1. Science：激活態次要剪接體結構解析
激活態次要剪接體（minor spliceosome）能夠對罕見但是非常基礎的U12型pre-mRNA進行介導剪接，有鑒于此，西湖大學施一公、萬蕊雪等報道了原子分辨率的激活態次要剪接體結構，通過冷凍電子顯微鏡方法實現了分辨率高達2.9 ?的結構解析。1）通過U6atac和U12小型核RNA（snRNA）識別了5‘-剪接位點和分支點序列，鑒定了5個蛋白起到固定催化中心構象的作用。鋅指蛋白SCNM1起到類似主要剪接體中SF3a結構的作用，RBM48/ARMC7結合在γ-單甲基磷酸帽位點（U6atac snRNP的5’端位點）。U-box蛋白PPIL2結合U5 snRNA的loop I并且穩定U5 snPNP，CRIPT穩定了U12 snRNP。2）本文研究結果展示了從機理上理解次要剪接體的結構和功能。
Rui Bai, Ruixue Wan, Lin Wang, Kui Xu, Qiangfeng Zhang, Jianlin Lei, Yigong Shi, Structure of the activated human minor spliceosome, Science 2021,DOI: 10.1126/science.abg0879https://science.sciencemag.org/content/early/2021/01/27/science.abg0879
2. Nature Energy: 現有鋰離子電池制造設備與后鋰電池制造的兼容性
從性能和成本兩方面綜合考慮，鋰離子電池是目前最先進的電化學儲能體系。并且隨著電動車市場日益壯大，鋰離子電池的產能也在不斷增加。但是，人們對于具有更高能量密度和更廉價的儲能技術的需求日漸迫切。近日，明斯特大學Fabian Duffner和Richard Schmuch等人以現有鋰離子電池生產技術和設備為基礎，從市場展望和技術路線分析開始，論述了不同電池設備的制造過程，并評估現有鋰離子電池生產設備與各類電池生產的兼容性，以及對加工成本的影響。1) 作者以鈉離子電池、鋰硫電池、鋰金屬固態電池和鋰空氣電池體系為例進行論述；2) 作者從負極制造、正極制造、電池裝配、生產環境需求以及對價格的影響等方面論述上述幾種電池體系的特點；3) 作者對于推進后鋰離子電池進行產業化過程中面臨的困難進行了總結，并對其未來發展做出展望。作者認為不論哪種電池體系想要成為鋰離子電池的市場化替代品，其必須在能量密度、功率密度、安全性、使用壽命和成本等參數均具有顯著優勢才行。因此，對于新型電化學儲能體系的進一步開發和完善是很有必要的。
電池學術QQ群：924176072 F. Duffner et al. Post-lithium-ion battery cell production and its compatibility with lithium-ion cell production infrastructure, Nat. Energy, 2021DOI: 10.1038/s41560-020-00748-8https://www.nature.com/articles/s41560-020-00748-8
3. Nature Nanotechnology：鋰電池電解質界面結構中的LiH、LiF
對固體電解質界面結構（SEI）組成的深入理解對發展鋰金屬相關高能量電池尤為重要，在這個問題中有著較大爭議的一點在于LiH在固體電解液界面上的存在形式。有鑒于此，布魯克海文國家實驗室Enyuan Hu、Xiao-Qing Yang，美國太平洋西北國家實驗室Jie Xiao等報道了通過X射線中子衍射、對分布函數分析（PDF）方法，對Li金屬陽極在SEI界面上的LiH、LiF進行分析。1）在碳酸鹽和醚類電解質中，和鹽濃度較低/較高的多種條件中都進行了分析實驗，發現較低/較高的鹽濃度條件中LiH在SEI界面上的含量都非常高，是一種主要組分，進一步的通過暴露潮濕氣氛驗證其化學組成，討論了文獻中將其誤認為LiF的現象（LiH（4.084 ?）和LiF（4.026 ?）的晶格參數類似、XRD數據類似。LiH對環境氣氛非常敏感，在暴露空氣中~1 s就能夠導致LiH分解，因此難以檢測）。2）界面上的LiF和塊體結構的LiF不同，表現出更大的晶格參數、較小的晶粒尺寸（＜3 nm），這可能是因為在界面上形成LiHxF1-x導致。在高濃度電解液條件中進行定量表征發現，界面LiF的含量更多、比低電解液條件中的死Li更少，從而形成了更高的電化學性能和更高的庫倫效率。
電池學術QQ群：924176072Shadike, Z., Lee, H., Borodin, O. et al. Identification of LiH and nanocrystalline LiF in the solid–electrolyte interphase of lithium metal anodes. Nat. Nanotechnol. (2021).DOI: 10.1038/s41565-020-00845-5https://www.nature.com/articles/s41565-020-00845-5
4. Nature Commun.：納米空穴增強納米材料和細菌之間的電子傳遞用于抑制生物膜
生物膜會導致細菌感染和產生耐藥性，從而對全球人類健康造成嚴重威脅。抗菌納米材料的開發在近年來已經引起了研究者的廣泛關注，但如何利用其抑制生物膜仍然是一個很大的研究挑戰。南開大學胡獻剛教授設計了一種利用納米空穴增強電子傳遞(NBET)的新型抗生物膜納米材料。1）與已知的抗菌機制(如產生活性氧和細胞膜損傷)不同的是，具有原子空位的納米空穴和生物膜可以分別充當電子供體和受體，從而提高納米材料和生物膜之間的電子傳遞能力。電子傳遞能有效破壞生物膜的關鍵成分(蛋白質、細胞間粘附的多糖和細胞外DNA)，并且納米空穴也能顯著下調與生物膜形成相關基因的表達。實驗也在體外(人類細胞)和體內(大鼠眼部和小鼠腸道感染模型)對其具有的抗感染能力進行了充分驗證，并且證明了該納米空穴材料具有很好的生物相容性。2）更重要的是，與典型的抗生素相比，該納米材料不會產生耐藥性，因此其在各種治療應用方面都具有更高的應用潛力。綜上所述，這一工作為利用NBET治療病原菌感染和解決抗生素耐藥性提供了新的策略。
生物材料學術QQ群：1067866501Tonglei Shi. et al. Nanohole-boosted electron transport between nanomaterials and bacteria as a concept for nano–bio interactions. Nature Communications. 2021https://www.nature.com/articles/s41467-020-20547-9
5. Nature Commun.：Na2-xMn3O7電池循環中的O2-/O-·循環
在可充電電池中，能夠以可逆形式發生的電極反應對于長壽命電池而言非常重要，額外的氧化-還原反應成為人們研究提高電池容量的重要領域，但是大多數氧化-還原電極在充放電循環過程中面臨著較大的電壓遲滯（＞0.5 V）現象，因此導致難以接受的低能量效率。這種回滯現象通常被認為是由于在氧化還原反應過程中形成過氧化物O22-二聚體物種。因此，人們認為阻止形成O-O二聚體物種是其中最為關鍵的一點。有鑒于此，東京大學Atsuo Yamada等報道了Na2-xMn3O7材料，這種最近發現展示較高的可逆氧化還原容量，同時極化作用僅僅0.04 V。通過光譜學測試、磁性測試，作者發現Na2-xMn3O7材料中存在穩定O-·物種。通過理論計算結果，作者發現由于Mn-O鍵中的（σ+π）多重軌道，這種O-·物種在熱力學上比過氧結構O22-物種更加穩定。1）在Na2-xMn3O7的氧化還原電極反應過程中，O2-/O-·的可逆循環。在低濃度O-·條件中，O22-的形成在熱力學上并沒有優勢，因為（σ+π）軌道作用導致Mn-O鍵非常穩定。
2）本文工作首次揭示了O2-/O-·作為還原對在氧化還原電極的電極反應。
電池學術QQ群：924176072Tsuchimoto, A., Shi, XM., Kawai, K. et al. Nonpolarizing oxygen-redox capacity without O-O dimerization in Na2Mn3O7. Nat Commun 12, 631 (2021). DOI: 10.1038/s41467-020-20643-whttps://www.nature.com/articles/s41467-020-20643-w
6. Science Advances：太陽光輔助制造的大型可圖案化的透明木材
透明木材被認為是一種很有前途的結構和光管理材料，可用于節能工程應用。然而，用于制造透明木材的基于溶液的脫木素工藝通常會消耗大量的化學品和能源。近日，美國馬里蘭大學胡良兵教授報道了一種通過利用太陽能輔助化學刷涂改變木材的木質素結構來生產光學透明木材的策略。1）這種策略保留了大部分木質素以用作粘合劑，為聚合物滲透提供了堅固的木質支架，同時大大減少了化學和能源消耗以及加工時間。2）所獲得的透明木材（厚度約1 mm）顯示出高透射率（> 90％），高霧度（> 60％），并且在可見光波長范圍內具有出色的導光效果。此外，使用這種策略，可以直接在木材表面上進行圖案化，使得透明木材具有出色的圖案性。3）這種具有良好光學和機械性能的環保，可擴展，可圖案化且低成本的透明木材在節能建筑應用和光管理設備中具有巨大的應用潛力。
Qinqin Xia, et al, Solar-assisted fabrication of large-scale, patternable transparent wood, Sci. Adv. 2021DOI: 10.1126/sciadv.abd7342http://advances.sciencemag.org/content/7/5/eabd7342
7. Chem. Soc. Rev.：放射性標記的納米材料用于醫學成像和治療
英國圣托馬斯醫院Rafael T. M. de Rosales對放射性標記的納米材料在醫學成像和治療等領域中的應用進行了綜述介紹。1）納米材料為醫學成像和治療提供了獨特的物理、化學和生物特性。在過去的二十年里,已有越來越多的納米藥物開始進行臨床實踐。為了促進納米藥物的臨床轉化，對其早期階段的全身生物分布和藥代動力學進行研究是非常重要的。已有研究表明，放射性標記的納米材料可以通過敏感的臨床成像技術，即正電子發射斷層掃描(PET)和單光子發射計算機斷層掃描(SPECT)進行全身的非侵入性體內示蹤成像。此外，某些放射性核素的自身也具有治療作用，可以實現基于放射性核素的疾病治療。在開發用于PET/SPECT顯像和放射性核素治療的納米材料的過程中，選擇最合適的放射性標記方法和了解其局限性是至關重要的。對不同的放射性標記策略進行選擇往往取決于使用的納米材料和放射性核素的類型以及最終的應用途徑。2）作者在文中對目前可用的不同放射性標記策略進行了綜述，并介紹了它們各自的優缺點；同時，作者也對這一領域的發展前景進行了批判性的展望，旨在進一步推動實現納米醫藥產品在體內成像或治療領域中的臨床轉化。
生物醫藥學術QQ群：1033214008Juan Pellico. et al. Radiolabelling of nanomaterials for medical imaging and therapy. Chemical Society Reviews. 2021https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/cs/d0cs00384k#!divAbstract
8. Chem. Soc. Rev.: 卟啉基框架材料在氧電催化和二氧化碳催化還原領域的研究進展
卟啉基框架材料作為特定種類的金屬有機骨架（MOF）和共價有機骨架（COF），已廣泛用于與能源有關的轉化過程，包括氧還原反應（ORR），析氧反應（OER）二氧化碳還原反應（CO2RR），以及與能源有關的存儲技術，例如可充電鋅空氣電池。有鑒于此，陜西師范大學曹睿教授等人，討論了卟啉基框架材料在燃料電池、水分解、可充電鋅空氣電池和CO2還原中的實際應用與發展，總結了這些卟啉框架在各個領域的性能比較，討論了卟啉基框架結構與催化活性的構效關系，并對未來卟啉基框架材料的設計提出了展望和建議。1）首先概述了與能量相關的技術中使用的各種卟啉基框架的典型晶體結構，分子結構單元和通用合成方法。然后簡要介紹了卟啉基骨架在ORR、OER、鋅-空氣電池和CO2RR中的代表性應用。還總結和討論了這些卟啉基骨架在各個領域的性能比較，指出了明確的結構-活性關系。除了利用高活性的卟啉單元進行催化轉化外，調節卟啉基框架的多孔結構可以增強傳質，并且在導電載體上生長卟啉基框架可以加速電子轉移，從而提高電催化性能。2）當前，卟啉基框架材料的研究主要集中在開發和合成新的結構上。然而，基于分子催化的催化反應機理和構效關系，設計和合成新的框架結構，對于進一步提高催化活性和選擇性具有重要價值。新型卟啉結構作為高效電催化劑的未來研究方向包括：（1）將卟啉基骨架與導電載體相結合，構建介孔和大孔骨架可以大大提高電化學活性；（2）原位和非原位技術及理論計算的迅速發展和應用，使得基于反應機理的卟啉骨架的活性優化和選擇性提高成為可能。
電催化學術QQ群：740997841Zuozhong Liang et al. Porphyrin-based frameworks for oxygen electrocatalysis and catalytic reduction of carbon dioxide. Chem. Soc. Rev., 2021.https://doi.org/10.1039/D0CS01482F
9. AFM: 一種反鈣鈦礦(Ni0.3Pd0.7)NNi3用作高效ORR電催化劑
在鉑族金屬中，Pd被認為是替代Pt的最有效的催化劑。盡管Pd和Pd -金屬合金的電化學活性相當，但它們容易受到液體酸性電解質的影響，導致催化活性的降低。Pd-Ni合金已被用于增強催化活性，因為通過添加Ni可以很容易地改變Pd的電子結構。在其他研究中，通過誘導形成Ni4N物種，將N原子引入到更穩定的M-Ni催化劑中。然而，氮的結構分析和作用還沒有完全了解。有鑒于此，韓國科學技術院Sung Jong Yoo、全北國立大學Pil Kim和浦項加速器實驗室Docheon Ahn等人，開發了一種簡單的合成方法來獲得Pd摻雜的Ni3N納米顆粒(化學式為(Ni0.3Pd0.7)NNi3)，具有反鈣鈦礦結構(ABX3)，其中Ni陽離子占據A位，X和N陰離子占據B位。在這種材料中，Pd在反鈣鈦礦結構中70%的A位被Ni取代。在電化學反應中，鈀具有優越的ORR活性和耐酸性條件，這源于有序氮化金屬間化合物獨特的晶體結構。1）通過前驅體與后處理的高摩爾比證明了一種金屬間氮化合金。陰離子穩定的ae-PdNNi克服了Pd基電催化酸性介質中的難題。完全不同的晶體結構顯著改變了ae-PdNNi的內在特性，從而促進了出色的電催化活性和耐久性。氮化PdNi納米顆粒具有新型整體反鈣鈦礦結構，化學式為(PdxNi1?x)NNi3。2）DFT計算和實驗結果表明，通過適當的d波段中心偏移和operando催化表面，可以提高ae-PdNNi的ORR活性和耐久性。此外，通過引入用于目標電化學反應的各種組分，可以將原子級工程化的電催化劑調整為多功能電催化劑。3）獨特的反鈣鈦礦晶體(PdxNi1?x)NNi3具有優越的ORR活性和穩定性，這源于Pd/反鈣鈦礦單分子層表面的d帶中心的下移和反鈣鈦礦核納米晶體的較低形成能。因此，(PdxNi1?x)NNi3，作為一種不含鉑的Pd基電催化劑，克服了Pd在酸性條件下的穩定性問題，其質量活性比商用Pd/C高99倍。
電催化學術QQ群：740997841Sehyun Lee et al. Anion Constructor for Atomic‐Scale Engineering of Antiperovskite Crystals for Electrochemical Reactions. Advanced Functional Materials, 2021.DOI: 10.1002/adfm.202009241https://doi.org/10.1002/adfm.202009241
10. Nano Energy: 可充電鉀電池的研究進展
未來可再生能源集成電網系統需要低成本、高安全性、長循環壽命的可充電電池。地殼中鈉、鉀的豐度遠高于鋰，表明可充電鈉、鉀電池是鋰離子電池的理想替代品。在過去的十年中，可充電鉀電池得到了極大的關注。然而，可充電鉀電池的發展仍處于起步階段。有鑒于此，阿卜杜拉國王科技大學Husam N. Alshareef等人，綜述了近年來可充電鉀電池的研究進展。1）首先，總結了近年來在活性材料設計、機理認識和新型活性材料探索等方面取得的最新成果。提出了調整結構以提高陽極和陰極的電化學性能的新方向。其次，還綜述了可充電鉀電池系統(鉀離子電容器、鉀雙離子電池、鉀硫電池和鉀氧電池)的新配置的研究進展。最后，提出了可充電鉀電池商業化應用的未來發展方向和設計策略。2）近年來，以鉀離子為載流子的多種可充電的鉀電池體系得到了快速發展，例如，鉀離子電池、鉀離子電容器、鉀雙離子電池、鉀硫電池、鉀氧電池等。相比較成熟的鋰電池體系，鉀離子由于更大的離子半徑，鉀金屬有更活潑的化學性質等，可充電鉀電池面臨著許多機遇與挑戰。高容量、高穩定性的正負極材料、電極材料的規模化制備，電極/溶液界面的調控、機理研究與模擬、可充電鉀全電池的開發等方面是未來研究的重點。
電池學術QQ群：924176072Wenli Zhang et al. Status of Rechargeable Potassium Batteries. Nano Energy, 2021.DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.105792https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105792
11. ACS Nano：供體和受體構件的超分子共組裝驅動的彩色Janus納米圓柱
Janus納米柱具有納米尺寸、高縱橫比和具有不同化學成分（Janus特征）的兩個表面，這使得它們在光學、磁性、催化、表面納米修飾或界面穩定等方面具有潛在的應用價值，但同時，通過傳統的方法制備Janus納米柱極具挑戰性。近日，法國曼恩大學Olivier Colombani，Erwan Nicol報道了兩種不同的聚合物（NDI（PEO-NDI-U2），DAN單元( DAN-U2-PHEA )）通過互補組裝在水中進行超分子共組裝，成功制備了Janus納米柱。1）這種方法將富電子和貧電子單元之間的電荷轉移配合作用與氫鍵結合起來，從而實現了：1）一維結構（圓柱體）的超分子形成；2）將兩個聚合物臂施加在圓柱體的相對兩側，而不考慮它們的兼容性，從而產生Janus納米顆粒；3）通過在功能聚合物混合時溶液的顏色變化來觀察共組裝。2）這一強大而通用的策略可以擴展到設計超分子Janus納米環鏈，并將其他聚合物臂系在締合單元上。只要聚合物臂不干擾自組裝，并且能夠找到共同的溶劑進行共組裝，不管采用什么聚合物臂，都將實現Janus特性。
Thomas Choisnet, et al, Colored Janus Nanocylinders Driven by Supramolecular Coassembly of Donor and Acceptor Building Blocks, ACS Nano, 2021DOI: 10.1021/acsnano.0c07039https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c07039
12. ACS Nano：高結晶單層過渡金屬硫屬化物薄膜用于晶圓級電子產品
利用液相前驅體的化學氣相沉積（CVD）已成為制備均勻大面積過渡金屬二硫屬化物（TMD）薄膜的一種可行技術。然而，液相前驅體輔助生長過程通常存在晶粒較小和未反應的過渡金屬前驅體殘留物，導致制備的TMD質量較低。此外，合成具有單層厚度的大面積TMD薄膜相當具有挑戰性。近日，韓國成均館大學Joohoon Kang，韓國國立蔚山科學技術院Hyesung Park報道了通過促進劑輔助液相CVD工藝，提出了一種簡便、通用的CVD方法，使高質量單層TMD薄膜的生長成為可能。1）將過渡金屬氧化銨和堿金屬鹵化物在液相中均勻混合并均勻沉積在襯底上，在溫和的退火條件下生成反應活性較高的揮發性過渡金屬鹵化物。堿金屬有效地降低了TMDs生長的硫化能壘。基于這些協同效應，研究人員在3 cm×3 cm的藍寶石襯底上成功地制備了單層厚度和均勻性良好的高質量二硒化鉬（MoSe2）薄膜。2）研究人員利用所合成的MoSe2薄膜制作了背柵場效應晶體管（FET）以研究其電輸運性能，結果顯示，FET具有高達2.5 cm2V?1 s?1的電子遷移率，電流開關比為105，是目前報道的基于液相前驅體的CVD生長的TMDs的最高值之一。此外，研究人員展示了所提出的液相CVD技術在其他TMD家族中的通用性，包括二硫化鉬（MoS2）、二硫化鎢（WS2）和二硒化鎢（WSe2）等。這種CVD方法為均勻大規模合成高質量的單層TMDs薄膜及其在各種下一代電子學和光電子學中的實際應用提供了更好的見解。
膜材料學術QQ群：463211614Minseong Kim, et al, High-Crystalline Monolayer Transition Metal Dichalcogenides Films for Wafer-Scale Electronics, ACS NanoDOI: 10.1021/acsnano.0c09430https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c09430
