1. Nature Chemistry: 表面動力學促進金納米顆粒的超晶體工程
功能納米顆粒（NP）在晶格中的可控填充在NP基材料的開發中具有重要意義。近日，新加坡國立大學Xie Jianping、杰夫斯基大學Hannu H?kkinen、阿卜杜拉國王科技大學Han Yu證明了超晶體的尺寸、形態和對稱性可以通過調整其組成NP的表面動力學來調整。
本文要點：
1) 在過量四乙基銨陽離子存在的條件下，[Au25（SR）18]? NP（其中SR是硫醇配體）可以結晶成微米大小的六邊形棒狀超晶體，而不是面心立方超晶格。
2) 理論模擬和實驗表征表明，棒狀晶體由聚合物鏈組成，其中Au25 NP通過線性SR–[Au（I）–SR]4粒間連接體連接在一起。該連接體由兩個動態分離的SR–[Au（I）–SR]2保護基與相鄰的Au25顆粒結合而形成。
Yang Qiaofeng, et al. Supercrystal engineering of atomically precise gold nanoparticles promoted by surface dynamics. Nature Chemistry 2022
DOI: 10.1038/s41557-022-01079-9
https://doi.org/10.1038/s41557-022-01079-9
2. Nature Chemistry: 鉑單晶氧還原反應中的逆動力學同位素效應
盡管氧還原反應（ORR）涉及多個質子耦合電子轉移過程，但對多晶鉑動力學同位素效應（KIEs）的研究仍然比較缺乏。近日，康奈爾大學Abru?a Héctor D.、耶魯大學Mayer James M.、Sharon Hammes-Schiffer、阿利坎特大學Juan M. Feliu、Enrique Herrero研究了鉑單晶氧還原反應中的逆動力學同位素效應。
本文要點：
1) Pt（111）在D2O中表現出比在H2O中高得多的ORR活性，與電位相關的反KIE為~0.5，而Pt（100）和Pt（110）表現出與電位無關的反KIEs為~0.8。
2) 通過理論計算發現，這種反KIE與較低的OD覆蓋率和相對于*OH減弱的OD結合強度密切相關，并且它們的零點能量存在差異。該研究表明，*OH/*OD和*O2之間的競爭吸附在ORR速率控制步驟中起重要作用。
Yang Yao, et al. Inverse kinetic isotope effects in the oxygen reduction reaction at platinum single crystals. Nature Chemistry 2022
DOI: 10.1038/s41557-022-01084-y
https://doi.org/10.1038/s41557-022-01084-y
3. Sci. Adv.：鎳催化誘導的烯烴可切換不對稱電化學官能化
電合成是推動現代化學中化學轉化的有利且環保的工具。在電合成領域，通過使用手性催化劑能夠形成具有高立體選擇性的新碳-碳鍵，從而獲得藥物和功能化材料中所需的手性支架結構。而烯烴的多樣性定向區域和立體選擇性功能化的一般電催化方法的發展仍然是有機合成中的一個挑戰。近日，中國科學技術大學郭昌教授報道了鎳催化誘導的烯烴可切換不對稱電化學官能化。
本文要點：
1) 作者提出了一種基于陽極氧化活化的可切換電催化方法，用于控制手性α-酮自由基物種向立體選擇性的有機轉化。電生成的α-酮自由基物種通過捕獲烯烴，并以高度立體選擇性的方式實現可切換的分子間烯烴二官能化和烯基化。
2) 除了充當質子供體以促進陰極處的H2析出外，醇添加劑的獨特性質在確定電催化條件下烯烴官能化的不同結果方面發揮著重要作用。
Liang Kang, et al. Nickel-catalyzed switchable asymmetric electrochemical functionalization of alkenes. Sci. Adv. 2022
DOI: 10.1126/sciadv.add7134
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add7134
4. Chem. Rev.：生物啟發和生物衍生的水電催化
開發催化生成清潔能源燃料和化學品的高效和可持續的電化學系統是當前材料科學和工程面臨的主要挑戰之一。在過去的幾十年中，隨著計算和實驗工作的深入研究，用于不同反應的高效電催化劑開發取得了重大進展。目前報道的電化學系統大多基于昂貴且稀缺的鉑族金屬，而天然酶也具有高的單位點催化活性，并且它們的活性位點僅基于含量豐富的金屬元素。此外，天然生物質為生產具有多孔分級結構的先進碳質材料提供了原料。利用來自大自然的資源和設計靈感，有助于制造優異成本效益、可持續和耐用的電化學材料和裝置。近日，日本東北大學Titirici Maria-Magdalena對生物啟發和生物衍生的水電催化進行了綜述研究。
本文要點：
1)首先討論了具有生物啟發特征（如酶活性位點）的碳基材料的設計，生物質資源的利用以構建定制碳材料，以及它們在水分解、氧還原和CO2還原的水電催化中的活性。
2) 然后，我們深入研究了生物啟發特性在電化學裝置中的適用性，例如生物啟發傳質和電極界面的工程。最后，討論剩余挑戰的解決方案，如生物激發活性位點的穩定性或非金屬碳材料的活性，并討論了新的潛在研究方向，這些方向可以為生物衍生可持續材料在電化學裝置中的應用打開大門。
Jesu?s Barrio, et al. Bioinspired and Bioderived Aqueous Electrocatalysis. Chem. Rev. 2022
DOI: 10.1021/acs.chemrev.2c00429
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.2c00429
5. Nature Commun.：PD-L1導向的PlGF/VEGF阻斷劑能夠與化療相協同以對抗胰腺癌
胰腺導管腺癌(PDAC)的5年總生存率較低。在接受化療或免疫治療后，PDAC患者的治療收益往往十分有限。韓國科學技術院Ho Min Kim和首爾國立大學Keehoon Jung發現化療能夠上調胎盤生長因子(PlGF)，進而直接激活癌癥相關成纖維細胞(CAFs)以誘導纖維相關膠原在PDAC中沉積。
本文要點：
1）研究發現，預后不良的患者有較高的PIGF/VEGF表達，并且表達PIGF/VEGF受體的CAFs數量也有所增加，其也與增強的膠原沉積有關。研究者通過將阿替利珠單抗(抗PD-L1)的單鏈Fv與VEGF-Grab融合，開發了一種多副位VEGF誘餌受體(Ate-Grab)，并利用其靶向表達PD-L1的CAFs。在PDAC模型中，Ate-Grab可通過PD-L1導向的PlGF/VEGF阻斷發揮抗腫瘤和抗纖維化作用。
2）此外，Ate-Grab也能夠與吉西他濱相協同以緩解粘連增生。單細胞RNA測序結果表明，經Ate-Grab和吉西他濱聯合治療后，CD141 CAF數量會顯著減少。綜上所述，該研究結果充分闡明了化療誘導PDAC纖維化的機制，并開發了一種針對粘連增生癌的聯合治療策略。
Duk Ki Kim. et al. PD-L1-directed PlGF/VEGF blockade synergizes with chemotherapy by targeting CD141+ cancer-associated fibroblasts in pancreatic cancer. Nature Communications. 2022
https://www.nature.com/articles/s41467-022-33991-6
6. Nature Commun.：合成生物學指導的透皮微針貼片用于可示蹤的光動力治療
5-氨基乙酰丙酸基光動力治療在很大程度上依賴于5-氨基乙酰丙酸向原卟啉IX的生物轉化效率，而缺乏有效的給藥系統和成像導航是提高原卟啉IX積累和優化治療參數的主要障礙。深圳大學黃鵬教授利用合成生物學方法構建了一種透皮微針貼片，該貼片集成了共負載5-氨基乙酰丙酸和過氧化氫酶的腫瘤酸性響應型銅摻雜磷酸鈣納米顆粒，可通過最大化腫瘤內原卟啉IX的富集以實現高效的5-氨基乙酰丙酸基光動力治療。
本文要點：
1）研究發現，過氧化氫酶能夠在體內持續產氧以逆轉腫瘤乏氧，進而通過阻斷原卟啉IX外排(下調乏氧誘導因子-1α和鐵螯合酶)增強原卟啉IX的積累，并上調原卟啉IX的生物合成(提供外源性5-氨基乙酰丙酸和上調ALA-合成酶)。
2）體內熒光/光聲雙模態成像可以同時監測瘤內的氧飽和度和原卟啉IX代謝動力學。綜上所述，該研究設計的治療貼片有利于優化對不同癌癥的治療參數，實現Ca2+/Cu2+干擾增強的可重復光動力治療，具有良好的臨床應用前景。
Gang He. et al. Synthetic biology-instructed transdermal microneedle patch for traceable photodynamic therapy. Nature Communications. 2022
https://www.nature.com/articles/s41467-022-33837-1
7. Nature Commun.：通過水分誘導能量收集實現24小時收集環境水蒸汽和全天候發電
水力、電力缺乏是全球面臨的兩大主要挑戰，特別是干旱和偏遠地區。通過利用無處不在的水汽和陽光發電進行發電是一種符合可持續發展要求，同時能夠緩解這些挑戰的方法。有鑒于此，上海交通大學李廷賢（Tingxian Li）等報道發展了一種通過水分收集能量的方法，這種方法能夠高效率的通過吸附大氣環境水分的方法進行能量收集，而且通過利用大氣氣氛水收集過程的吸附/脫附熱量、白天的太陽能、夜晚輻射冷卻能量實現24 h連續熱電發電（thermoelectric power generation）。
本文要點：
1）與傳統發電技術相比，這種技術通過協同效應(水蒸氣的吸附/脫附、太陽能熱輻射、宇宙輻射冷卻的協同方式)，顯著的改善全天候的熱電發電能量密度（~346 %）。
2）作者將這種方法構建SAWH-TEPG器件，實現了高達750 g m-2的產水量，白天和夜晚的熱電功率密度分別達到685 mW m-2和21 mW m-2。
這項工作提供了一種能夠隨時隨地可持續水收集的技術。
Li, T., Wu, M., Xu, J. et al. Simultaneous atmospheric water production and 24-hour power generation enabled by moisture-induced energy harvesting. Nat Commun 13, 6771 (2022)
DOI: 10.1038/s41467-022-34385-4
https://www.nature.com/articles/s41467-022-34385-4
8. Nature Comun.：路易斯堿鹵化物實現MXenes層間距和終止端的同時調整
2D過渡金屬碳化物和氮化物（MXenes）在能量轉換/存儲方面受到了極大的關注。表面和界面化學對調控二維過渡金屬碳化物和氮化物（MXenes）的性質具有重要意義。相比于調節Ti3C2Tx MXene，對于其他MXenes（除了Ti3C2Tx）的層間距和終止端的調控報道很少。近日，電子科技大學肖旭運用路易斯堿性鹵化物可以實現同時調控各種MXene的層間距和終止端。
本文要點：
1) 得益于熔融態路易斯堿性鹵化物中豐富的脫溶劑鹵素陰離子和陽離子，通過親核反應取代-F端，可以增大層間距。
2) 該方法處理的Ti3C2Tx MXene顯示出229mAh g-1的高比容量?，這幾乎是原始存儲的2倍。該方法提供了調節MXenes性質的新策略，并在能量存儲、光電子等領域的存在潛在應用價值。
Zhang Tianze et.al Simultaneously tuning interlayer spacing and termination of MXenes by Lewis-basic halides Nature Comun. 2022
DOI:10.1038/s41467-022-34569-y
https://doi.org/10.1038/s41467-022-34569-y
9. Angew：錫基和摻錫鈣鈦礦中可忽略的離子遷移
離子遷移是在離子鈣鈦礦材料中觀察到的臭名昭著的現象。它在鈣鈦礦光電器件中引起幾個嚴重的問題，例如不穩定性、電流滯后和相分離。中國科學技術大學Zhengguo Xiao等報道了與鹵化鉛鈣鈦礦(LHPs)相反，在光照或電場下，在鹵化錫鈣鈦礦(THPs)中沒有觀察到離子遷移或相分離。
本文要點：
1）這種現象歸因于THPs中更強的Sn-鹵化物鍵和更高的離子遷移活化能(Ea),它們在光照下幾乎保持不變。作者使用CsSnyPb1-y(I0.6Br0.4)3系統進一步計算出不存在離子遷移的閾值Ea約為0.65 eV，該系統的Ea隨Sn比而變化。
2）作者的工作表明，離子遷移并不一定存在于所有的鈣鈦礦中，并表明金屬摻雜是一種有希望的阻止離子遷移和提高鈣鈦礦固有穩定性的方法。同時，與Pb基鈣鈦礦相比，由Sn基鈣鈦礦制成的PeLEDs和PSC的工作穩定性顯著提高。作者的工作為實驗和理論科學家設計本征穩定的鈣鈦礦提供了重要的指導。
Ighodalo, K..O., et al, Negligible ion migration in Tin-based and Tin-doped perovskites. Angew. Chem. Int. Ed.
DOI: 10.1002/anie.202213932
https://doi.org/10.1002/anie.202213932
10. AEM：建筑用太陽和熱輻射調節材料
建筑圍護結構的太陽輻射和熱輻射調控顯示出巨大的節能潛力。現有的綜述主要集中在具有固定太陽能和熱光學特性的材料上。盡管有綜述報道了具有調制光學性質的材料(例如，具有調制熱發射率同時保持高太陽反射率的輻射冷卻材料)，但是它們僅僅關注太陽或熱輻射調制，這可以提供有限的甚至負的建筑節能，因此可能誤導研究人員在實踐中設計低能效材料。香港理工大學Jintu Fan等從三個方面對太陽能和熱輻射調制材料進行了綜述。
本文要點：
1）本文將應用于建筑圍護結構的太陽能熱調節系統分為三類，即太陽輻射調節、熱輻射調節和太陽熱輻射協同調節。在前兩種類型中，只有日光或熱光學特性被調制，而在第三種類型中，日光和熱光學特性都被調制。在每一類中，STRMMs可分為被動型和主動型。被動型主要包括熱敏材料(如水凝膠)和光敏材料(如二氧化鈦)。
2）對于每一類STRMMs，作者比較和闡述了它們的工作原理、代表性實例、潛在應用和未來前景。在這三種類型的太陽能資源管理系統中，作者預計協同的太陽和熱輻射調節將成為未來的主流，因為太陽和熱輻射都被調節，在這三種類型中顯示出最高的節能潛力。
Chai, J., Fan, J., Solar and Thermal Radiation-Modulation Materials for Building Applications. Adv. Energy Mater. 2022, 2202932.
DOI: 10.1002/aenm.202202932
https://doi.org/10.1002/aenm.202202932
11. ACS Nano：通過捕光上轉換納米顆粒提高植物光合作用
納米技術被認為是一種新興的增強植物光合作用的有效手段。然而，在這一領域仍有很多工作要做。近日，麻省理工學院Xingcai Zhang，華南農業大學Yingliang Liu，Jianle Zhuang將上轉換納米顆粒(UCNPs)應用于生菜葉片上，發現UCNPs能夠運輸到生菜體內并與葉綠體共定位。
本文要點：
1）研究證明，UCNPs能夠捕獲太陽光的近紅外光，增加光合作用過程中的電子傳遞速率，從而提高光合作用速率。
2）基因表達分析表明，90%以上的基因在光合作用中表達上調。在生菜葉片上噴灑UCNP溶液后，將生菜置于陽光下1周后，葉的濕/干重分別增加了53.33%和45.71%。
這種捕光UCNPs的納米工程可能在農業中具有巨大的應用潛力。
Xiaokai Xu, et al, Improving Plant Photosynthesis through Light-Harvesting Upconversion Nanoparticles, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c02162
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c02162
12. ACS Nano：具有埃級分辨率的電極-電解質界面的真實空間電荷密度分布
電極-電解質界面電荷的積累和耗盡對于所有類型的電化學過程都至關重要。然而，這種界面電荷的空間分布仍然難以觀測。近日，伊利諾伊大學Zhang Yingjie對電極-電解質界面實現埃級分辨率的真實空間電荷密度分布觀測
本文要點：
1) 作者開發了電荷分布三維（3D）原子力顯微鏡（CP-3D-AFM），可以實現對電極表面和雙電層（EDL）的真實空間電荷分布實現埃級分辨率觀測。
2) 首先使用電化學3D-AFM測量不同電極電勢下的3D力圖。通過統計分析、峰值反褶積和靜電計算，導出了局部電荷密度的深度分布。對兩種類型的電解質、離子液體和高濃度水溶液進行了電荷分布，觀察到明顯的亞納米電荷變化，并發現積分電荷密度與宏觀電化學測量結果一致。
Lalith Krishna Samanth Bonagiri, et al. Real-Space Charge Density Profiling of Electrode–Electrolyte Interfaces with Angstrom Depth Resolution. ACS Nano 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c10819
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c10819
