面體納米晶展示了較好的自組裝能力。
晶體團簇學術QQ群：530722590Suman Bera, et al, α-Halo Ketone for Polyhedral Perovskite Nanocrystals: Evolutions, Shape Conversions, Ligand Chemistry, and Self-Assembly, J. Am. Chem. Soc. 2020DOI: 10.1021/jacs.0c10688https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c10688
8. JACS: 硼碳氮薄膜——由無序到有序的共軛三元材料
硼、碳和氮三種元素的結合可以產生無數種不同性能的材料，包括氮化碳（CN）、氮化硼（BN）、碳化硼(BC)以及三元氮化硼化合物，其導電性質也廣泛包括絕緣體、半導體和導體。近日，馬克斯·普朗克膠體和界面研究所的Paolo Giusto教授等人開創性地發展了一種較低溫度，且環保的策略，成功合成出具有有序共軛結構的三元硼碳氮薄膜。1）提出了一種在簡單的爐內合成硼碳氮化物薄膜材料的創新方法，利用三聚氰胺和硼酸作為低危害的固體前體，通過在靶底物上的氣相沉積聚合來合成三元BCN材料。與先前的策略相比，該方法所用溫度相對較低。2）通過調控前驅體含量來控制薄膜的結構和光學性能，從而形成sp2共軛氮化硼-碳氮化物混合材料，而不是得到通常報道的氮化硼-石墨烯相分離材料。所得到的的混合材料具有可調的光學性能，如帶隙和熒光。
膜材料學術QQ群：463211614Paolo Giusto, et al. Boron Carbon Nitride Thin Films: From Disordered to Ordered Conjugated Ternary Materials. J. Am. Chem. Soc. (2020).DOI: 10.1021/jacs.0c10945https://doi.org/10.1021/jacs.0c10945
9. JACS：胺基硼烷活化B-H鍵卡賓插入烯烴構建碳硼鍵
南開大學周其林、朱守非等報道了一種將烷基卡賓插入胺基硼烷加合物分子的B-H鍵的方法學，首次實現了通過卡賓插入反應構建C(sp2)-B鍵。通過該方法學，從簡單分子出發，以中等~較高的產率合成了大量環狀/鏈狀結構烯基硼烷-有機胺加合物，隨后對生成的加合物分子進行官能團轉化。該方法中得到的螺環結構B-N雜環分子能用于藥物分子合成。對該反應的機理研究顯示，該反應通過三元環過渡態進行。1）反應優化。以1倍量苯基修飾的環己烯基三氟甲磺酰（1a）、4倍量BH3加合物（2）作為反應物，加入1.2倍堿tBuOK，在分子中安裝BH2加合物。該反應在0 ℃中的DCM溶劑中反應2 h，優化BH3結合的堿，發現當BH3加合物中卡賓為1,3-氮雜環戊烯卡賓，該反應有最好的效果，反應收率達到75 %。2）隨后對NMe2→BH2修飾的烯烴（3aa）進行官能團轉化反應，成功在烯基上修飾苯基、異丁烯基、Cl/Br鹵素、BPin、咪唑等基團。
Ji-Min Yang, et al, Insertion of Alkylidene Carbenes into B?H Bonds, J. Am. Chem. Soc. 2020DOI: 10.1021/jacs.0c09596https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c09596
10. JACS：陰極還原烯烴電催化官能團化
電化學反應過程能通過高活性中間體物種（自由基、離子）在受控反應條件，進行選擇性有機轉化反應，通過電催化反應能夠對烯烴進行選擇性官能團化，其中大部分官能團化過程都是通過陽極氧化反應過程實現。有鑒于此，康奈爾大學林松等報道了通過在陰極進行還原性官能團化反應。具體的該過程中通過特定反應試劑/條件，經過自由基-極性翻轉過程實現了將兩個互不相同的親電官能團修飾到烯烴分子上，而且該反應有較高的化學/區域選擇性。該機理能夠用于分子間碳甲酰化（carboformylation），反馬氏規則氫烷基化（hydroalkylation），碳羧基化（carbocarboxylation）等反應。1）反應優化。以對叔丁基苯乙烯（7）、異丙基溴作為反應物，加入1.1倍量LiOTf，在DMF中進行反應，陽極、陰極分別使用Mg(+)、C(-)，在10 mA電流的非隔離電解池中進行室溫條件下電催化反應，反應產率達到89 %，對叔丁基苯乙烯實現了99 %的轉化。2）該反應通過烯烴、烷基鹵化物比較簡單的原料，在簡單的無過渡金屬催化條件中進行，為構建C(sp3)-C(sp3)鍵提供一種新途徑。
電催化學術QQ群：740997841Wen Zhang, et al, Electroreductive Carbofunctionalization of Alkenes with Alkyl Bromides via a Radical-Polar Crossover Mechanism, J. Am. Chem. Soc. 2020DOI: 10.1021/jacs.0c08532https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c08532
11. JACS：Zr-雙脲催化內炔烴氫胺基烷基化制備烯丙胺
不列顛哥倫比亞大學Laurel L. Schafer等報道了Zr催化炔烴加氫胺基烷基化，合成α,β,γ-修飾的烯丙胺，該方法有較高的原子經濟性，兼容N-(三甲基硅基)苯甲胺、N原子上修飾有機官能團的卞胺；兼容缺電子、富電子基團修飾的內烯烴。作者得到反應關鍵中間體物種的結構模型，并且進行表征。化學計量比對關鍵中間體物種的表征結果顯示，Zr催化劑上通過雙（脲）不飽和配位環境有效的促進了催化劑和底物的配位，而且用于完成催化循環過程中的內球化質子分解（protonolysis）。1）反應優化。以N-苯基苯甲胺、二苯乙炔作為反應物，在11 ,ol % Zr(NMe2)4/10 mol % (1,3-N,O)2作為催化劑體系，在C6D6中于145 ℃中反應48 h。2）考察了內炔分子上炔基修飾基團、苯甲胺分子中N原子取代基團，展示了該方法學較好的兼容性。
Erick Nu?ez Bahena, et al, Zirconium-Catalyzed Hydroaminoalkylation of Alkynes for the Synthesis of Allylic Amines, J. Am. Chem. Soc. 2020DOI: 10.1021/jacs.0c10405https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c10405
12. ACS Energy Letters: 光響應達到1000 nm，效率超過17％的有機太陽能電池
非富勒烯受體（NFA）在有機太陽能電池的開發中發揮了重要作用。但是，大多數NFA的光吸收被限制在600-900 nm之內，從而阻止了短路電流密度（Jsc）的進一步提高。為了緩解這個問題，香港城市大學Zonglong Zhu和Alex K.-Y. Jen等人通過將弱吸電子的苯并三唑（Bz）和強供電子的硒基分子結合在一起，設計了稠環π核BzS。1）此外，工程改造了Bz部分上N-烷基鏈的長度以調節形態，得到了兩個NFA mBzS-4F和EHBzS-4F。兩種NFA都具有接近1000 nm的吸收邊，這是由于分子內電荷轉移增強以及有效的分子內和分子間相互作用共同導致的。2）基于PM6：mBzS-4F的二元光伏器件顯示出17.02％的效率，具有27.72 mA /cm2的非常高的Jsc和0.446 eV的低能量損耗。這項工作為未來設計有效的近紅外響應材料提供了策略。
光電器件學術QQ群：474948391Feng Qi et al. Over 17% Efficiency Binary Organic Solar Cells with Photoresponses Reaching 1000 nm Enabled by Selenophene-Fused Nonfullerene Acceptors, ACS Energy Letters, 2020.DOI: 10.1021/acsenergylett.0c02230https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.0c02230
