1. Nature Energy: 高效穩(wěn)定全印刷有機(jī)太陽能電池
通過全涂層的高效且穩(wěn)定的有機(jī)太陽能電池是目前一大挑戰(zhàn)。聚 (3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸鹽 (PEDOT:PSS) 是一種經(jīng)典的導(dǎo)電聚合物復(fù)合物，廣泛用于完全可打印設(shè)備中的孔收集。然而，PEDOT:PSS 通常分散在水中并表現(xiàn)出強(qiáng)酸性，這會降低器件的效率和穩(wěn)定性。華中科技大學(xué)周印華等人通過采用全氟磺酸離聚物作為抗衡離子報告了一種醇分散制劑（表示為 PEDOT:F）。
本文要點：
1）離聚物具有兩個溶解度參數(shù)的特殊優(yōu)勢，可以分散在水或醇中，這使我們能夠制備分散在醇中的 PEDOT:F 制劑。2）醇分散配方具有良好的潤濕性和低酸度，避免了水性 PEDOT:PSS 的缺點。
3）基于 PEDOT:F 的完全可印刷有機(jī)光伏（從底部電極到頂部電極）獲得了 15% 的功率轉(zhuǎn)換效率，并且在最大功率點跟蹤 1,330?h 的連續(xù)照明下可以保持初始效率的 83%。
Jiang, Y., Dong, X., Sun, L. et al. An alcohol-dispersed conducting polymer complex for fully printable organic solar cells with improved stability. Nat. Energy (2022).
DOI：10.1038/s41560-022-00997-9
https://www.nature.com/articles/s41560-022-00997-9
2. Nature Commun.：光響應(yīng)偶氮苯-MOF光致氣體呼吸吸附
雖然人們知道光能夠作為智能響應(yīng)材料的一種重要刺激方式，但是通過光響應(yīng)方式導(dǎo)致多孔材料發(fā)生相變?nèi)詻]有廣泛研究。有鑒于此，格羅寧根大學(xué)Ben L. Feringa、德累斯頓工業(yè)大學(xué)Stefan Kaskel、德國馬普學(xué)會固體研究所Simon Krause等報道在MOF骨架結(jié)構(gòu)上安裝偶氮苯光響應(yīng)結(jié)構(gòu)，能夠在氣體吸附中伴隨光響應(yīng)孔收縮效應(yīng)。
本文要點：
1)這種光響應(yīng)作用實現(xiàn)了一種非侵入式的方式，實現(xiàn)了MOF機(jī)械性質(zhì)的時空控制，通過這種方式導(dǎo)致孔收縮釋放客體分子，形成負(fù)向氣體吸附效應(yīng)。
2)通過一系列原位X射線衍射實驗、光譜實驗，結(jié)合分子動力學(xué)模擬計算，研究這種光控制MOF呼吸現(xiàn)象。這項工作展示了一種新型光致變形現(xiàn)象，為發(fā)展新型光響應(yīng)材料提供機(jī)會。
Krause, S., Evans, J.D., Bon, V. et al. Cooperative light-induced breathing of soft porous crystals via azobenzene buckling. Nat Commun 13, 1951 (2022)
DOI: 10.1038/s41467-022-29149-z
https://www.nature.com/articles/s41467-022-29149-z
3. Chem. Soc. Rev.：將單原子催化劑應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
武漢理工大學(xué)常柏松研究員、華中科技大學(xué)孫子燕和中科院上海藥物研究所程震研究員對單原子催化劑在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。
本文要點：
1）普通的納米催化劑由于其固有的結(jié)構(gòu)缺陷而導(dǎo)致其催化活性和選擇性有限，因此很難在生物學(xué)上有效地替代天然酶。減小納米催化劑的尺寸可大大提高其催化活性和選擇性。在這一概念的指導(dǎo)下，納米催化劑的發(fā)展現(xiàn)在進(jìn)入了原子級精確控制的時代。單原子催化劑(SACs)，以原子分散的活性位點為特征，具有最大的原子利用、精確定位的金屬中心、獨特的金屬-載體相互作用和相同的配位環(huán)境。SACs的這些優(yōu)點能夠極大地提高每個金屬原子的比活性，進(jìn)而實現(xiàn)卓越的催化活性和選擇性，以模擬甚至超越自然酶的功能。盡管催化劑的大小確實很重要，但對于在單原子尺度上開發(fā)催化劑來說，“越小越好”的指導(dǎo)原則是否仍然是正確的在目前還不清楚。因此，在進(jìn)一步將SACs擴(kuò)展到生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用之前，需要對這一緊迫的問題進(jìn)行充分的討論。
2）作者在文中首先概述了近年來SACs合成策略的研究進(jìn)展，并以此為基礎(chǔ)，討論了在原子水平上改善類酶催化性能的最新成果；然后，作者仔細(xì)比較了不同尺度下的催化劑的結(jié)構(gòu)和功能，包括納米顆粒、納米團(tuán)簇、少原子團(tuán)簇和單原子等。與傳統(tǒng)觀點相反，SACs在特定反應(yīng)中并不是催化活性最具的催化劑，尤其是在那些需要多位點輔助活性的反應(yīng)中；隨后，作者重點介紹了SACs在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面的作用，并對SACs相關(guān)的納米催化醫(yī)學(xué)研究所面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展前景進(jìn)行了討論和展望。
Baisong Chang. et al. Engineering single-atom catalysts toward biomedical applications. Chemical Society Reviews. 2022
DOI: 10.1039/d1cs00421b
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/cs/d1cs00421b
4. JACS：調(diào)整多結(jié)和六方單晶 CsPbBr3 鈣鈦礦圓盤納米晶體中的晶面取向
二維形狀的 CsPbBr3 片狀納米晶體因其明亮的高能發(fā)射和自組裝而被廣泛研究。這些納米結(jié)構(gòu)處于正交相，具有正方形形狀，并且具有垂直于基面的垂直軸[001]。此外，這些大多是具有連續(xù)晶格的單晶結(jié)構(gòu)，看起來像立方體納米晶體的切片。相比之下，已報道的CsPbBr3 多結(jié)和六方單晶 2D 圓盤具有所有垂直軸 [100]。這些是通過使用四方 Cs3MnBr5 的鈣鈦礦衍生物作為母體材料，然后在不同反應(yīng)溫度下在苯酰溴存在下引入 B 位 Pb(II) 獲得的。印度科學(xué)普及協(xié)會Narayan Pradhan等人在低溫下觀察到具有從一個到另一個片段的兩個水平軸[010]和[001]的隨機(jī)取向的多結(jié)圓盤。
本文要點：
1）平面的方向保持隨機(jī)，因為在它們的邊界處觀察到相干和非相干雙平面。然而，在更高的溫度下，結(jié)/段的數(shù)量減少了，最終六方單晶圓盤仍然是最終產(chǎn)品。
2）分析表明，母體Cs3MnBr5 的晶體性質(zhì)和 Pb(II) 插入速率的溫度依賴性變化決定了在整個納米結(jié)構(gòu)中具有隨機(jī)取向或靜態(tài)平面的圓盤的性質(zhì)。
3）不僅在 2D 圓盤中，而且在 Pb(II) 與 Mn(II) 合金立方 CsBr 交換時，會形成具有不同取向的相似片段的 3D 納米晶體。六方單晶和分段多結(jié) CsPbBr3 圓盤在二維鈣鈦礦納米結(jié)構(gòu)中仍然是獨一無二的，它們的形成機(jī)制確實為這些新興能源材料的結(jié)晶過程引入了新的基礎(chǔ)。
Suman Bera, et al. Tuning Crystal Plane Orientation in Multijunction and Hexagonal Single Crystalline CsPbBr3 Perovskite Disc Nanocrystals, J. Am. Chem. Soc. 2022
https://doi.org/10.1021/jacs.2c01969
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01969
5. JACS：鹽輔助MoS2化學(xué)氣相沉積機(jī)理
MoS2等二維過渡金屬硫化物近些年得到廣泛研究，也刺激人們發(fā)展新合成策略。最近人們發(fā)現(xiàn)鹵鹽能夠改善多種TMD材料的CVD合成，但是人們對鹵鹽促進(jìn)生成TMD的機(jī)理與其中發(fā)生的反應(yīng)過程并不理解。有鑒于此，萊斯大學(xué)Boris I. Yakobson等報道通過第一性原理計算、AIMD分子動力學(xué)模擬研究合成MoS2單層膜的機(jī)理。
本文要點：
1)研究發(fā)現(xiàn)，鹽輔助合成MoS2過程關(guān)鍵中間體是MoO2X2 (X=F, Cl, Br, I)，通過MoO3作為原料，鹽輔助合成比沒有鹽合成MoS2的能壘更低。
此外，決速步驟能壘與鹵原子的電負(fù)性呈線性變化規(guī)律，氧碘化物的合成能壘最低。本文研究解釋說明鹵化物增強(qiáng)CVD合成單層MoS2的機(jī)理。
Jincheng Lei, et al, Salt-Assisted MoS2 Growth: Molecular Mechanisms from the First Principles, J. Am. Chem. Soc. 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c02497
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c02497
6. JACS綜述：Ni-H催化烯烴氫碳化
含有大量sp3雜化碳原子的化合物在藥物發(fā)現(xiàn)中非常重要，Ni催化烯烴氫碳化反應(yīng)是合成此類分子的一種重要高效率方法，通過使用含量豐富容易得到的烯烴作為反應(yīng)物進(jìn)行反應(yīng)，表現(xiàn)了廣泛的底物兼容和官能團(tuán)容忍。但是，目前這種方法學(xué)還處于早期發(fā)展階段，首例氫碳化反應(yīng)于2016年才被發(fā)現(xiàn)和報道。有鑒于此，洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院胡喜樂等綜述報道氫碳化反應(yīng)的進(jìn)展，尤其是對立體選擇性氫碳化反應(yīng)的進(jìn)展進(jìn)行介紹。
本文要點：
1)總結(jié)了烯烴的氫碳化反應(yīng)的主要進(jìn)展，討論了可能的機(jī)理、對該領(lǐng)域目前的發(fā)展情況和未來的挑戰(zhàn)進(jìn)行總結(jié)，本文展望有助于促進(jìn)相關(guān)研究進(jìn)一步發(fā)展，能夠?qū)⑦@種反應(yīng)方法學(xué)推廣為有機(jī)合成領(lǐng)域的普適性方法學(xué)。
Zhikun Zhang, et al, Streamlined Alkylation via Nickel-Hydride-Catalyzed Hydrocarbonation of Alkenes, J. Am. Chem. Soc. 2022
DOI: 10.1021/jacs.1c13482
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c13482
7. JACS：CoNiCuMnMo高熵合金電催化甘油氧化
電化學(xué)甘油氧化反應(yīng)是一種具有前景的替代產(chǎn)氧反應(yīng)的陽極電化學(xué)反應(yīng)，來自生物質(zhì)的甘油容易大規(guī)模合成，同時甘油氧化反應(yīng)對熱力學(xué)的需求比較低。但是發(fā)展高活性價格低的甘油氧化電催化劑還比較困難。有鑒于此，福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所溫珍海等報道制備了一種高熵合金自支撐電極，這種電極在碳布上生長均勻的高熵合金納米粒子。作者通過機(jī)器學(xué)習(xí)Monte Carlo模擬方法研究CoNiCuMnMo高熵合金材料的表面原子結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示高熵合金的催化活性位點為配位修飾Mn、Mo、Ni的Mo位點。
本文要點：
1)使用CoNiCuMnMo高熵合金催化劑和市售RhIr/Ti分別作為陽極和陰極，使用混合堿性/酸性流動電解槽進(jìn)行電催化，當(dāng)電壓為0.55 V實現(xiàn)了10 mA cm-2電流密度。
2)構(gòu)建的電解槽能夠在50 mA cm-2電流密度穩(wěn)定的工作12天，同時陰極H2的法拉第效率達(dá)到99 %，陽極制備甲酸的法拉第效率為92 %。
Linfeng Fan, et al, High Entropy Alloy Electrocatalytic Electrode toward Alkaline Glycerol Valorization Coupling with Acidic Hydrogen Production, J. Am. Chem. Soc. 2022
DOI: 10.1021/jacs.1c13740
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c13740
8. JACS：π堆疊螺旋多肽構(gòu)建可變化孔有機(jī)框架
結(jié)構(gòu)簡單的多肽通過自組裝過程演化為蛋白的現(xiàn)象為發(fā)展和設(shè)計合成復(fù)雜結(jié)構(gòu)材料提供一種非常有力的技術(shù)藍(lán)圖，之前的工作中，人們通過短序列（≤3個殘基）分子構(gòu)建多肽-金屬骨架材料（peptide–metal framework），展示其作為具有復(fù)雜功能的擬蛋白材料，但是由于殘基的變化較少，而且需要嚴(yán)格選擇側(cè)鏈用于金屬離子配位，導(dǎo)致發(fā)展新型多肽-金屬骨架材料受到顯著的阻礙。
有鑒于此，伊利諾大學(xué)芝加哥分校Andy I. Nguyen等報道通過非共價鍵合策略，以π堆疊結(jié)構(gòu)聯(lián)吡啶殘基進(jìn)行組裝，能夠?qū)㈤L度更大的多肽組裝為晶體結(jié)構(gòu)，組成的材料具有酸性/堿性容忍能力，而且實現(xiàn)了未曾報道的孔結(jié)構(gòu)變化能力。
本文要點：
1)通過單晶X射線晶體學(xué)表征各種不同變體的結(jié)構(gòu)，有助于設(shè)計新型多肽組裝材料。合成的材料展示了特征性的擬蛋白行為，比如客體選擇性適應(yīng)性誘導(dǎo)、多金屬單元組裝。這種方法是一種簡單的優(yōu)化骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法，顯著的改善對復(fù)雜有機(jī)分子的親和性。
Sherrie L. Heinz-Kunert, et al, Assembly of π-Stacking Helical Peptides into a Porous and Multivariable Proteomimetic Framework, J. Am. Chem. Soc. 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c02146
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c02146
9. Angew：多金屬氧化物/多孔石墨烯芯鞘纖維
發(fā)展高功率和能夠?qū)嵱玫睦w維電化學(xué)超級電容器具有非常重要的意義，同時具有非常高的挑戰(zhàn)。在纖維結(jié)構(gòu)中提高電荷動力學(xué)擴(kuò)散性能和法拉第存儲是其中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。有鑒于此，浙江理工大學(xué)武觀、Wangyang Lu、清華大學(xué)徐建鴻等報道基于多金屬氧化物/多孔石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)建芯鞘纖維，其中具有較高的贗活性多金屬氧化物鞘均勻的修飾在多級多孔石墨烯纖維芯結(jié)構(gòu)表面，這種芯鞘纖維實現(xiàn)了優(yōu)異的超級電容器性能。
本文要點：
1)通過這種芯鞘纖維材料具有的豐富微孔/介孔通道、較高的氧化還原活性、較好的界面電子導(dǎo)電，PMO-PGF纖維材料實現(xiàn)了較高的面積電容（2959.78 mF cm-2），能夠在6 M KOH電解液中實現(xiàn)可逆的法拉第。
2)基于PMO-PGF構(gòu)建的固態(tài)纖維結(jié)構(gòu)，電化學(xué)超級電容器實現(xiàn)了非常高的能量密度（187.22 μWh cm-2），長循環(huán)壽命（在20000圈循環(huán)過程中保持95.8 %容量），具有多用途供電能力和可實用的供能器件。
Guan Wu, et al, Interfacial Polymetallic Oxides and Hierarchical Porous Core-Shell Fibres for High Energy-Density Electrochemical Supercapacitors, Angew. Chem. Int. Ed. 2022,
DOI: 10.1002/anie.202203765
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202203765
10. Angew：吡啶-吡啶酮Foldamer雜化通道作為M2類人工質(zhì)子通道
目前，能夠同時產(chǎn)生高選擇性和高滲透率的天然蛋白質(zhì)通道的完全非生物通道系統(tǒng)非常罕見。有鑒于此，福州大學(xué)Zeng Huaqiang等研究人員，報道了吡啶-吡啶酮Foldamer雜化通道作為M2類人工質(zhì)子通道。
本文要點：
1）研究人員提供了一個這樣的仿生通道系統(tǒng)，即一個新的螺旋折疊雜化酰胺折疊物家族，作為強(qiáng)大的人工質(zhì)子通道，模擬異常選擇性基質(zhì)-2（M2）質(zhì)子通道的關(guān)鍵傳輸特征。
2）這些人工通道的管狀孔直徑為3埃，其質(zhì)子傳輸速率分別比Mgramicidin a和M2通道快22%和10倍，對水的截留率高，對Cl-、Na+和K+離子的選擇性系數(shù)極高，分別為167.6、122.7和81.5。
本文研究提出了一種新的質(zhì)子傳輸機(jī)制，其中一個質(zhì)子可以從兩個或多個短水鏈創(chuàng)建跨越水鏈的通道，以促進(jìn)其自身的跨膜通量。
Jie Shen, et al. Hybrid Pyridine-Pyridone Foldamer Channels as M2-Like Artificial Proton Channels. Angewandte Chemie, 2022.
DOI：10.1002/anie.202200259
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202200259
11. AM: 耦合鈣鈦礦晶體中的局部激光寫入和非局部再結(jié)晶用于可逆多維光學(xué)加密
產(chǎn)生和操縱具有高空間分辨率的光致發(fā)光 (PL) 的能力對于微光電子學(xué)中的應(yīng)用至關(guān)重要，而新興的金屬鹵化物鈣鈦礦提供了新的材料平臺，不斷探索各種光子功能和精細(xì)結(jié)構(gòu)。華南理工大學(xué)董國平等人通過聚焦飛秒激光照射直接制造了由非發(fā)光鈣鈦礦晶體中的高發(fā)光 CsPbBr3 納米晶體 (NCs) 組成的微 PL 圖案。
本文要點：
1）正如密度泛函理論模擬所揭示的那樣，對水分場的進(jìn)一步調(diào)制導(dǎo)致激光不穩(wěn)定鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的選擇性溶解，從而可以輕松控制來自 CsPbBr3 NCs 重結(jié)晶的可逆 PL。
2）通過耦合激光寫入和水分調(diào)制，通過可逆加密讀取和可重復(fù)擦除刷新實現(xiàn)多模態(tài)信息加密。這種光學(xué)存儲機(jī)制還通過實現(xiàn)空間和時間分辨的光學(xué)加密擴(kuò)展到三維和四維。
3）鈣鈦礦晶體上的耦合多場調(diào)制可以在光學(xué)存儲和加密中實現(xiàn)潛在應(yīng)用，并為創(chuàng)建和操作具有高時間和空間分辨率的局部 PL 結(jié)構(gòu)提供新的解決方案。
Li, M., et al, Coupling localized laser writing and nonlocal recrystallization in perovskite crystals for reversible multi-dimensional optical encryption. Adv. Mater..
DOI：10.1002/adma.202201413
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202201413
12. Nano Lett.：Gd摻雜TiO2納米粒子的光誘導(dǎo)超親水性可增強(qiáng)T1對比度以用于磁共振成像
目前，基于釓螯合劑的磁共振成像(MRI)T1造影劑(CAs)的性能還不夠理想，這也激發(fā)起研究者對于開發(fā)更好的CAs替代品的研究興趣。有鑒于此，廈門大學(xué)林泓域副教授、高錦豪教授和四川大學(xué)艾華教授通過利用光誘導(dǎo)的超親水輔助(PISA)效應(yīng)，實現(xiàn)了納米顆粒基T1 CAs性能的大幅提高。
本文要點：
1）為了證明這一概念，實驗合成了檸檬酸鹽包覆、Gd摻雜的TiO2橢球納米粒子(GdTi-SC NPs)，其r1會在紫外線照射下顯著增加。水接觸角的降低和表面羥基數(shù)量的增加證實了PISA效應(yīng)的存在，其能夠大大提高GdTi-SC NPs的順磁弛豫增強(qiáng)(PRE)效率，從而進(jìn)一步增強(qiáng)其成像性能。
2）在SD大鼠體內(nèi)的MRI結(jié)果進(jìn)一步表明，GdTi-SC NPs可作為一種高效的CAs，以實現(xiàn)敏感的血管成像和對血管病變的準(zhǔn)確診斷。
Kun Liu. et al. Photoinduced Superhydrophilicity of Gd-Doped TiO2 Ellipsoidal Nanoparticles Boosts T1 Contrast Enhancement for Magnetic Resonance Imaging. Nano Letters. 2022
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c04676
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c04676
