1. Nature：計算軟件輔助將廢物回收轉化為藥物
由于化學工業持續的產生大量廢物化學品，因此發展“循環化學”方法將生產的廢物重新高效率的反向轉化為有價值的產品具有非常高的意義。目前人們在降解有害化學品領域得到巨大的進展，但是通過“閉環”方式將廢品轉化為具有價值的產品還沒有比較好的突破進展。分析如何將廣泛的各類化學廢品轉化得到具有價值的產品是個非常困難的工作，因為當僅僅少數底物就能夠在幾步反應過程種生成數以百萬量級的產物，并且因此形成錯綜復雜的可能產物網絡。對所有的合成過程路徑進行追蹤，篩選可能符合綠色化學的路徑目前對于化學工作者仍是未知的。
有鑒于此，蔚山基礎科學研究所Bartosz A. Grzybowski等報道展示了具有豐富合成理論知識的計算機軟件有助于分析復雜合成過程問題面臨的挑戰，提出處理廢物的可靠合成路線。
本文要點：
1)通過向前合成軟件Allchemy，作者從200種廢化學品出發構建了巨大的合成網絡，從這些網絡中檢索數萬條合成路線，可能用于合成300種重要藥物分子/農藥，并通過人們公認的可持續發展理念對這些合成路徑進行排序。通過實驗驗證了其中幾種路線的可靠性，包括進行工業量級流動相化學合成平臺展示。
2)通過廣泛使用這種廢物處理算法，能夠加快化學品的這種生產再利用（避免/緩解儲存或處置成本、可能產生環境危害）。
Wo?os, A., Koszelewski, D., Roszak, R. et al. Computer-designed repurposing of chemical wastes into drugs. Nature 604, 668–676 (2022)
DOI: 10.1038/s41586-022-04503-9
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04503-9
2. Nature Commun.: 基于電壓弛豫的商用鋰離子電池數據驅動容量估算
精準的容量估算對于商用鋰離子電池的可靠安全操作十分關鍵。特別是，利用弛豫電壓曲線特征可以在無需額外循環信息的情況下估計電池容量。近日，德國卡爾斯魯厄理工學院Michael Knapp與同濟大學Haifeng Dai等通過對包含130種不同工況下循環后的商用鋰離子電池的數據庫進行分析研究后發現可以借助電壓弛豫信息對電池容量進行估算。
本文要點：
1）在該工作中研究人員使用了三個數據集，其中一個數據集是借助使用LiNi0.86Co0.11Al0.03O2正極材料的電池進行模型構建，另外兩個數據集則是用來進行容量評估的對象，它們分別基于LiNi0.83Co0.11Mn0.07O2正極的鋰離子電池和NCM-NCA混合正極的鋰離子電池。
2）研究人員使用機器學習方法的基本模型，借助從松弛電壓曲線中導出的特征來估計電池容量。對于用于建模的數據集，最佳模型的均方根誤差為1.1%。然后，通過向基礎模型添加特征線性變換，開發了遷移學習模型。該擴展模型在用于模型驗證的數據集上實現了小于1.7%的均方根誤差，表明利用電池電壓松弛的容量估計方法的成功適用性。
Jiangong Zhu et al, Data-driven capacity estimation of commercial lithium-ion batteries from voltage relaxation, Nature Communications, 2022
DOI: 10.1038/s41467-022-29837-w
https://www.nature.com/articles/s41467-022-29837-w
3. JACS：具有超低帶隙和增強的非線性光學性能的黑色鈦氧簇
自2011年報道黑色二氧化鈦(B-TiO2)以來，由于與傳統TiO2相比，它們具有更低的光學帶隙 (Eg) (例如，約3.2 eV)和增強的物理化學性質，人們對該材料的研究興趣激增。此外，B-TiO2 在 2017 年被發現具有優異的三階非線性光學 (NLO) 性能，隨著帶隙變窄，光學限制 (OL) 響應也相應得到改善。近日，中科院福建物構所Lei Zhang，Qiao-Hong Li等合成并表征了一系列具有原子精確結構的catecholate官能化的鈦氧簇 (TOCs)，PTC-271-PTC-277，其中 PTC-273 和 PTC-274 分別具有獨特的“船式”和“椅式”構象，并研究了它們的性質。
本文要點：
1）這些鈦氧簇化合物具有超低的光學帶隙，從其不尋常的黑色可以明顯看出這一點。由于catecholate及其衍生物以及羧酸鹽配體的穩定作用，這些鈦氧簇對空氣、水、有機溶劑，甚至在寬 pH 范圍（pH 0-13）的酸性或堿性水溶液中都非常穩定。
2）另一個突出的特點是這些團簇具有三階非線性光學 (NLO) 性能，這是同金屬鈦氧簇領域未曾報道過的。開孔 Z 掃描實驗表明，這些 B-TOC 具有顯著的固態光學限制 (OL) 應用，具有高激光輻照穩定性；PTC-273 的最低歸一化透射率 (Tmin) 約為 0.17。
3）理論計算表明，B-TOCs 較小的帶隙有利于增強 NLO 響應。
該工作不僅代表了構建穩定的低帶隙黑色氧化鈦材料的重要里程碑，而且有助于深入了解其光學應用的機制。
Mei-Yan Gao, et al. Black Titanium-Oxo Clusters with Ultralow Band Gaps and Enhanced Nonlinear Optical Performance. J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c00765
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c00765
4. JACS：刺激響應型大環化支架用于放射性示蹤劑原位自組裝和酶活性的PET成像
靶向生物正交反應和將小分子探針自組裝成超分子結構等策略在分子影像領域具有很好的應用前景。江蘇省原子醫學研究所邱玲研究員和林建國研究員通過對2-氰苯并噻唑與半胱氨酸的縮合反應進行工程化，開發了一種新型的生物正交反應支架(SF)。
本文要點：
1）帶有SF支架的探針會在被激活后很快地發生分子內環化，其即使在低濃度下也能有效地克服游離的半胱氨酸的影響，并高效地聚集在靶點上。通過將不同的酶反應底物和氨甲基-三氟硼酸部分(AmBF3)進行集成，實驗設計了兩種放射性正電子發射斷層顯像(PET)示蹤劑，即[18F]SF-DEVD和[18F]SF-Glu。
2）這些PET示蹤劑在生理條件下具有高的穩定性，能在腫瘤中產生清晰的PET信號，以及時準確地檢測酶活性(如caspase-3和γ-谷氨酰轉肽酶等)。綜上所述，支架SF可作為一種通用型分子支架以用于開發智能型PET示蹤劑，從而實現對酶活性的無創成像，有助于腫瘤檢測和治療療效評價。
Jianguo Lin. et al. Stimuli-Responsive Macrocyclization Scaffold Allows In Situ SelfAssembly of Radioactive Tracers for Positron Emission Tomography Imaging of Enzyme Activity. Journal of the American Chemical Society. 2022
DOI: 10.1021/jacs.1c12935
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c12935
5. JACS：具有四方對稱性的液晶網絡中的雙靈巧鏡像對稱破缺機制
雙連續和多連續網絡相是自然界軟物質系統中最復雜的結構之一。有鑒于此，西安交通大學的劉峰、德國哈勒-維騰貝格馬丁路德大學的Carsten Tschierske等研究人員，報道了具有四方對稱性的液晶網絡中的雙靈巧鏡像對稱破缺機制。
本文要點：
1）研究人員通過小角X射線散射（SAXS）、掠入射小角X射線散射（GISAXS）、碳K邊共振軟X射線散射（RSoXS）和依賴模型的SAXS/RSoXS模擬分析了相結構和手性。
2）研究人員發現不僅生產了一種新的雙連續網絡型三維中間相，而且還揭示了軟物質在從對映體親性到對映體憎性螺旋間自組裝轉變過程中，部分介觀結構外消旋導致鏡像對稱性破缺的機制。
Yu Cao, et al. Supramolecular meso-Trick: Ambidextrous Mirror Symmetry Breaking in a Liquid Crystalline Network with Tetragonal Symmetry. JACS, 2022.
DOI：10.1021/jacs.2c01511
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01511
6. JACS：一種靶向高爾基體的酶反應性肽硫酯
高爾基體（GA）是細胞內運輸的中心，但選擇性靶向高爾基體仍是一個挑戰。有鑒于此，美國布蘭迪斯大學的Bing Xu等研究人員，開發出一種靶向高爾基體的酶反應性肽硫酯。
本文要點：
1）研究人員展示了一種非傳統類型的肽硫酯，它包括一個氨乙基硫酯，該基團是硫酯酶的底物，可用于迅速靶向到細胞的高爾基體（GA）。這種肽硫酯——在高于或低于其臨界膠束濃度下——分別主要通過小窩蛋白介導的內吞作用或巨胞飲作用進入細胞。
2）在被GA相關的硫酯酶水解后，產生的硫肽可形成二聚體并在GA中積累。GA被硫肽飽和后，硫肽便在內質網（ER）中富集。硫肽在ER和GA中的積累會干擾蛋白質的運輸，并通過多種途徑導致細胞死亡。
3）研究人員發現，這種硫酯肽可針對多種細胞的GA，包括人類、小鼠和果蠅細胞。將肽中的D-二苯基丙氨酸轉化為L-二苯基丙氨酸，也可以保留其對GA的靶向能力。此外，靶向GA還可重新定向一些蛋白質（如NRAS）的分布。
本文研究工作展示了一個對硫酯酶敏感且具氧化還原活性的分子平臺，以用于靶向GA和控制細胞命運。
Weiyi Tan, et al. Enzyme-Responsive Peptide Thioesters for Targeting Golgi Apparatus. JACS, 2022.
DOI：10.1021/jacs.2c02238
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c02238
7. JACS：面向軟貼片接口的智能雙響應納米航天器空心納米結構超組裝
以各向異性斑塊作為功能團類似物的納米粒子精細表面圖案在許多領域，特別是在可控材料組裝方面，提供了迷人的潛力。然而，斑塊狀膠體通常會演化為高度對稱的固體結構，主要是因為斑塊之間的組裝相互作用是通過斑塊到斑塊的識別產生的。有鑒于此，復旦大學的孔彪等研究人員，開發了面向軟貼片接口的智能雙響應納米航天器空心納米結構超組裝。
本文要點：
1）研究人員報告了一個組裝概念，即軟貼片，它可以實現液滴的選擇性和定向融合，以生產高度不對稱的空心納米航天器。該方法可以通過操縱液滴融合區域來精確控制空心納米顆粒的直徑。通過控制斑塊數量，液滴融合可以獲得更多方向，從而增加中空自組裝的復雜性。
2）該策略的多功能性和曲率選擇性增長在三個非球形納米顆粒上得到了證明，從而能夠創建高度不對稱的納米空間飛行器。
3）通過圖案化金-核-銀-殼納米棒，可以對納米空間飛行器進行編程，以響應H2O2或近紅外光。與其他納米級低不對稱活性材料相比，這兩種模式下的擴散系數都增加了208%，表現出雙模響應行為。
本文研究發現是為材料自組裝設計新的貼片相互作用的一個重要步驟，用于制造復雜的空心膠體和功能性納米器件，否則無法實現。
Miao Yan, et al. Soft Patch Interface-Oriented Superassembly of Complex Hollow Nanoarchitectures for Smart Dual-Responsive Nanospacecrafts. JACS, 2022.
DOI：10.1021/jacs.2c01096
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01096
8. JACS：非活性芳烴的有機催化不對稱脫芳構化雜Diels–Alder反應
未活化的芳烴，如苯衍生物，由于其固有的芳香性和低極性，具有化學惰性。非活性芳烴的催化不對稱脫芳構化（CADA，You等人首創）是一項艱巨的挑戰。有鑒于此，重慶大學藥學院的閆海龍等研究人員，報道了非活性芳烴的有機催化不對稱脫芳構化雜Diels–Alder反應。
本文要點：
1）研究人員展示了苯衍生物的有機催化不對稱脫芳構化雜Diels–Alder反應。
2）該策略的可調區域選擇性能夠提供具有優異立體選擇性的多種立體化學復雜多環化合物和氧雜二苯。
3）產品的高度復雜性和三維性對其在材料科學和藥物發現中的潛在應用至關重要。
4）機理研究表明，該反應通過手性四取代亞乙烯基鄰醌甲酰胺（VQM）中間體進行，該中間體對克服伴隨手性轉移的苯衍生物的芳香性損失具有極強的活性。
Kai Li, et al. Organocatalytic Asymmetric Dearomatizing Hetero-Diels–Alder Reaction of Nonactivated Arenes. JACS, 2022.
DOI：10.1021/jacs.2c01106
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01106
9. JACS：具有近紅外余輝發光性能的二氫卟吩納米粒子用于超靈敏體內成像
余輝成像具有實現超靈敏生物醫學成像的巨大潛力。由于該成像技術能夠在光激發停止后進行光子檢測，因此其可以有效地消除自身熒光的干擾。然而，目前余輝成像仍然處于初級階段，這是由于缺乏具有長壽命、高生物相容性和發光亮度的余輝試劑所導致的，特別是近紅外余輝的體內應用仍然十分有限。為了解決這些問題，蘇州大學高明遠教授、苗慶慶教授和李慶副研究員首次報道了余輝發光峰值為680 nm的二氫卟吩納米粒子(Ch-NPs)，其半衰期高達1.5 h，比其他已報道的有機余輝探針幾乎長1個數量級。
本文要點：
1）深入的實驗和理論研究表明，該材料的余輝發光亮度與單線態氧(1O2)和二氫卟吩的氧化性密切相關。
2）得益于其具有的超長半衰期和低成像背景，該探針在注射前被單次激活后所產生的余輝發光能夠被成功地用于指導對3 mm3的小轉移性腫瘤病灶進行切除。由于組織自身熒光的存在，這對于傳統的近紅外熒光成像而言是不可能實現的。
Wan Chen. et al. Near-Infrared Afterglow Luminescence of Chlorin Nanoparticles for Ultrasensitive In Vivo Imaging. Journal of the American Chemical Society. 2022
DOI: 10.1021/jacs.1c10168
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c10168
10. Matter: 銨-偽鹵離子對協同鈍化用于FAPbI3鈣鈦礦太陽能電池
陽離子銨或陰離子擬鹵化物化合物都可以鈍化鈣鈦礦太陽能電池（PSC）中的部分缺陷；然而，由于其稀有性，它們的離子對組合很少被研究。南京工業大學秦天石等人提出了一種離子對鈍化劑二乙基二硫代氨基甲酸二乙銨，它同時提供陽離子和陰離子，它可以通過形成強化學鍵將鹵化鉛鈣鈦礦的表面轉化為兩種類型的防水組合物。
本文要點：
1）這些協同封端組合物還通過鈍化缺陷成核位點來降低表面和體域中的缺陷密度，這可以將純相 FAPbI3 PSC 的表面能級提高到 1.122 V，將效率提高到 23.21%。
2）此外，它們的防水特性可以有效地防止水分對鈣鈦礦層的破壞，并顯著延長器件的穩定性。
Jungan Wang, et al. An ammonium-pseudohalide ion pair for synergistic passivating surfaces in FAPbI3 perovskite solar cells, Matter, 2022.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238522001588
11. Angew：高熵合金中的單原子Ni乙炔加氫催化劑
乙炔的半加氫反應能夠將粗乙烯轉化為能夠制備聚合物級別純度的乙烯。對于這個反應，Ni基催化劑可能替代目前使用的貴金屬催化劑，但是Ni基催化劑在實現高催化活性和選擇性仍具有非常大的挑戰。有鑒于此，北海道大學Shinya Furukawa等報道高熵金屬間材料的新型催化劑設計理念，構建了熱力學穩定的獨立Ni單原子催化劑，在乙炔半加氫制備乙烯的反應中實現了優異的催化活性和選擇性。
本文要點：
1)將金屬間材料NiGa的部分Ni原子使用Fe/Cu取代，部分Ga原子使用Ge取代，得到含有多種金屬的(NiFeCu)(GaGe)，在金屬取代過程中沒有改變催化劑的CsCl結構。NiFeCuGaGe/SiO2高熵合金催化劑具有非常好的抵抗乙烯過渡加氫反應的能力（甚至當乙炔發生完全轉化仍能夠避免乙烯過度加氫）。
2)通過DFT計算發現通過多金屬化，催化劑的表面能得以降低，這顯著的降低乙烯的吸附。
Jiamin Ma, et al, Nickel‐Based High‐Entropy Intermetallic as a Highly Active and Selective Catalyst for Acetylene Semihydrogenation, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202200889
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202200889
12. ACS Energy Letters綜述：用于全固態鋰電池的鹵化物超離子導體——設計、合成與應用
近年來，與硫化物或氧化物超離子導體相比，鹵化物超離子導體具有高鋰離子導電率、良好的化學和電化學氧化穩定性以及機械變形性等固有特性，已成為全固態電池（ASSB）中有前途的固體電解質（SE）材料。最近，美國馬里蘭大學Yifei Mo與韓國延世大學Yoon Seok Jung等發表綜述文章對鹵化物超離子導體電解質的設計、合成以及應用等進行了詳細概括總結。
本文要點：
1）作者首先介紹了近年來Li+和Na+超離子導體電解質的相關研究進展，在理解其離子傳輸機制和影響晶體結構因素的基礎上作者討論了改善其離子傳輸能力的一些合成策略，如體相取代與摻雜等。
2）作者回顧了有關鹵化物固態電解質電化學穩定性和與電極材料相容性的理論和實驗結果。此外，作者還對與實際固態電解質應用開發相關的挑戰和問題進行了批判性評估，如成本考慮、大氣、水溶液中的穩定性和漿料處理，以及用于大尺寸固態電解質的濕漿料或片式電極的干制備。基于這些討論，作者展望了鹵化物固態電解質的未來研究方向，強調了拓展材料空間的必要性。
Hiram Kwak et al, Emerging Halide Superionic Conductors for All-Solid-State Batteries: Design, Synthesis, and Practical Applications, ACS Energy Letters, 2022
DOI: 10.1021/acsenergylett.2c00438
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.2c00438
