1. Nature Materials：魔角多層石墨烯家族穩(wěn)健的超導(dǎo)性
魔角扭曲雙層石墨烯（MATBG）中相關(guān)態(tài)和超導(dǎo)性的發(fā)現(xiàn)為探索相互作用驅(qū)動(dòng)和拓?fù)洮F(xiàn)象建立了一個(gè)新平臺(tái)。然而，盡管在莫爾系統(tǒng)中觀察到大量相關(guān)相，但穩(wěn)健的超導(dǎo)性似乎是最不常見的，僅在MATBG和魔角扭曲三層石墨烯中發(fā)現(xiàn)。近日，麻省理工學(xué)院Pablo Jarillo-Herrero，Jeong Min Park等報(bào)道了超導(dǎo)魔角扭曲四層和五層石墨烯的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)，因此將交替扭曲魔角多層石墨烯建立為穩(wěn)健的莫爾超導(dǎo)體家族。1）這一發(fā)現(xiàn)表明，共享的平帶在超導(dǎo)性中起著核心作用。2）在平行磁場(chǎng)中的測(cè)量，特別是泡利限制違反和自發(fā)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性破壞的研究揭示了N=2和N>2層結(jié)構(gòu)之間的明顯區(qū)別，這與它們對(duì)磁場(chǎng)的軌道響應(yīng)之間的差異一致。該工作擴(kuò)展了新興的莫爾超導(dǎo)體家族，為設(shè)計(jì)新的超導(dǎo)材料平臺(tái)提供了新的見解和潛在的影響。
Jeong Min Park, et al. Robust superconductivity in magic-angle multilayer graphene family. Nat. Mater., 2022DOI: 10.1038/s41563-022-01287-1https://www.nature.com/articles/s41563-022-01287-1
2. Chem. Rev.：用于超分辨率成像的熒光納米顆粒
劍橋大學(xué)Clemens F. Kaminski和華南農(nóng)業(yè)大學(xué)雷炳富教授對(duì)用于超分辨率成像的熒光納米顆粒相關(guān)研究進(jìn)行了綜述。1）超分辨率成像技術(shù)能夠克服光的衍射極限，因此其在實(shí)現(xiàn)納米分辨率的細(xì)胞結(jié)構(gòu)可視化方面得到了廣泛的應(yīng)用。隨著硬件的不斷發(fā)展，開發(fā)具有優(yōu)良性能的新型熒光探針也變得越來越重要。在此背景下，熒光納米顆粒(NPs)作為一種明亮且具有光穩(wěn)定性的探針能夠有效克服傳統(tǒng)熒光探針的許多缺點(diǎn)，因此也受到越來越多研究者的關(guān)注。2）作者在文中綜述了各種超分辨成像方法，并討論了它們對(duì)熒光NPs性能的要求；隨后，作者詳細(xì)介紹了每種NPs的特征、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)以及它們?cè)诟鞣N生物系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例；最后，作者也對(duì)能夠?qū)崿F(xiàn)納米分辨率的多路亞細(xì)胞成像探針在材料科學(xué)領(lǐng)域中的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。Wei Li. et al. Fluorescent Nanoparticles for Super-Resolution Imaging. Chemical Reviews. 2022DOI: 10.1021/acs.chemrev.2c00050https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.2c00050
3. JACS：具有近紅外二區(qū)聚集誘導(dǎo)發(fā)光性能的自組裝金屬籠用于增強(qiáng)多模態(tài)診療
構(gòu)建具有癌癥診療功能的超分子配位復(fù)合物(SCCs)是一項(xiàng)重要但也極具挑戰(zhàn)性的研究任務(wù)。深圳大學(xué)王東教授和香港中文大學(xué)（深圳）唐本忠院士通過將具有AIE性能的四臂配體與90°Pt受體Pt(PEt3)2(OTf)2進(jìn)行組裝，合理設(shè)計(jì)并構(gòu)建了具有近紅外二區(qū)(NIR-II)高效熒光發(fā)射的棱鏡狀金屬籠C-DTTP。1）C-DTTP的最大發(fā)射波長(zhǎng)為1005 nm，其光熱轉(zhuǎn)換效率高達(dá)39.3%，且具有顯著優(yōu)于前驅(qū)體配體的活性氧生成性能。2）體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，負(fù)載金屬籠的納米顆粒具有良好的生物相容性和穩(wěn)定性，能夠用于NIR-II熒光/光熱雙模態(tài)成像指導(dǎo)的光動(dòng)力/光熱協(xié)同治療，以同時(shí)實(shí)現(xiàn)精確的腫瘤診斷和完全的腫瘤消除。Yi Qin. et al. Self-Assembled Metallacage with Second Near-Infrared Aggregation-Induced Emission for Enhanced Multimodal Theranostics. Journal of the American Chemical Society. 2022DOI: 10.1021/jacs.2c03895https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c03895
4. Angew綜述：葫蘆脲基超分子聚合物及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用
澳門大學(xué)王瑞兵教授和新加坡國(guó)立大學(xué)陳小元教授對(duì)葫蘆脲基超分子聚合物及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用相關(guān)研究進(jìn)行了綜述。1）具有獨(dú)特性能的超分子聚合物引起了研究者的廣泛關(guān)注。主-客體相互作用使得SPs具有可調(diào)的物理化學(xué)性質(zhì)、可逆的層次結(jié)構(gòu)和刺激響應(yīng)性，可用于多種的生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。葫蘆[n]脲(CB[n])與客體分子之間具有很強(qiáng)的動(dòng)態(tài)相互作用，因此可作為功能聚合物的重要組成部分以在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用潛力。2）作者在文中總結(jié)了基于CB[n]的超分子聚合物(CSPs)的最新設(shè)計(jì)、制備和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用實(shí)例，并根據(jù)CB[n]和聚合物骨架之間的相互作用而將CSPs分為非共價(jià)和共價(jià)CSPs；隨后，作者討論了CSPs的設(shè)計(jì)原則及其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的獨(dú)特應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并對(duì)該交叉學(xué)科領(lǐng)域的未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。Ziyi Wang. et al. Cucurbituril-Based Supramolecular Polymers for Biomedical Applications. Angewandte Chemie International Edition. 2022DOI: 10.1002/anie.202206763https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202206763
5. Angew：鋰離子電池微米級(jí)顆粒鋁負(fù)極中離子和電荷傳輸?shù)漠惓３叽缧?yīng)
鋁（Al）具有理論容量高、導(dǎo)電性好、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，是作為鋰離子電池負(fù)極材料的理想選擇。近日，中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院唐永炳研究員首次發(fā)現(xiàn)并研究了微米級(jí)Al負(fù)極的反常尺寸效應(yīng)。1）研究人員通過實(shí)驗(yàn)和理論分析，確定了兩個(gè)關(guān)鍵因素。第一，對(duì)于較小的Al顆粒(<10μm)，表面氧化層的體積分?jǐn)?shù)很大，這將嚴(yán)重阻礙電子的傳輸。另一個(gè)原因是由于溶劑分子對(duì)氧化層的親和力較低，表面氧化層的電解液潤(rùn)濕性較差。氨基接枝是改善電解液潤(rùn)濕性的一種有效方法。本工作為Al負(fù)極的進(jìn)一步應(yīng)用提供了重要的提示和設(shè)計(jì)原則。此外，由于表面氧化是金屬材料的常見現(xiàn)象，對(duì)其他金屬基負(fù)極材料也應(yīng)給予相當(dāng)大的關(guān)注。Chunlei Jiang, et al, Unusual Size Effect in Ion and Charge Transport in Micron-sized Particulate Aluminum Anodes of Lithium-ion Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2022DOI: 10.1002/anie.202208370https://doi.org/10.1002/anie.202208370
6. Angew：合理調(diào)節(jié)多硫化鋰分子實(shí)現(xiàn)無(wú)負(fù)極鋰-硫電池
制約鋰-硫（Li-S）電池實(shí)用化的兩大障礙是鋰（Li）金屬負(fù)極較差的可逆性差和硫（S）正極緩慢的動(dòng)力學(xué)。近日，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校教授Arumugam Manthiram提出了一種簡(jiǎn)單而有力的多硫化鋰分子調(diào)節(jié)方法，能夠協(xié)同增強(qiáng)負(fù)極的可逆性和正極的動(dòng)力學(xué)。1）研究發(fā)現(xiàn)SnI4與鋰多硫化物配位形成了可溶的絡(luò)合物，形成了富Li2SnS3的負(fù)極界面層。由于Li2SnS3對(duì)寄生反應(yīng)的穩(wěn)定性和循環(huán)時(shí)的離子阻力較低，大大提高了鍍鋰/脫鋰效率。2）SnI4與多硫化鋰形成的可溶性配合物對(duì)抑制多硫化鋰分子的聚集行為起到了不可忽視的作用，從而顯著提高了貧電解液條件下的硫轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)。3）這種協(xié)同改善在無(wú)負(fù)極、貧電解液的軟包電池中得到了驗(yàn)證，該電池采用Li2S正極，100次循環(huán)后容量保持率為78%。Yuxun Ren, et al, Anode-Free Lithium-Sulfur Cells Enabled by Rationally Tuning Lithium Polysulfide Molecules, Angew. Chem. Int. Ed. 2022DOI: 10.1002/anie.202207907https://doi.org/10.1002/anie.202207907
7. Angew：Au20(tBu3P)8：氧化態(tài)為0的高度對(duì)稱準(zhǔn)金屬金團(tuán)簇
準(zhǔn)金屬金團(tuán)簇在尺寸和結(jié)構(gòu)方面具有獨(dú)特的性質(zhì)，是研究分子化合物與相應(yīng)金屬體相之間轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵中間體。近日，德國(guó)圖賓根大學(xué)Andreas Schnepf，喬治梅森大學(xué)Andre Z. Clayborne等報(bào)道了僅由氧化態(tài)為0的金原子構(gòu)建的全膦配體保護(hù)的準(zhǔn)金屬Au20(tBu3P)8團(tuán)簇的合成、表征與性質(zhì)。1）該團(tuán)簇是在乙醇溶液中用NaBH4還原tBu3PAuCl前驅(qū)體生成的。2）X射線單晶衍射分析揭示了該團(tuán)簇金原子具有高度對(duì)稱的空心立方八面體排列，類似于體相金結(jié)構(gòu)。3）量子化學(xué)計(jì)算表明，該團(tuán)簇為一個(gè)具有 20 個(gè)電子的超原子。光譜研究表明，該團(tuán)簇具有類似分子的行為。Florian Fetzer, et al. Au20(tBu3P)8: A highly symmetric metalloid gold cluster in oxidation state 0. Angew. Chem. Int. Ed., 2022DOI: 10.1002/anie.202206019https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202206019
8. Angew：多個(gè)官能團(tuán)配合擬酶催化改善CO2還原活性
在酶催化位點(diǎn)結(jié)構(gòu)中,催化位點(diǎn)的不同基團(tuán)在化學(xué)反應(yīng)過程中能夠以不同方式促進(jìn)催化反應(yīng)，但是酶催化反應(yīng)體系中的專一作用很少能夠用于合成催化反應(yīng)。有鑒于此，陜西師范大學(xué)曹睿、張學(xué)鵬等報(bào)道分別以順式或者反式方式修飾兩個(gè)陽(yáng)離子N,N,N-三甲基苯甲胺官能團(tuán)的Fe-卟啉催化劑的CO2還原反應(yīng)，催化反應(yīng)性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用苯酚提供質(zhì)子，在乙腈溶劑中進(jìn)行催化反應(yīng)，順式催化劑比反式催化劑的TOF更高，達(dá)到4.4x105 s-1。1）理論計(jì)算結(jié)果顯示，以順式結(jié)構(gòu)分布的兩個(gè)陽(yáng)離子配體比單個(gè)陽(yáng)離子能夠更好的改善CO2的結(jié)合作用，而且兩個(gè)配體以不同的作用和相互配合的方式改善切斷C-O化學(xué)鍵：其中一個(gè)陽(yáng)離子與CO2的加合物之間產(chǎn)生相互作用，另一個(gè)陽(yáng)離子通過靜電相互作用與苯酚分子產(chǎn)生作用。2）這項(xiàng)工作對(duì)于催化合成是重要的改進(jìn)，為發(fā)展專一性活化底物實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)效果提供一種方法。Kai Guo, et al, Role-Specialized Division of Labor in CO2 Reduction with Doubly-Functionalized Iron Porphyrin Atropisomers, Angew. Chem. Int. Ed. 2022DOI: 10.1002/anie.202209602https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202209602
9. AM：過渡金屬二硫?qū)倩锛{米線可調(diào)的強(qiáng)耦合
具有光時(shí)空控制的亞波長(zhǎng)光學(xué)諧振器對(duì)光學(xué)器件的小型化至關(guān)重要。近日，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校Yuebing Zheng，Donglei Emma Fan等報(bào)道了一種化學(xué)方法合成過渡金屬二硫?qū)倩?(TMDC) 納米線，并將其用作新型介電納米諧振器，以同時(shí)實(shí)現(xiàn)顯著的激子和米氏共振。1）作者通過化學(xué)合成了二硫化鉬 (MoS2) 納米線，其具有可定制的尺寸。作者證明了獲得的單個(gè)納米線中強(qiáng)的光物質(zhì)耦合和可調(diào)的激子極化子。2）此外，激子響應(yīng)可以以優(yōu)異的再現(xiàn)性進(jìn)行可逆調(diào)制，為開發(fā)可調(diào)諧光學(xué)納米器件提供了潛力。TMDC納米諧振器處于具有高度可調(diào)光學(xué)特性的移動(dòng)膠體狀態(tài)，在集成有源光學(xué)器件中具有廣泛的應(yīng)用潛力，包括全光開關(guān)和傳感器。Jingang Li, et al. Tunable Strong Coupling in Transition Metal Dichalcogenide Nanowires. Adv. Mater., 2022DOI: 10.1002/adma.202200656 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202200656
10. AM：空心S/N摻雜碳大孔纖維中暴露單鎳原子實(shí)現(xiàn)高效電化學(xué)析氧
開發(fā)用于析氧反應(yīng)（OER）的高效且具有成本效益的電催化劑對(duì)于清潔能源生產(chǎn)和燃料轉(zhuǎn)化是非常重要的。近日，新加坡南洋理工大學(xué)樓雄文，內(nèi)蒙古大學(xué)Xiaojun Gu等報(bào)道了通過熱解CdS-NiSx/聚丙烯腈復(fù)合纖維簡(jiǎn)便制備了Ni單原子嵌入空心S/N摻雜碳大孔纖維 (Ni SAs@S/N-CMF) 的催化劑，并將其用作高效OER催化劑。1）具體而言，CdS為聚丙烯腈衍生碳基體的摻雜提供硫源，同時(shí)形成中空大孔結(jié)構(gòu)，而NiSx首先被還原為納米顆粒，最后通過原子遷移捕獲策略演變?yōu)閱蜰i原子。2）得益于大量暴露的鎳單原子和中空大孔結(jié)構(gòu)，所得的 Ni SAs@S/N-CMF 電催化劑具有出色的OER活性和穩(wěn)定性。3）實(shí)驗(yàn)表明，該催化劑達(dá)到 10 mA cm-2的基準(zhǔn)電流密度，過電位為285 mV， Tafel斜率僅為50.8 mV dec-1。該工作有望為設(shè)計(jì)和構(gòu)建高效的SACs用于各種具有挑戰(zhàn)性的反應(yīng)提供新的思路。Yafei Zhao, et al. Exposing Single-Ni Atoms in Hollow S/N-doped Carbon Macroporous Fibers for Highly Efficient Electrochemical Oxygen Evolution. Adv. Mater., 2022DOI: 10.1002/adma.202203442https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202203442
11. Adv Mater：通過機(jī)器學(xué)習(xí)研究單層MoS2的Raman和熒光對(duì)映關(guān)系
能夠調(diào)控?zé)晒鈴?qiáng)度的二維過渡金屬硫化物為光電器件和光二極管、光探測(cè)器、單光子發(fā)射器等光子學(xué)器件的發(fā)展提供機(jī)會(huì)，在各種二維材料的表征技術(shù)中，Raman光譜成為一種快速非損壞性表征技術(shù)，能夠解釋材料的晶化和摻雜、應(yīng)力變化情況。但是由于熒光與Raman光譜之間的規(guī)律表現(xiàn)非線性變化特點(diǎn)，因此目前人們還沒有能夠很好的理解其關(guān)系。有鑒于此，麻省理工學(xué)院Jing Kong、Ang-Yu Lu等系統(tǒng)性的研究MoS2熒光與Raman光譜之間的關(guān)系，因此對(duì)熒光和Raman光譜之間的性質(zhì)進(jìn)行理解。進(jìn)一步的，作者通過機(jī)器學(xué)習(xí)的方式給出材料的摻雜和應(yīng)力導(dǎo)致Raman光譜變化。1）通過空間分辨Raman光譜分布圖預(yù)測(cè)熒光分布變化情況，此外通過梯度提升樹模型XGBoost（gradient boosted trees model）和可解釋學(xué)習(xí)方法（SHAP技術(shù)）在特征Raman吸收與熒光之間建立聯(lián)系，因此得以解釋單層MoS2的應(yīng)力和摻雜。最后，通過支持向量機(jī)SVM（support vector machines）將熒光特征投影到Raman光譜的頻率。2）這項(xiàng)工作能夠?qū)C(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用于2D材料表征，為調(diào)控2D半導(dǎo)體材料和高熒光效率提供機(jī)會(huì)。Ang-Yu Lu, et al, Unraveling the Correlation between Raman and Photoluminescence in Monolayer MoS2 through Machine Learning Models, Adv. Mater. 2022DOI: 10.1002/adma.202202911https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202202911
12. ACS Nano：界面降低NiCoP/Ti3C2Tx Mxene上堿性加氫動(dòng)力學(xué)能壘
異質(zhì)界面可以調(diào)節(jié)處于過渡態(tài)的中間體的吸附能，大大降低動(dòng)力學(xué)能壘（Ea）。近日，青島大學(xué)Tong Sun，北京航空航天大學(xué)Wei Zhou將一種典型的過渡金屬磷化物NiCoP顆粒(～5 nm)固定在Ti3C2Tx MXene單分子膜(～1 nm)上，以促進(jìn)堿性析氫反應(yīng)（HER）動(dòng)力學(xué)。1）不同溫度下的電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，NiCoP納米粒子的表觀活化能為31.4 kJ mol?1，比其對(duì)應(yīng)的NiCoP納米粒子的表觀活化能(40.3 kJ mol?1)降低22.1%。2）當(dāng)溫度從25°C升高到65°C時(shí)，10 mA m?2 下，NiCoP@Mxene的過電位從71 mV急劇下降到4 mV 。此外，在單片NiCoP@Mxene上，掃描電化學(xué)顯微鏡測(cè)試也得到了非常接近的值Ea=31.9 kJ mol?1相對(duì)誤差為～1.6%。3）密度泛函理論(DFT)計(jì)算證實(shí)，NiCoP/MXene界面能有效地降低水的解離能壘16.0%。宏觀、微/納米和原子尺度的三種研究表明，界面可使動(dòng)力學(xué)能壘降低約16.0?22.1%。此外，MXenes的光熱效應(yīng)在紫外?近紅外光下可以很容易地提高催化劑的溫度，這一點(diǎn)已經(jīng)在陽(yáng)光下的實(shí)際場(chǎng)景中應(yīng)用，以節(jié)省能源。Hua-Jie Niu, et al, Interfaces Decrease the Alkaline Hydrogen-Evolution Kinetics Energy Barrier on NiCoP/Ti3C2Tx Mxene, ACS Nano, 2022DOI: 10.1021/acsnano.2c03711https://doi.org/10.1021/acsnano.2c03711
