1. Chem. Soc. Rev.綜述：π-共軛功能材料中的非共價相互作用:進展與展望
設計和開發具有實際應用的功能材料的需求很大，了解和控制分子間和分子內的相互作用為設計新材料提供了機會。對分子結構的合理操縱可以顯著改變這種相互作用，并可以促進材料的某些特性和功能。越來越多的證據表明，非共價相互作用(NCIs)的有益作用表明，操縱NCIs可以產生具有各種物理性質的功能材料，從而在催化、藥物輸送、晶體工程等方面得到應用。近日，哈伊勒大學Ashanul Haque ，蘇丹·卡布斯大學Muhammad S. Khan ，香港理工大學Wai-Yeung Wong ，巴斯大學Paul R. Raithby重點綜述了可通過NCIs操縱的最先進的π-共軛功能材料。1）首先對π-共軛有機和有機金屬骨架中普遍存在的NCIs進行了初步的討論。然后討論了NCIs對其結構和光物理性質的影響。在這一部分中，描述了促進NCIs的結構特征。接著，介紹了NCI調制有機半導體及其在不同研究領域的應用。總體而言，NCIs領域的研究是一個充滿活力和活躍的領域，新的發展以令人印象深刻的速度出現。可以預見，對NCIs的獨特特征有更深入的了解將有助于進一步開發新材料。這篇綜述將在不久的將來激發人們對NCI調制材料的開發及其應用的進一步興趣。對于有意設計和研究非鍵相互作用對材料的性質和構象的作用的合成化學家和理論化學家來說，這將是有用的。
Ashanul Haque, et al, Non-covalent interactions (NCIs) in p-conjugated functional materials: advances and perspectives, Chem. Soc. Rev., 2023https://doi.org/10.1039/d2cs00262k
2. Chem. Soc. Rev.綜述：基于可再生植物生物質的綠色呋喃環聚合物材料研究進展
化石資源正在迅速枯竭，迫使化學和材料科學各個領域的研究人員轉向使用可再生資源和開發相應的技術。在這方面，由于在開發具有所需和可控性能的新型聚合物方面取得了重大進展，可持續材料科學領域近年來正經歷著極大的興趣激增。近日，俄羅斯科學院Valentine P. Ananikov綜述了近年來有關結構中含有不變(擬)芳香呋喃核的新型可持續聚合物材料的合成、結構和計算研究的重要科學報道。用于熱塑性塑料的直鏈聚合物、用于熱固性材料的支化聚合物和其他交聯性材料是值得重點關注的新興材料。基于可持續聚呋喃的各種聚合物共混物和復合材料也被認為是實現高附加值產品的途徑。1）基于呋喃單體的可持續材料科學領域的最新進展導致了一系列新型聚合物、共混物和復合材料的生產，這些材料在性能上優于目前在非常不同的領域廣泛使用的材料：包裝和涂料、自愈合材料和熱塑性塑料、可生物降解、生物活性、導電材料和形狀記憶聚合物。考慮到不同類別的呋喃聚合物，在線性材料及其分支類似物領域存在主導發展方向。線型聚合物發展的主要方向是尋找可持續的PET類似物，主要是在包裝領域取代這種不可再生的材料。與此同時，每年都有大量關于合成呋喃多苯并惡嗪的研究豐富了交聯聚合物的領域。呋喃多苯并惡嗪是一類具有高熱穩定性和阻燃性的新型聚合物材料，尚未完全攻克它們的工業利基，因此不存在需要將現有技術從基于石油的技術重組為可持續技術的問題。2）盡管可持續材料科學取得了巨大的進步，但該領域仍有幾個問題尚未解決。主要問題是可再生和不可再生單體的可獲得性和價格之間的巨大差距。呋喃類聚合物在某些物理和化學參數上往往優于以大容量石油為基礎的材料，如PET、雙酚A、環氧樹脂和丙烯酸樹脂。然而，盡管可再生能源具有優越的特性，但由于生產和供應技術需要全面重組，將其廣泛引入歷史悠久的行業是非常困難的。只有通過有意識地走向可持續經濟，并將可持續技術和材料廣泛引入生活的不同領域，綠色聚合物才能從一個有希望的概念變成現實。
Bogdan Ya. Karlinskii, et al, Recent advances in the development of green furan ring-containing polymeric materials based on renewable plant biomass, Chem. Soc. Rev., 2023https://doi.org/10.1039/d2cs00773h
3. Chem. Soc. Rev.綜述：基于自組裝肽的仿生礦化
仿生科學在化學、生物、材料科學和能源等領域引起了人們的極大興趣。仿生礦化是在溫和的條件下，在有機分子或生物分子的控制下合成無機礦物的過程。多肽是構成蛋白質的基序，可以自組裝成各種層次結構，對無機物表現出很高的親和力。因此，多肽可以作為合成仿生功能材料的構件。在多肽的參與下，礦化材料的形態、大小和組成都可以得到精確的控制。多肽不僅為無機納米材料的成核和生長提供了明確的模板，而且還具有賦予無機納米材料高催化效率、選擇性和生物治療功能的潛力。近日，天津大學王躍飛教授系統地綜述了多肽模板礦化材料的形成機理、納米結構操縱及其應用等方面的研究進展。這將進一步激勵研究人員設計結構復雜、功能化的仿生材料，具有廣闊的應用前景。1）總結和分析了基于仿生礦化的新型多肽-無機納米材料(氧化物和金屬)的合成和應用的最新進展。首先，列舉了在多肽的引導下通過仿生礦化合成的不同結構的無機納米材料的例子，這些材料分為零維(0D)、一維(1D)、二維(2D)和三維(3D)礦化材料，主要集中在納米團簇、納米顆粒、納米纖維、納米管、螺旋納米顆粒、超結構、納米陣列、手性向列膜、手性超結構和凝膠。2）然后討論了多肽-無機納米材料在傳感、生物醫學、手性光學和催化等領域的應用。3）最后，對以自組裝肽為模板的生物礦化材料的合成及應用研究進行了展望。
Qing Li, et al, Biomimetic mineralization based on self-assembling peptides, Chem. Soc. Rev., 2023https://doi.org/10.1039/d2cs00725h
4. Chem. Soc. Rev.綜述：二維過渡金屬硫屬化合物的結構調控：方法學、機理及應用研究進展
隨著二維材料的發展，過渡金屬二硫屬化物(TMD)已成為最受歡迎的一系列基礎科學和實際應用模型材料之一。由于日益增長的定制化和多功能化的需求，TMD中引入了數十種調制結構。近日，湖北大學Xiuhua Zhang，Miao-Miao Chen，武漢大學付磊教授對TMDs的結構調制，包括點結構、線結構和面外結構進行了系統和全面的綜述，沿襲和更新了對硅和相關塊體半導體的傳統分類。1）特別是，重點研究了調制TMD結構的結構特征，并分析了相應的根本原因。綜述了基于調制TMD結構的調制方法、調制機理、調制特性和調制應用等方面的最新進展。2）最后，展示了TMD結構調整面臨的挑戰和前景，并預測了TMD結構調整可以取得哪些突破和如何取得突破的潛在方向。
Yao Xiao, et al, Structure modulation of two-dimensional transition metal chalcogenides: recent advances in methodology, mechanism and applications, Chem. Soc. Rev., 2023https://doi.org/10.1039/d1cs01016f
5. Chem. Soc. Rev.綜述：用于可伸縮場效應管和功能電路的可伸縮導體
可伸縮電子因其在許多領域具有廣闊的應用前景而備受關注，它可以承受較大的變形并與曲面形成緊密接觸。可伸縮導體是可伸縮電子設備的重要組成部分，用于可穿戴設備、軟機器人和人機交互。可伸縮導體的最新進展推動了基礎科學和技術研究的努力。近日，復旦大學Yan Zhao，Yunqi Liu ，Shuai Wang概述和分析了晶體管和電路中可伸縮導體的發展，并考察了材料、器件工程和制備技術的進展。我們將現有的構造具有可伸展導體的可伸展晶體管的方法分為以下兩種類型：幾何工程和本征可伸展工程。最后，考慮了該領域在提供可伸縮電子產品方面的挑戰和前景。1）晶體管由電極(源漏和柵極)、半導體層、介質層和襯底組成，它們是處理信息和執行簡單邏輯運算的基本元件。在s-FET器件中，半導體作為電荷傳輸的有源溝道材料與柵電介質一起工作，在半導體與介質層的界面處積累電荷，而導體充當源漏電極和柵電極。2）基于幾何工程的SC是一種廣泛用于實現可伸展互連的器件。為了實現可拉伸的晶體管和電路，已經引入了許多幾何形狀，這使得幾乎任何類型的晶體管都能夠被拉伸。發展SCs的第一步是通過物理氣相沉積在PDMS上創建金膜，然后再進行微米或納米結構，以產生能夠承受相當大的施加應變的電極。然后，可伸縮晶體管和電路所需的導體的可伸縮性不是通過新材料實現的，而是通過現有材料的結構配置實現的。早些時候，許多努力和方法主要是通過設計幾何形狀來獲得具有固體金屬和其他導體的SC，這些方法包括預拉伸釋放、模塑、壓縮、溶劑膨脹和三維(3D)打印。3）卓越的性能和集成度是晶體管的兩個關鍵方面。基于上述結構設計的導線在拉伸時可以保持固有的電性能。然而，它們涉及復雜的多步驟過程，如極端真空沉積、高溫和腐蝕性化學腐蝕。此外，這些技術不可避免地犧牲了大成品率、大密度、出色的一致性和顯著的透明度的器件的集成能力。這些問題已經通過引入本質上可拉伸的材料得到了解決。4）創建高密度器件陣列或矩陣需要創建靈活的電極測量方法和低成本的圖案化。在過去的十年里，在發展可伸縮導體的微制造技術方面取得了長足的進步。除了更專注于可拉伸導體的創新方法外，這些制造技術還包括從傳統微制造方法改進而來的方法，如光刻、3D打印和噴墨打印。圖案化工藝將是實現大面積可穿戴電子產品大規模添加劑圖案化的關鍵，這些可穿戴電子產品既環保又便宜。用于制造電子設備的圖案化方法可以分為兩類：接觸式方法(轉印)和非接觸式方法(3D打印、噴墨打印和噴墨打印)。
Liangjie Wang, et al, Stretchable conductors for stretchable field-effect transistors and functional circuits, Chem. Soc. Rev., 2023https://doi.org/10.1039/d2cs00837h
6. Nature Commun.：用于敏感汗液傳感中抗壞血酸靶向識別的天然模擬氧化銅-有機骨架
汗液傳感器通過動態監測生化標記物來檢測個體的生理狀態，在個性化醫療保健中發揮著重要作用。對靶生物分子的特異性反應通常依賴于天然的氧化物酶，但它容易受到外界的干擾。近日，華中科技大學夏寶玉教授，Hongfang Liu定制了一種模擬抗壞血酸氧化酶的MOF HTSTAM-17-OET，用于選擇性地感知汗液中的抗壞血酸。1）該微濾器能特異地捕獲汗液生物分子中的抗壞血酸和電氧化，在酸性和堿性汗液中的靈敏度分別為0.18和0.48 mA cm?2 mm?1。2）具有高親和力的銅槳輪上的色氨酸/組氨酸通過多個氫鍵相互作用選擇性地識別抗壞血酸，決定了特定和靶向的識別行為。3）HT-STAM-17-OET的電氧化機理是電場觸發H2O的電離，生成帶正電的銅槳輪，具有很強的氧化能力。這項工作為MOF納米酶提供了汗液傳感器的特定性能，這可能會激發人們對模仿天然酶用于生物和醫療保健應用的重要理解。
Wang, Z., Huang, Y., Xu, K. et al. Natural oxidase-mimicking copper-organic frameworks for targeted identification of ascorbate in sensitive sweat sensing. Nat Commun 14, 69 (2023).DOI：10.1038/s41467-022-35721-4https://doi.org/10.1038/s41467-022-35721-4
7. JACS：芳臂吩嗪類發光材料中聚集效應對多性能改善的影響
聚集體科學的概念被提出來解釋伴隨著聚集體產生的材料性能的變化，但關于聚集體引發的一類材料的多功能改進的報道很少。近日，香港中文大學唐本忠院士，華南理工大學Zhiming Wang首次報道了一類基于5，10-二芳基吩嗪(DPZ)衍生物的新型多功能聚集誘導發射(AIE)發光體，具有全波長發射。1）有趣的是，多種性質，如熒光強度、自由基和I型活性氧物種(ROS)的效率，可以從單分子水平同時激活到聚集態。2）在充分的性能表征的基礎上，詳細討論了這種多重性能改進的機理，一些新制備的抗原在光動力學治療中對癌細胞表現出毒性。本工作系統地論證了聚集體對改善材料多功能的積極作用，以期推動聚集體科學理論在多功能材料設計中的發展。
Qing Wan, et al, Aggregation Effect on Multiperformance Improvement in Aryl-Armed Phenazine-Based Emitters, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.2c09210https://doi.org/10.1021/jacs.2c09210
8. EES：陽離子超結構有序化對O2型富鋰層狀氧化物氧氧化還原穩定性的影響
典型的具有氧氧化還原能力的層狀氧化物在過渡金屬層中含有額外的鋰離子，其與氧的局部配位是觸發氧氧化還原活性的關鍵。這些額外的鋰離子可以形成獨特的陽離子構型，如蜂窩狀或帶狀有序，這取決于過渡金屬或摻雜劑的種類和整體組成。近日，首爾大學Kisuk Kang證明了這種超結構有序的存在是確保O2型富鋰層狀氧化物中氧氧化還原活性的長期穩定性的重要條件，最近已被證明在結構上對電壓衰減問題是穩定的。1）結果表明，Co3+等價陽離子取代造成的超結構有序性喪失，使得層狀結構在反復循環過程中更容易發生面內和面外過渡金屬的遷移，從而促使O2類層狀氧化物的氧氧化還原活性逐漸衰減。2）另一方面，Ni2+取代有助于保持超結構陽離子有序性，并能夠保持初始高壓氧氧化還原活性(~3.4 V vs Li/Li+)和高放電容量(~239 mAh g?1)。3）研究人員進一步闡明了取代基的類型和陽離子有序性對富鋰電極宏觀脫鋰/嵌鋰動力學和功率能力的影響。這些發現表明了富鋰層狀氧化物的初始陽離子構型對于氧氧化還原穩定性的重要性，從而為富鋰層狀氧化物的組成工程提供了指導，以實現穩定和可逆的氧氧化還原活性。
Donggun Eum, et al, Effects of cation superstructure ordering on oxygen redox stability in O2-type lithium-rich layered oxides, Energy Environ. Sci., 2023https://doi.org/10.1039/D2EE03527H
9. EES：陰離子表面活性劑誘導水平生長的無枝晶鋅負極用于高穩定性水系鋅離子軟包電池
水系鋅離子電池因其固有的安全性和較高的理論容量而備受關注，但由于嚴重的副反應和鋅枝晶的生長，電池的壽命仍然有限。解決這些問題的一種常見策略是使用特定的電解液添加劑來調節溶劑化結構，以實現擇優的鋅(002)取向。近日，中山大學王成新教授，Gongzheng Yang引入了一種陰離子表面活性劑3，3‘-二硫代二丙磺酸鈉(SPS)作為一種新型的電解液添加劑，與傳統的表面活性劑不同的是，它對溶劑化結構的影響可以忽略不計。1）第一性原理計算表明，SPS陰離子傾向于吸附在其他晶面上，而不是(002)面，有效地限制了鋅在(002)晶面上的電沉積。采用實時原位電化學原子力顯微鏡對鋅的電沉積行為進行了表征。在SPS添加劑的輔助下，表面腐蝕、析氫和枝晶生長得到顯著抑制。2）結果，使用面積為3×5 cm2的Zn||Zn對稱軟包電池，而不是通常使用的硬幣電池，成功地實現了超過12000 mAh cm?2的驚人的高累積容量；這表明了本系統在實際應用中的巨大潛力。進一步組裝了由V2O5·H2O正極和鋅負極組成的鋅離子電池，其面積容量高達約2 mAh cm?2，200次循環后容量保持率達82.8%，這些性能優于以往報道的大多數水基鋅離子電池。
Yuexing Lin, et al, Dendrite-Free Zn Anode Enabled by Anionic Surfactant-Induced Horizontal Growth for Highly-Stable Aqueous Zn-Ion Pouch Cells, Energy Environ. Sci., 2023https://doi.org/10.1039/D2EE03528F
10. EES：彈性界面相在鈉金屬負極中抑制析氣和促進均勻電鍍的作用
以乙醚為溶劑的電解液在鈉電池陽極上表現出優異的性能，超過了類似鋰離子電池通常使用的碳酸鹽電解液。揭示促進乙醚電解液如此高性能的機理，并反過來診斷碳酸鹽電解液循環不良的原因，對于指導優化電解液的設計以促進完全可逆鈉循環至關重要。性能差異的一個重要原因被認為是乙醚衍生的固體電解質界面(SEI)層的彈性增強，然而，關于這如何轉化為改善循環陽極微觀動力學的實驗演示仍鮮有人探索。近日，牛津大學Peter G. Bruce，華威大學Alex W. Robertson揭示了這種更具彈性的SEI如何通過使用操作型電化學透射電子顯微鏡(TEM)實時成像循環電極-電解液界面來防止金屬負極界面上的氣體析出。1）透射電子顯微鏡成像的高空間分辨率揭示了在碳酸鹽電解液中鈉的電溶出過程中界面上快速形成氣泡的現象，這是在高性能的乙醚電解液中沒有觀察到的現象，它阻礙了完全的鈉溶出并導致SEI從電極上剝離。因此，這種非共形和僵硬的SEI必須不斷地改革，導致鈉流失到SEI形成的增加，這一點得到了質譜學測量的支持。2）彈性較強的乙醚界面能更好地保持與電極的一致性，防止氣體生成，有利于平板電鍍。研究工作說明了為什么彈性和柔性界面相對于獲得高性能的鈉負極是重要的。
Chen Gong, et al, The role of an elastic interphase in suppressing gas evolution and promoting uniform electroplating in sodium metal anodes, Energy Environ. Sci., 2023https://doi.org/10.1039/D2EE02606F
11. AM: 光氧化還原促進缺陷Zn3In2S6上二氫異喹啉和H2O2的共生成
以低成本和環境友好方式生產過氧化氫（H2O2）最可持續和最有前景的方法之一是光合作用，然而，光合作用存在載體利用率低和H2O2生產率低的問題。雖然添加異丙醇或乙醇等質子供體可以增加H2O2的產量，但是將不可避免地提高成本，并同時浪費空穴（h+）的氧化能力。近日，中國科學院施劍林院士、華東師范大學陳立松利用光氧化還原促進缺陷Zn3In2S6上二氫異喹啉和H2O2的共生成。1) 作為獨特質子供體的四氫異喹啉（THQs）可用于選擇性半脫氫反應，從而生成高價值的二氫異喹啉(DHIQs)，同時，在雙功能Zn3In2S6光催化劑的光催化下，通過在一個光氧化反應中耦合可以促進H2O2的生成。2) 適當缺陷的Zn3In2S6在可見光（λ≥400nm）下分別以66.4和62.1mmol h?1g?1的高速率生產H2O2和DHIQ。此外，光催化氧化還原反應機理表明H2O2可以通過多種途徑生成，從而突出了ROS（·O2?和1O2）、h+和質子供體之間的協同效應，而這在先前的研究中往往被忽略。
Luo Juanjuan, et al. Photoredox-promoted co-production of dihydroisoquinoline and H2O2 over defective Zn3In2S6 Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202210110https://doi.org/10.1002/adma.202210110
12. Anal. Chem.：利用近紅外熒光探針對細胞鐵死亡過程中的線粒體HClO進行超分辨率成像
鐵死亡在生理病理過程中具有重要意義，與多種炎癥相關疾病、心血管疾病和癌癥都有關聯。此外，鐵死亡也會引起線粒體活性氧(ROS)的異常變化。次氯酸(HClO)一種是典型的ROS。因此，有必要在亞細胞水平上研究鐵死亡過程中線粒體形態與HClO變化之間的關系。基于N,N-二甲基硫代氨基甲酸酯部分的特異性氧化裂解，南京大學何衛江教授、郭子建院士和陳韻聰副教授開發了能夠用于快速檢測線粒體HClO的近紅外激發/發射熒光探針HD-Br-1。1）實驗通過利用該探針和超分辨率成像技術實現了對鐵死亡過程中線粒體HClO含量波動和線粒體形態變化的實時監測。此外，研究者也成功地將HD-Br-1應用于監測細胞鐵死亡過程中的外源性和內源性線粒體HClO和實現對腫瘤的可視化以與健康組織進行區分。2）綜上所述，HD-Br-1不僅可以為檢測癌細胞線粒體中的HClO提供一種有效的方法，也能夠為了解鐵死亡機制和實現對鐵死亡相關癌癥的早期診斷提供一個新的策略。
Hongbao Fang. et al. Super-Resolution Imaging of Mitochondrial HClO during Cell Ferroptosis Using a Near-Infrared Fluorescent Probe. Analytical Chemistry. 2022DOI: 10.1021/acs.analchem.2c03887https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.2c03887
