1. Nature：陰離子雙催化多組分烯烴疊氮化芳基化反應
含有β-芳基乙胺的分子在調節疼痛、治療神經系統疾病和阿片類藥物成癮等方面顯示出重要的適應癥，使其成為藥物發現的特權支架。其組裝的從頭方法依賴于通過耗時多步驟合成將一小類原料轉化為目標化合物的轉化。合成發明可以推動對該支架周圍化學空間的研究，以進一步擴展其生物學能力。有鑒于此，英國劍橋大學的Gaunt Matthew J.等研究人員，開發了陰離子雙催化多組分烯烴疊氮化芳基化反應。
本文要點：
1）研究人員報告了雙催化平臺的開發，該平臺能夠實現烯烴、芳基親電試劑和簡單的氮親核試劑的多組分偶聯，提供合成多功能和功能多樣的β-芳基乙胺的單步途徑。
2）在可見光的驅動下，兩種分立的銅催化劑協調芳基的形成和疊氮基的轉移，這是烯烴疊氮芳基化過程的基礎。
3）該過程在烯烴和芳基組分中表現出廣泛的范圍，疊氮化物陰離子作為氮源和通過內球電子轉移介導氧化還原中性雙重催化起著多方面的作用。
本文研究表明，該陰離子介導的烯烴功能化過程的合成能力可能用于多種藥學相關和更廣泛的合成應用。
Ala Bunescu, et al. Multicomponent alkene azido-arylation by anion-mediated dual catalysis. Nature, 2021.
DOI：10.1038/s41586-021-03980-8
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03980-8
2. Chem. Soc. Rev.：鉍基化合物和納米粒子的藥物化學和生物醫學應用
香港大學孫紅哲教授對鉍基化合物和納米粒子的藥物化學和生物醫學應用相關研究進行了綜述。
本文要點：
1）作為一種相對無毒和廉價的金屬，鉍具有許多特殊的性能，其在生物醫學領域也有著廣泛的應用。鉍基化合物通過被用于治療消化不良、胃潰瘍和幽門螺桿菌感染等胃腸道疾病。近年來，其醫學應用也內進一步擴展到治療病毒感染、耐多藥微生物感染和癌癥等疾病，并在包括成像、藥物遞送和生物傳感等領域表現出了廣闊的應用前景。
2）作者在文中著重介紹了鉍-209的化學和生化性質，闡明了其對抗幽門螺桿菌的關鍵分子機制，對用于治療除幽門螺桿菌以外的微生物感染的新型化合物進行了介紹；此外，作者也介紹了鉍-213在實現靶向α治療方面的應用以及鉍基納米顆粒和鉍基復合材料的生物醫學應用，旨在突出鉍的生物醫學應用潛力，并進一步推動這一重要領域的發展。
Darren M. Griffith. et al. Medicinal chemistry and biomedical applications of bismuth-based compounds and nanoparticles. Chemical Society Reviews. 2021
DOI: 10.1039/d0cs00031k
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/cs/d0cs00031k
3. Nature Commun.: 旋涂過程中有機-無機鈣鈦礦結晶的失衡過程
復雜的現象在鈣鈦礦材料的形成過程中普遍存在，這會影響它們的加工-結構-功能關系。通常，甲基銨碘化鉛（CH3NH3PbI3，MAPI）薄膜需要通過旋涂、抗溶劑滴和膠體前體退火處理，進而形成鈣鈦礦相。為了揭示其形成過程，美國勞倫斯伯克力國家實驗室Peter Müller-Buschbaum和慕尼黑工業大學Carolin M. Sutter-Fella等人報道了該過程中形成的瞬態和穩定相的結構和性質，并通過結合來自掠入射廣角 X 射線散射和光致發光光譜的原位數據揭示了潛在轉變的機制見解。
本文要點：
1）首先，研究人員對有機-無機鈣鈦礦形成的胚胎階段進行了詳細研究。轉化過程中的物理化學演變分為四個步驟：i) 多分散 MAPI 納米晶體在抗溶劑液滴上的即時成核，ii) 亞穩態納米晶體通過簇聚結瞬間部分轉化為正交溶劑復合物，iii) 熱分解（溶解）在從復合物中蒸發溶劑后，穩定的溶劑復合物轉化為碘化鉛片段，以及 iv) 薄膜中立方 MAPI 晶體的形成（重結晶）。
Pratap, S., Babbe, F., Barchi, N.S. et al. Out-of-equilibrium processes in crystallization of organic-inorganic perovskites during spin coating. Nat. Commun. 12, 5624 (2021).
https://doi.org/10.1038/s41467-021-25898-5
4. Nature Commun.：鉛基鹵化物鈣鈦礦實現室溫強電熱制冷
電場產生的電熱效應在固態高效制冷過程中具有較高前景，但是目前大多數報道的電熱效應材料在接近室溫表現非常弱的電熱效應，導致電熱材料難以實用。目前新發展的鈣鈦礦鐵電材料表現了優異的結構可調控能力，具有較高的熱交換效應和性質調控能力，因此能夠作為非常理想的電熱材料。
有鑒于此，中科院福建物質結構研究所劉希濤、羅軍華，南京大學陳爽等報道在設計的復合鹵化物鈣鈦礦鐵電材料[(CH3)2CHCH2NH3]2PbCl4實現了接近室溫條件展示了非常高的電熱效應，在302 K表現顯著一級相變，達到超高的（>4.8 μC/cm2）自發極化效應，較低的矯頑場（<15 kV/cm），比經典電熱材料的性能更好。
本文要點：
1）在室溫條件和較低的電場變化中（ΔE=29.7 kV/cm），等溫熵變ΔS達到25.64 J/kg/K，絕熱溫度變化ΔT達到11.06 K，對應的等溫巨電熱強度ΔS/ΔE達到0.86 J·cm/kg/K/kV，絕熱ΔT/ΔE達到370 mK·cm/kV，這個結果比傳統鐵電材料的性質更好。
2）本文研究展示說明了一種設計復合鈣鈦礦鐵電材料用于室溫固態制冷系統的方案。
Liu, X., Wu, Z., Guan, T. et al. Giant room temperature electrocaloric effect in a layered hybrid perovskite ferroelectric: [(CH3)2CHCH2NH3]2PbCl4. Nat Commun 12, 5502 (2021).
DOI: 10.1038/s41467-021-25644-x
https://www.nature.com/articles/s41467-021-25644-x
5. Nature Commun.：PdH催化烯丙基鏈行走不對稱C-H鍵活化親核取代
通過過渡金屬催化方法和不對稱對合適離去基團的烯丙基進行取代進行安裝官能團的相關反應方法學在有機化學合成領域具有廣泛的應用前景，但是目前進行烯丙基C(sp3)-H對映選擇性官能團化非常困難。
有鑒于此，上海有機化學研究所林國強、何智濤等報道了一種方法學，解決了長期以來難以處理的對映選擇性烯丙基C(sp3)-H鍵官能團化。該反應方法學中通過Pd-H催化進行鏈行走和烯丙基C(sp3)-H取代，該反應能夠對廣泛的非環狀非共軛結構雙烯烴進行烯丙基C-H鍵官能團化，產率最高達到93 %，對映選擇性達到98:2 er，實現了100 %的原子經濟性。
本文要點：
1）反應情況。以非共軛的直鏈式雙烯烴作為底物，丙二酸二乙酯作為親核試劑，5 mol % [Pd(ally)Cl]2/不對稱二茂鐵催化劑體系，5 mol % NaBArF4，加入Et3N，在60 ℃中進行反應。
2）作者通過考察反應底物的不同pKa與催化反應之間的關系，提出了該反應方法學合適可信的親核試劑和控制該反應的因素。進一步的，作者對產物進行進一步轉化安裝對映純度骨架結構，展示了該反應方法的應用潛力。進一步的作者研究了該反應的機理，驗證了該反應PdH是實現烯丙基不對稱官能團化反應的原因。
Chen, YW., Liu, Y., Lu, HY. et al. Palladium-catalyzed regio-and enantioselective migratory allylic C(sp3)-H functionalization. Nat Commun 12, 5626 (2021).
DOI: 10.1038/s41467-021-25978-6
https://www.nature.com/articles/s41467-021-25978-6
6. Matter: 通過與納米顆粒調節性 T 細胞的串擾進行仿生免疫調節
過度活躍的免疫介導了各種免疫炎癥性疾病的發生和發展。然而，免疫抑制劑或抗炎藥的使用在很大程度上受到脫靶副作用或個體相互作用位點的限制。鑒于此，上海交通大學劉盡堯、陸爾奕和哈佛醫學院陶偉等人描述了一種仿生操縱策略，通過與調節性T（Treg）細胞膜包裹的納米顆粒的串擾實現免疫抑制。
本文要點：
1）由于保留了 Treg 細胞的固有的膜蛋白和功能，包被的納米粒子可以直接與多方面的過度活躍的免疫細胞相互作用。憑借這種獨特的特性，納米Treg 細胞抑制巨噬細胞-破骨細胞分化、樹突細胞的成熟和效應 T 細胞的激活。
2）在小鼠和犬牙周炎模型中，這些納米顆粒成功地抑制了過度的免疫反應，減輕了炎癥并抑制了牙槽骨吸收。該工作揭示了如何通過仿生免疫調節有效地操縱失調的免疫反應，并提出利用納米顆粒 Treg 細胞作為治療免疫炎癥疾病的一種有前景的方法。
Biomimetic immunomodulation by crosstalk with nanoparticulate regulatory T cells. Matter 2021.
https://doi.org/10.1016/j.matt.2021.08.015
7. Angew：多孔鉑合金與缺陷石墨碳的集成構建與協同催化用于促進氧還原
通過催化劑和載體之間的強相互作用進行集成制備是實現用于燃料電池的高效氧電催化的關鍵。近日，華中科技大學夏寶玉教授報道了制備了一種用于高效ORR電催化的PtCuCo@Co-N-C復合催化劑。
本文要點：
1）利用集成工程技術在多孔富鉑合金表面覆蓋缺陷碳，從而提高了催化劑的ORR活性、耐蝕性和結構穩定性，其中三元PtCuCo合金與石墨Co-N-C之間的協同作用提供了優化的反應途徑和更強的相互作用。此外，多孔的PtCuCo合金和碳網絡促進了氧的傳輸和活性部位的暴露，從而提高了ORR。
2）PtCuCo@Co-N-C復合催化劑在氫氣-空氣燃料電池中在0.9 V下的質量活性為1.14 A mgPt-1，峰值功率密度為960 mW cm-2，優于商用Pt/C催化劑（0.12 A mgPt-1和780 mW cm-2）。
3）理論計算結果表明，多孔鉑合金和Co-N-C的多組分效應和合金-碳相互作用的結合是提高ORR電催化性能的原因。
本工作提出的整體結構和協同催化的概念，對今后設計穩健高效的合金催化劑具有重要的指導意義。
Lei Huang, et al, Boosting Oxygen Reduction via Integrated Construction and Synergistic Catalysis of Porous Platinum Alloy and Defective Graphitic Carbon, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202111426
https://doi.org/10.1002/anie.202111426
8. Nano Letters：雙陽離子梯度刻蝕重建鈣鈦礦表面電子結構用于出色的水氧化
重建催化劑的表面電子結構以實現高效的電催化活性具有重要意義，但仍在不斷的探索中。近日，蘭州大學高大強教授，復旦大學晁棟梁研究員報道了通過一種簡單的雙陽離子梯度刻蝕方法成功地構建了V-LCO/Co3O4異質結（V-LCO是指具有La和Co空位的LaCoO3）。陽離子空位和大量有效異質界面的出現顯著調節了鈣鈦礦的表面電子結構，增強了鈣鈦礦的活性。
本文要點：
1）實驗結果表明，VLCO/Co3O4的載流子密度比未處理的LCO提高了兩個數量級，電荷轉移電阻大大降低，電子傳輸能力大大提高。O2-TPD結果進一步表明，V-LCO/Co3O4的氧吸附性能得到了改善，對OER的催化效率也有所提高。
2）密度泛函理論（DFT）計算表明，重構后的V-LCO/Co3O4的能帶中心下移，氧基團吸附適中，對OH物種有較強的吸附/脫附能力。值得一提的是，測試后的表征結果表明，V-LCO/Co3O4在電催化測試過程中表面結構保持穩定。
這項研究通過表面電子結構重構開發出一種極有前途的催化劑，并為全面理解催化劑的催化活性提供了一種策略。
Jingyan Zhang, et al, Surface-Electronic-Structure Reconstruction of Perovskite via Double-Cation Gradient Etching for Superior Water Oxidation, Nano Lett., 2021
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02623
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02623
9. AFM：用于高性能晶體管的液相外延定向C60單晶的晶圓級生長
富勒烯（C60）單晶具有極低的缺陷和近乎完美的平移對稱性，使其在用于高性能n型有機晶體管方面頗具吸引力。然而，由于C60天然的零維（0D）結構，控制其大面積連續結晶極具挑戰性。近日，蘇州大學張秀娟教授，Wei Deng報道了提出了一種液相外延的方法來實現一維（1D）C60單晶陣列的晶圓級生長。
本文要點：
1）以光刻膠（PR）微通道為模板，可以合理控制溶液生長過程中彎月面前沿的大小和形狀，使每個彎月面前沿形成單獨的晶種。隨著半月面的單向運動，C60分子被連續地輸送到半月面前沿，從而導致種子晶體的外延生長。所合成的1D C60單晶具有均勻的形貌和結構，缺陷密度低至1.62×1011 cm?3。
2）結果表明，用C60晶體陣列在同一襯底上制備的55個場效應管的平均電子遷移率為2.17 cm2 V?1 s?1，最大遷移率為5.09 cm2 V?1 s?1，是目前最先進的C60多晶薄膜的3.5倍。
這項工作為大面積C60單晶的制備提供了一條簡單而有效的途徑，為高性能有機集成器件的開發提供了便利。
Zhengjun Lu, et al, Wafer-Scale Growth of Aligned C60 Single Crystals via Solution-Phase Epitaxy for High-Performance Transistors, Adv. Funct. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adfm.202105459
https://doi.org/10.1002/adfm.202105459
10. AFM：2D灰砷烯納米片的濕化學玻璃化和金屬-半導體轉變
通過改變二維材料的物相和結晶度來控制其電學和光學性質，對于構建功能齊全的納米器件具有重要意義。近日，南京大學金鐘教授和馬晶教授報道了采用濕化學玻璃化方法可將半金屬灰色砷烯納米片可控地轉變為半導體化的玻璃態砷烯納米片。
本文要點：
1）實驗研究和理論模擬表明，灰色砷烯納米片的玻璃化是由于氫氟水溶液在溶解氧的觸發下消耗了砷原子，導致原子結構無序和砷原子缺陷/空位的形成而引起的能帶結構的顯著變化。
2）與純灰砷烯納米片的半金屬特性不同，所制備的玻璃態砷烯納米片在635 nm處有一個較強的光致發光峰，對應的光學帶隙為1.95 eV，基于玻璃態砷烯納米片的場效應晶體管也表現出一定的p型半導體特性，載流子遷移率約為159.1 cm2 V?1 s?1。
這種濕化學誘導的灰砷烯納米片玻璃化為調控砷烯納米片的電學和光學性質提供了一種有效的策略，為二維納米材料的界面和能帶結構工程提供了新的思路。
Yi Hu, et al, Wet Chemistry Vitrification and Metal-to-Semiconductor Transition of 2D Gray Arsenene Nanoflakes, Adv. Funct. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adfm.202106529
https://doi.org/10.1002/adfm.202106529
11. AFM:用于可拉伸離子電子設備的水凝膠的 3D 打印
近日，南京工業大學董曉臣、南京信息工程大學張一洲和阿卜杜拉國王科技大學Husam N. Alshareef等人綜述了水凝膠的3D 打印，用于可拉伸離子電子設備的相關進展。
本文要點：
1）隨著以電子皮膚、軟機器人和人機界面為代表的柔性電子技術的蓬勃發展，生物制造界使用的水凝膠3D打印方法正引起水凝膠基可伸縮離子電子學設備研究人員的注意。這種設備可以極大地受益于三維打印的優異圖案能力，以及自由設計的復雜性和容易的規模化潛力。與 3D 生物打印的高級階段相比，由于難以平衡可打印性、離子電導率、形狀保真度、拉伸性和其他功能，水凝膠離子電子設備的 3D 打印還處于起步階段。
2）本文主要從材料的角度，就如何利用3D打印的力量構建高性能水凝膠基可伸縮離子電子學器件提供了一個指南，強調了平衡可打印性、打印質量和印刷設備的性能。介紹了水凝膠的各種3D打印方法，然后介紹了墨水設計原理、平衡打印質量、打印功能，如彈性傳導性、自愈能力和設備（如柔性傳感器、形狀變形致動器、軟機器人、電致發光設備和電化學生物傳感器）的性能進行了討論。最后，展望了這一激動人心的領域的未來發展方向。
Ge, G., et al., 3D Printing of Hydrogels for Stretchable Ionotronic Devices. Adv. Funct. Mater. 2021, 2107437.
https://doi.org/10.1002/adfm.202107437
12. ACS Nano：超高通量油乳化液的綜合電動輔助分離
許多行業對高效和高通量乳狀液分離，特別是納米乳，有重大但很大程度上尚未滿足的需求。傳統的分離膜依賴于基于粒度的分離，主要利用篩分機制和潤濕現象，導致需要在分離效率和分離通量之間進行巨大平衡。近日，韓國忠南大學Seong J. Cho，浦項科技大學Geunbae Lim報道了展示了如何克服上述可伸縮性問題，并成功地將電動技術集成到基于潤濕性的分離系統中，從而實現高通量納米乳液分離。
本文要點：
1）這種過濾器基于電動輔助，通過電泳力阻止納米液滴，使它們能夠結合成一個更大的油塞，從而在超高流量下能夠被納米纖維過濾器的微孔捕獲。
2）結果顯示，該過濾器能有效地分離各種納米乳液，分離效率高(>99%)，并且在超高通量下(高達40000 L/H·m2)，取決于過濾器的材料或結構，比最近報道的膜基過濾器高100?10000倍。
3）該過濾系統可以通過施加反向電場實現反沖洗，便于清洗，因此無需更換膜即可連續分離。
研究人員通過理論、可視化和測量對提出的概念高效乳液分離概念進行了全面的驗證。
Hyukjin J. Kwon, et al, Comprehensive Electrokinetic-Assisted Separation of Oil Emulsion with Ultrahigh Flux, ACS Nano, 2021
DOI: 10.1021/acsnano.1c03329
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c03329
