1. Science：閉環機器篩選和優化Suzuki-Miyaura偶聯反應
具有普適性條件的有機化學反應非常重要，同時非常罕見，通常人們只能從非常窄的化學空間尋求找到這種具有普適性的有機化學反應。尋找具有反應條件具有更高普適性的反應需要從更加廣闊的化學空間進行考察，因此需要大量的涵蓋多維度的廣闊反應條件底物，這導致詳細的實驗設計變得不切合實際。
有鑒于此，伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校Martin D. Burke、韓國基礎科學研究所(Institute for Basic Science, Ulsan) Bartosz A. Grzybowski等報道發展了一種非常簡單的閉環工作流程（close-loop workflow），能夠實現數據導向篩選、降低機器學習的不確定性、機器人實驗員操作實驗之間進行平衡，在篩選反應合成條件中得到非常好的效果。
本文要點：
1)當通過這種閉環流程對具有挑戰性的雜芳烴Suzuki-Miyaura交叉偶聯反應進行反應條件優化，相比于之前發展的方法（JACS 2009年報道通過人工實驗篩選的優化反應條件，并且該反應條件被文獻和專利引用的次數>590），這種優化策略的反應平均產率提高了一倍。
2)這種機器輔助篩選反應條件的策略為解決具有多維度化學反應優化問題提供一種可靠的解決方案，為有機合成領域實現自動化、解決反應條件復雜多變的小分子合成提供幫助。
Nicholas H. Angello, et al, Closed-loop optimization of general reaction conditions for heteroaryl Suzuki-Miyaura coupling, Science 2022, 378 (6618), 399-405
DOI: 10.1126/science.adc8743
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adc8743
2. Nature Chemistry：用于直接序列讀取和離體無標記定量的編碼聚合物兩親性的數碼化膠束
近年來，人們對于靶向治療和生物傳感等領域的關注日益上升，在復雜生物環境中利用合成聚合物的相互識別和定量是實現定向遞送、高敏傳感和生物支架等提供了一種潛在手段，然而，基于成像熒光探針標記的傳統技術僅僅只能提供一些定性的結果。最近，來自中國科學技術大學的劉世勇教授團隊通過利用精確序列定義的兩親性聚合物的模塊化結構，將聚合物自組裝成了數碼化膠束，并利用低聚氨基甲酸酯序列對其輪廓長度的嚴格控制，實現了直接性測序和高通量無標記定量，有望用于下一代精準藥物設計治療。
本文要點：
1) 研究通過基質輔助激光解吸/電離（MALDI）串聯質譜的方法，實現了對序列的直接讀取，并利用堿金屬離子與聚（乙二醇）樹突的高親和力結合和芐基氨基甲酸酯鍵的選擇性裂解來促進這一讀取過程；
2) 體內給藥過程中，研究表示，可以通過細胞、器官和組織切片水平的MALDI和MALDI成像，來識別序列、序列解碼和實時量化不同類型的數字化聚合物膠束，從而能夠直接比較同一動物中每種類型數碼化膠束的生物學特性。
Shi, Q., Yin, H., Song, R. et al. Digital micelles of encoded polymeric amphiphiles for direct sequence reading and ex vivo label-free quantification. Nat. Chem. (2022).
DOI: 10.1038/s41557-022-01076-y
https://doi.org/10.1038/s41557-022-01076-y
3. Acc. Chem. Res.：連接微觀到宏觀轉變的介觀動力學用于催化劑的合理設計
具有許多共同作用活性位點的非均相催化劑可將反應物轉化為所需產物。幾十年來，人們一直關注于影響活性位點的因素，以深入了解結構-性能關系，進而指導設計和制備更具活性、選擇性和穩定性的催化劑。然而，活性位點和催化功能之間的分子水平相互作用仍然無法準確表示，這是由于在闡明活性位點的可控操縱性質方面存在許多不確定性。因此，將活性位點的微觀性質與宏觀催化性能（即微觀到宏觀的轉變）聯系起來，以提供定量描述是一個極具挑戰的問題，而這方面的進展有望使催化劑設計和制備發生革命性變化。近日，華東理工大學段學志運用介觀動力學實現催化劑的合理設計。
本文要點：
1) 運用介觀動力學建模能夠定量描述活性位點特征和相關機理信息，從而指導催化劑的合理設計。以偽零級反應為例，從Pt顆粒尺寸敏感催化活性和尺寸不敏感活化能的動力學推導表明，只有一種類型的表面位點是主要活性位點，其中具有幾乎不變的轉換頻率（TOF111）的Pt（111）被進一步確定為主要活性位點。這種方法已經擴展到識別和量化化學合成、氫氣生成、環境應用等各種熱、電和光催化劑的活性位點數量（Ni），其表現出對Pt電荷的線性依賴性。因此，Pt電荷可以作為其定量測定TOFi的催化描述符。
2) 將上述Ni和TOFi的統計相關性代入速率方程R=∑Ni×TOFi，可以精確預測催化性能和篩選催化劑。基于Pt電子結構，運用從頭算的策略，從界面電荷分布到反應機理、動力學和速率決定步驟的熱力學參數，以及最終的催化性能，從而構成了反應動力學圖。
Chem Wenyao et al. Mesokinetics as a Tool Bridging the Microscopic-to-Macroscopic Transition to Rationalize Catalyst Design. Acc Chem Res 2022
DOI: 10.1021/acs.accounts.2c00483
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.2c00483
4. Nature Commun.：一種長壽命高能水系有機碘可充電電池
可充電的含水金屬||I2電化學能量存儲系統是用于電網能量存儲的傳統過渡金屬基電池的經濟有效的替代技術。然而，不斷沉積的金屬沉積和循環過程中在負電極上電化學非活性副產物的不可逆形成嚴重阻礙了它們的發展。近日，哈工大Miao Yu, Yan Huang，阿德萊德大學Yan Jiao設計、組裝和測試了一種基于水系飽和KCl基電解液的PTCDI||I2水基電池。
本文要點：
1）該電極在電池循環過程中表現出結構和(電)化學穩定性，在全電池配置下，在40 A g?1和25±1°C的特定電量下，壽命可達92,000次循環。此外，計算出的最大比能量和功率值分別為50,420 W kg?1時的434 Wh kg?1和86 Wh kg?1時的155,072 W kg?1(這些值是在初始循環中獲得的)。
2）此外，考慮到PTCDI對各種碘陰離子物種的固有惰性的特點，在電解液中引入I2有利于PTCDI||I2電池在KCl/I2混合水溶液中成功地自組裝成級聯電池。級聯電池的最高截止電壓可達2.5 V，在60 A g?1下可循環105,000次。
3）鑒于在混合電解液中僅用CP集電體作為電極即可完成I-/I0/I+的轉化，組裝并測試了PtCDI||CP無正極級聯電池。進一步，還組裝了6 cm×8 cm的PTCDI||CP儲能電池并進行了測試，其顯示出良好的長期電化學儲能能力。
Zhang, Z., Zhu, Y., Yu, M. et al. Development of long lifespan high-energy aqueous organic||iodine rechargeable batteries. Nat Commun 13, 6489 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-34303-8
https://doi.org/10.1038/s41467-022-34303-8
5. PNAS：用于金屬空氣電池和燃料電池的具有雙原子脫合金衍生Frank不全位錯的鈷納米催化劑
金屬-空氣電池和燃料電池中的氧還原反應（ORR）仍然面臨許多挑戰，例如開發高性價比的非貴金屬電催化劑。近日，北京理工大學曹敏花、毛寶光、南方科技大學楊烽在金屬鈷中引入了Frank不全位錯（FPD），構建了高活性、高穩定的催化劑。
本文要點：
1) 通過熱脫合金雙金屬碳化物（Co3ZnC），在金屬鈷中原位生成FPD。理論計算和原子表征都表明，FPD驅動的表面產生了一種獨特的表面催化位點，它結合了凹形幾何結構和壓縮應變，能夠極大地削弱氧結合能。
2) 在ORR中，催化劑表現出1.02 V的起始和0.90?V的半波電位?，并且在30000次循環后活性幾乎無衰減。此外，使用該催化劑構建的鋅-空氣電池和H2-O2/空氣燃料電池具有優異的性能。
Meng Tao et al. Double-atom dealloying-derived Frank partial dislocations in cobalt nanocatalysts boost metal–air batteries and fuel cells. PNAS 2022
DOI: 10.1073/pnas.2214089119
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2214089119
6. Angew：用于穩定產氫的具有界面反應誘導離子傳導薄層的多層陶瓷膜
傳統具有離子傳導致密薄層的多層陶瓷膜制造方法過于繁瑣、成本昂貴，并且還受到層間粘附性差的限制。受土壤中植根草結構的啟發，中國科學院江河清報道了一種界面反應誘導的重組方法，即通過一次燒結就可以直接在多層陶瓷膜中制備Ce0.9Gd0.1O2-δ（CGO）薄層。
本文要點：
1) 合成的CGO致密層非常薄，并且能夠牢固地粘附在支撐層上，從而確保了多層膜的低離子傳輸阻力和結構完整性。
2) 當用作化石燃料衍生氫的透氧膜時，它在含有H2O、CH4、H2、CO2和H2S的惡劣條件下表現出非常長的耐用性。此外，該方法具有高度可擴展性，可適用于各種離子導電薄層，如Y0.08Zr0.92O2-δ、Ce0.9Sm0.1O2-δ和Ce0.9Pr0.1O2-δ。等。
He Guanghu et al. Multilayered Ceramic Membrane with Ion Conducting Thin Layer Induced by Interface Reaction for Stable Hydrogen Production Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202210485
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202210485
7. Angew: Ni（111）上烴鏈生長過程中C-C耦合和階躍中毒的原位觀察
運用小碳氫化合物分子合成高價值燃料和塑料，在可再生能源轉變中發揮著核心作用。然而，針對驅動烴鏈增長的詳細機制仍然沒有闡明。有鑒于此，慕尼黑工業大學Laerte L. Patera對Ni（111）上烴鏈生長過程中C-C耦合和階躍中毒進行了原位觀察。
本文要點：
1) 在接近環境壓力下，利用X射線光電子能譜可以準確鑒定中間物種和反應產物。并且通過互補的原位掃描隧道顯微鏡觀察，可以準確揭示C-C耦合機制。
2) 與傳統的認知不同，金屬催化劑的臺階邊緣通常被認為是C-C偶聯的活性位點，然而聚合反應發生的位點位于金屬表面的平坦平臺上。
Zou Zhiyu et al. In Situ Observation of C-C Coupling and Step Poisoning during the Growth of Hydrocarbon Chains on Ni(111). Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202213295
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202213295
8. Angew：優化NO選擇性還原催化位點協同電子效應的原子對設計策略
有效的吸附和快速的表面反應是催化中有效活性位點具備的必要條件，但同時最大化這兩種功能仍然具有挑戰性。近日，復旦大學唐幸福、華東理工大學王海豐、上海交通大學劉晰通過設計一系列具有可調諧電子相互作用的原子對來對催化位點進行調控。
本文要點：
1) 針對V1-W1/TiO2上的NO選擇性還原反應，實驗和理論結果表明，與單獨的V或W原子相比，成對原子之間存在的協同電子效應豐富了費米能級附近的高能自旋電荷，同時能夠更加有效地吸附反應物（NH3或O2），致使其表面反應更快，從而提高了反應速率。
2) 該策略實現了具有優化釩（IV）-鉬（V）電子相互作用的高性能V1-Mo1/TiO2催化劑合理設計，并且其具有顯著高于商業催化劑的優異活性。
Qu Weiye, et al. An Atom-Pair Design Strategy for Optimizing the Synergistic Electron Effects of Catalytic Sites in NO Selective Reduction. Angew Chem In Ed 2022
DOI: 10.1002/anie.202212703
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202212703
9. AM：六方氮化硼（h-BN）合成的現狀和未來應用
六方氮化硼（h-BN）是一種具有高溫穩定性和高熱導率的層狀無機合成晶體。它被廣泛用于熱管理、熱屏蔽、潤滑以及結構復合材料的填充材料。從層狀范德華晶體中分離原子薄單層的獨特性質推動了單層/多層h-BN的研究發展，其可作為納米電子、隧道勢壘、通信、中子探測器、光學、傳感、新型分離、缺陷量子發射等的寬帶隙絕緣支撐材料。而這些未來應用的實現都離不開高質量的h-BN合成。近日，范德比爾特大學Piran R. Kidambi對六方氮化硼（h-BN）合成的現狀和未來應用進行了綜述。
本文要點：
1) 作者回顧了高質量單/多層h-BN的合成方法，討論了每種方法的挑戰和機遇。當原子結合生長到層狀晶體中時仍可保持化學計量B:N=1的平衡，并能夠多層合成過程中保持層間的堆疊順序，而這也是h-BN合成面臨的主要挑戰。
2) 解決上述問題的工藝同樣也可以為具有一種以上組分元素的其他層狀材料的合成提供指導。最后，作者通過技術路線圖將h-BN合成工藝與新興應用的質量要求聯系起來。
Andrew E. Naclerio, Piran R. Kidambi. A Review of Scalable Hexagonal Boron Nitride (h-BN) Synthesis for Present and Future Applications. Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202207374
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202207374
10. AM：酸度觸發的可轉化多肽自組裝啟動腫瘤特異性生物礦化
生物礦化是一種正常的生理過程，包括成核、晶體生長、相變和取向演變。值得注意的是，在腫瘤組織中人工誘導的生物礦化已經成為一種非常規但有希望的惡性腫瘤治療方法。然而，含羧基的生物礦化引發劑的適度離子螯合能力導致不足的阻斷，從而損害了抗腫瘤功效。中科院長春應化所Jianxun Ding等開發了一種生物礦化誘導納米顆粒(BINP)用于骨肉瘤的封閉治療。
本文要點：
1）BINP由十二烷基胺-聚((γ-十二烷基-l-谷氨酸)-co-(l-組氨酸))-嵌段-聚(l-谷氨酸-移植物-阿侖膦酸鹽)組成，并結合了一個細胞膜插入部分、一個腫瘤微環境(TME)反應成分和一個離子螯合基序。靜脈注射到骨肉瘤小鼠后，BINP對酸性TME產生反應，暴露出擴展納米顆粒表面的十二烷基，促進其細胞膜插入。隨后，突出的雙膦酸基團觸發連續的離子沉積，在腫瘤周圍構建礦化屏障，阻斷腫瘤和周圍正常組織之間的物質交換。
2）與對照組相比，BINP介導的阻斷療法顯示皮下和原位骨肉瘤的腫瘤抑制率分別為59.3%和52.1%。此外，阿侖膦酸鹽部分對破骨細胞的抑制減輕了骨溶解并進一步抑制了肺轉移。因此，BINP啟動的選擇性生物礦化為臨床骨肉瘤治療提供了一個有希望的選擇。
Liu, Y., et al, Acidity-Triggered Transformable Polypeptide Self-Assembly to Initiate Tumor-Specific Biomineralization. Adv. Mater.
DOI: 10.1002/adma.202203291
https://doi.org/10.1002/adma.202203291
11. AM：利用混合交換反應合并不同形變聚合物的界面
復雜的變形結構和先進功能的集成通常需要在一個統一的系統中使用不同化學成分的聚合物(如環氧樹脂和聚氨酯)。然而，永久交聯對無縫連接構成了重大障礙。清華大學Yan Ji等提出通過不同動態共價鍵(包括酯、氨基甲酸酯、硫代氨基甲酸酯、硼酸酯和肟酯鍵)之間的雜化交換反應來合并界面，打破了這些廣泛使用的鍵只進行自交換反應的長期限制。
本文要點：
1）作者進行模型化合物研究以驗證雜交交換反應的發生。作為演示，不同的液晶彈性體頑強地結合成連貫的組件，具有所需的仿生結構(例如，包含剛性和柔性部分的飛魚)和罕見的變形模式(例如，加熱和冷卻時開花)。除了連接聚合物之外，混合交換反應還通過不同聚合物的交叉融合促進了新材料的產生。
2）除了在這項工作中使用的聚合物，混合交換反應可以適用于其他聚合物基于類似的機制。除了與變形相關的領域(例如，軟機器人、柔性電子器件和生物醫學設備)，它還可能促進涉及普通聚合物的其他領域的創新，以及促進對動態共價化學的更深入理解。
Liang, H., et al, Merging the Interfaces of Different Shape-Shifting Polymers Using Hybrid Exchange Reactions. Adv. Mater. 2202462.
DOI: 10.1002/adma.202202462
https://doi.org/10.1002/adma.202202462
12. ACS Nano：高錳酸鉀生成的膠體電解質用于鋰-空氣電池中的氧化還原調節和負極保護
可充電鋰-氧（Li-O2）電池具有任何可充電電池中最高的理論比能量密度，并且如果可以獲得實用的裝置，可以轉變能量存儲系統。然而，在眾多相互關聯的挑戰中，有因動力遲緩、循環壽命低、容量小和倍率慢而導致的極化。近日，伊利諾伊大學芝加哥分校Anh T. Ngo，Amin Salehi-Khojin，阿貢國家實驗室Larry A. Curtiss發現，KMnO4可用于生成由MnO2納米顆粒組成的膠體電解質。
本文要點：
1）所得電解質提供了用于Li2O2放電產物的有效分解的錳酸鹽基氧化還原介體和有效的鋰負極SEI保護層。
2）這種電解質與二元過渡金屬二硫族化物合金Nb0.5Ta0.5S2一起作為正極，使鋰離子電池能夠在干燥空氣環境中以1 mA cm-2的電流密度和1000至10000mA h g-1（相當于0.1-1 mA h cm-2）的比容量運行，循環壽命高達150次。
這種MnO2基膠體電解質為鋰-空氣電池的發展提供了一種可靠的方法。
Sina Rastegar, et al, A KMnO4?Generated Colloidal Electrolyte for Redox Mediation and Anode Protection in a Li?Air Battery, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c05305
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c05305
