1. Science Robotics：四面體DNA框架納米機器！
仿生機器能夠以類似于頭足類動物的方式將機械驅動轉換為自適應著色，已經(jīng)在各種長度尺度上得到了廣泛的應用。在納米尺度上，非常需要一種具有自適應顏色的可變形納米機器，它可以感知和調節(jié)細胞或細胞內的相互作用。鑒于此，上海交通大學樊春海院士、左小磊、毛秀海等人報告了一種 DNA 框架納米機器 (DNA framework nanomachine, DFN) 的設計，它可以根據(jù)單個突觸小泡的 pH 值變化自主改變形狀，進而通過機械熒光驅動機制顯示自適應熒光顏色。為了構建 DFN，研究人員使用四面體 DNA 納米結構作為框架，將嵌入的 pH 響應 i-motif 序列與 F?rster 共振能量轉移對和靶向囊泡膜的親和膽固醇部分標記在一起。研究人員發(fā)現(xiàn)，由于尺寸排阻效應，被內吞的 DFN 被單獨困在活突觸細胞的單個內吞小泡中。DFN 的適應性熒光顯色能夠以連續(xù)的方式對靜息 pH 值進行單囊泡定量，從而可以長期跟蹤細胞內過程和細胞間通訊中的胞吐作用和融合動力學。鑒于 DFN 的精確可編程性，它們的大小和顏色適應囊泡腔環(huán)境為過程跟蹤突觸細胞囊泡融合的動力學提供了可行的解決方案。
Jiangbo Liu, et al. Mechano-fluorescence actuation in single synaptic vesicles with a DNA framework nanomachine. Science Robotics 2022.DOI: 10.1126/scirobotics.abq5151https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abq5151
2. Nature Synthesis：鎳催化未活化末端烯烴的加氫二聚
末端烯烴的位置選擇性均聚和交叉加氫二聚一直是有機合成中的一個長期挑戰(zhàn)。金屬氫化物催化的選擇性二聚、低聚或聚合方法通常局限于電子偏置或小烯烴底物。近日，上海大學龔和貴報道了鎳催化未活化末端烯烴的加氫二聚。1) 作者開發(fā)了一種鎳催化方案，該方案能夠使未活化的線性和空間擁擠的末端烯烴選擇性均聚和交叉二聚，并以良好的產率和高線性/支鏈選擇性合成線性烷基-烷基產物。該過程可以涵蓋一系列功能，包括雜原子、飽和雜環(huán)和生物活性基序。2) 作者使用共氧化劑CuBr2和二叔丁基過氧化物通過單電子轉移過程將二烷基Ni（II）中間體轉化為相應的Ni（III）物種。該氧化步驟避免了熱力學不穩(wěn)定的二烷基-Ni（II）中間體的分解，并通過還原消除Ni（III）絡合物促進了加氫二聚產物的形成。在沒有CuBr2的情況下，作者實現(xiàn)了高的支化選擇性，合成了難以以良好產率合成的甲基支化產物。
Li Cheng, et al. Nickel-catalysed hydrodimerization of unactivated terminal alkenes. Nature Synthesis 2023DOI: 10.1038/s44160-023-00239-0https://doi.org/10.1038/s44160-023-00239-0
3. Chem. Rev.: 用于電離輻射探測的鹵化物鈣鈦礦材料和器件的最新進展
電離輻射（如X射線和γ射線）已被廣泛研究并應用于醫(yī)學成像、射線無損檢測、核防御、國土安全和科學研究等各個領域。因此，利用基于高靈敏度和低成本的材料和裝置檢測這種高能輻射是非常重要的。近日，華中科技大學翟天佑、Li Yuan、美國西北大學Vinayak P. Dravid對于電離輻射探測的鹵化物鈣鈦礦材料和器件的最新進展進行了綜述研究。1) 由于與商用硅（Si）和非晶硒（a-Se）相比，鹵化物鈣鈦礦具有大的光吸收系數(shù)、大的電阻率、低的漏電流、高的遷移率以及合成和加工的簡單性，因此其實極具潛力的輻射檢測材料。作者對輻射檢測的材料開發(fā)和相應設備架構方面的當前進展進行了廣泛綜述。2) 作者討論了大量涉及有機-無機雜化、全無機、全有機鈣鈦礦和反鈣鈦礦結構的化合物特性，以及器件結構、性能和環(huán)境穩(wěn)定性方面的持續(xù)突破。作者專注于該領域過去幾年的關鍵進展，并為輻射檢測和成像應用的下一代材料和設備的開發(fā)提供了見解。
He Xiaoyu, et al. Recent Development of Halide Perovskite Materials and Devices for Ionizing Radiation Detection. Chem. Rev. 2023DOI: 10.1021/acs.chemrev.2c00404https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.2c00404
4. Chem. Rev.: 層狀結構各向異性金屬硫族化合物的合成、調制和應用
低對稱各向異性（1D和2D）金屬硫族化合物（MC）具有獨特的電子和催化特性，使其成為極具潛力的下一代電子學、光電子學、電化學儲能裝置和化學傳感裝置材料。近日，浦項科技大學Unyong Jeong全面綜述了各向異性硫族化合物的合成、機理理解、性質調制策略和應用方面的最新進展。1) 作者首先介紹了各向異性硫族化合物的基本晶體結構，然后介紹了一維和二維MC的獨特物理和化學特性。并總結了各向異性MC晶體的可控合成策略，以及列舉了溶液相合成、氣相合成和剝離方面的進展。此外，作者還討論了調節(jié)各向異性MC尺寸、相位、成分、缺陷和異質結構的幾種重要方法。2) 作者還概括了各向異性MC在電子、光電子器件、催化劑、電池、超級電容器、傳感平臺和熱電器件等應用領域的重大進展。最后，作者展望了各向異性MC的學術研究和實際工程中需要解決的未來機遇和挑戰(zhàn)。
Anupam Giri, et al. Layer-Structured Anisotropic Metal Chalcogenides: Recent Advances in Synthesis, Modulation, and Applications. Chem. Rev. 2023DOI: 10.1021/acs.chemrev.2c00455https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.2c00455
5. Joule: 碳水化合物逐步光催化分解為H2
利用太陽能進行生物質轉化可以生成綠色氫氣。而由于太陽光的間歇性特征和生物質C–C鍵的不完全降解，使得目前生物質光催化分解制氫效率有限，并且產量不穩(wěn)定。有鑒于此，中國科學院羅能超、Wang Feng、的里雅斯特大學Paolo Fornasiero將碳水化合物逐步光催化分解為H2。1) 作者優(yōu)先將碳水化合物轉化為適合運輸?shù)囊簯B(tài)氫載體LHCs，而LHCs由HCOOH和HCHO組成，從而繞過不易運輸?shù)娜毕荨ｋS后，作者將LHC完全分解并釋放H2和CO2。該逐步過程能夠完全切斷碳水化合物C–C鍵，并且每千克葡萄糖可以產生44克的H2。2) 在碳水化合物逐步分解為H2過程中，間歇太陽光提供光能和熱量，并在液流裝置中將葡萄糖碳分解為LHC。該工作通過實現(xiàn)生物質C–C鍵的完全斷裂來生成氫氣，并為光催化制氫提供了一個新的視角。
Puning Ren, et al. Stepwise photoassisted decomposition of carbohydrates to H2. Joule 2023DOI: 10.1016/j.joule.2023.01.002https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.01.002
6. EES: 電化學儲能器件中二維共價有機框架（2D COFs）的電荷和傳質機制
智能手機和電動汽車的發(fā)展需要具有更高的容量、更快的充電速度和更高的安全性的電化學儲能設備。而開發(fā)這些器件的關鍵是開發(fā)更好的電極和電解質材料。在過去幾年中，一種新型的有機材料——二維共價有機框架（2D COFs）引起了科研工作者越來越多的關注，并將其作為儲能裝置（如金屬離子電池、金屬電池和超級電容器）中的電極和電解質材料進行探索。近日，上海大學李浩源對電化學儲能器件中2D COFs的電荷和傳質機制進行了綜述研究。1) 2D COF的納米多孔結構及其可調的功能結構特征促進了電化學儲能材料的發(fā)展，而電化學儲能裝置的性能在很大程度上取決于兩個基本過程：電荷和物質（離子）傳輸。并且這兩種過程都攜帶電荷流，但它們具有不同的微觀機制。對這些過程的準確理解可以加速電化學儲能裝置中2D COF的開發(fā)進程。然而，2D COF上的電荷和物質傳輸機制過于復雜。2) 作者對該領域的最新研究進展進行了綜述，并對用于能量存儲應用的2D COF中電荷和物質傳輸?shù)幕疽蛩剡M行了概述。還討論了用于能量存儲設備的2D COF的應用路徑。該綜述將為科研工作者對2D COF和電化學儲能應用研究指明了方向。
Zhang Hanyin, et al. Charge and Mass Transport Mechanisms in Two-Dimensional Covalent Organic Frameworks (2D COFs) for Electrochemical Energy Storage Devices. EES 2023https://doi.org/10.1039/D2EE02742A
7. AM: 強質子吸附鈷基電催化劑實現(xiàn)高活性和穩(wěn)定的中性電解海水
直接中性電解海水以產生氫氣是儲存可再生能源的一種極具潛力的方法。然而，由于陽極析氯反應和析氧反應（OER）之間的競爭關系，使得直接電解海水的電流密度低和操作穩(wěn)定性差。因此，探索具有OER過電位低于次氯酸鹽形成過電位（～490 mV）的催化劑對于抑制氯化物析出和促進電解海水至關重要。近日，多倫多大學Edward H. Sargent院士、天津大學Liang Hongyan利用強質子吸附鈷基電催化劑實現(xiàn)高活性和穩(wěn)定的中性電解海水。1) 作者報道了一種質子吸附促進策略，其以提高OER速率，從而促進和穩(wěn)定中性電解海水。作者報道的鈀摻雜氧化鈷（Co3-xPdxO4）催化劑是強質子吸附（SPA）材料。在中性模擬海水中，該催化劑在10mA/cm2下的OER過電勢為370 mV，超過Co3O4的70 mV過電位。2) Co3-xPdxO4催化劑在200mA/cm2下具有450小時的穩(wěn)定催化性能，并在中性海水中的1 A/cm2電流密度下具有20小時的穩(wěn)定性能。實驗研究和理論計算表明，SPA陽離子的加入加速了中性OER過程中的速率控制步驟，而通過對照研究排除了其具有額外OER位點的因素。
Wang Ning, et al. Strong-Proton-Adsorption Co-based Electrocatalysts Achieve Active and Stable Neutral Seawater Splitting. Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202210057https://doi.org/10.1002/adma.202210057
8. Angew: 用于水性鋅離子電池的非晶態(tài)異質界面氧化釩
可充電水性Zn-VOx電池在大規(guī)模儲能應用中備受關注。然而，其緩慢的Zn2+擴散動力學和模糊的結構-性質關系始終限制著電池巨大潛力的實現(xiàn)。近日，東北大學Song Yu通過電沉積合成了具有高度無序結構的氧化釩納米帶（VO-E）。1) 該電極具有高容量（約5mAh cm-2、516mAh g-1）、良好的速率和循環(huán)性能。通過對其進行詳細的結構分析表明，VO-E由集成的非晶-晶體納米疇組成，并在體電極中形成了高效的異質界面網(wǎng)絡，使其具有良好的電化學特性。2) 理論計算表明，與非晶和晶體對應物相比，非晶-晶體異質結構具有良好的陽離子吸附和較低的離子擴散能壘，從而加速了電極的電荷載流子遷移率和電化學活性。此外，非晶-晶體界面網(wǎng)絡在VO-E中的重要作用將促進更多電化學儲能系統(tǒng)的發(fā)展，如超級電容器和鋰離子電池。
Zhihui Wang, et al. Vanadium oxides with amorphous-crystalline heterointerface network for aqueous zinc-ion batteries Angew. Chem. Int. Ed. 2023DOI: 10.1002/anie.202216290https://doi.org/10.1002/anie.202216290
9. AFM：基于天然皮膚的機械堅固透明有機水凝膠電子皮膚
電子皮膚（e-skin）在機械上與人體皮膚兼容，被視為非侵入式人機交互和可穿戴設備的理想電子設備。為了完全模擬人類皮膚，電子皮膚應具有可靠的機械財產，能夠抵抗熱、冷、干燥和細菌等外部環(huán)境因素，同時感知溫度、濕度和應變等多種外部刺激。鑒于此，陜西科技大學劉新華、王學川和四川大學郭俊凌等人通過在甘油/水二元溶劑中整合甜菜堿、銀納米顆粒和氯化鈉，對透明、機械堅固、環(huán)境穩(wěn)定、多功能的天然皮膚衍生有機水凝膠（NSD凝膠）進行納米工程化。1）透明NSD-Gel電子皮膚具有出色的拉伸強度（7.33 MPa）、抗穿刺性、保濕性、自我再生和抗菌性能。此外，NSD凝膠電子皮膚具有增強的耐寒/耐熱性和刺激響應特性，能夠有效地感知環(huán)境溫度和濕度變化以及人體生理運動信號。2）體外和體內實驗表明，即使在極端惡劣的環(huán)境中（?196°C至100°C），NSD凝膠電子皮膚也具有理想的生物兼容性和組織保護特性。NSD凝膠電子皮膚在多維可穿戴電子設備、人機界面和人工智能方面具有巨大的應用潛力，為開發(fā)具有按需財產的高性能電子皮膚創(chuàng)造了一個通用平臺。
Bai, Z., et al., Mechanically Robust and Transparent Organohydrogel-Based E-Skin Nanoengineered from Natural Skin. Adv. Funct. Mater. 2023, 2212856.https://doi.org/10.1002/adfm.202212856
10. AFM：基于液晶聚合物/聚氨酯網(wǎng)絡的光響應可編程形狀記憶軟致動器
液晶聚合物（Liquid crystalline polymers, LCP），尤其是液晶彈性體（liquid crystalline elastomers，LCE）可以產生超高的形狀變化幅度，但機械強度較低。盡管已經(jīng)嘗試了一些嘗試來提高 LCE 的機械性能，但仍然存在制造復雜和驅動溫度高等局限性。鑒于此，首都醫(yī)科大學朱思泉、于湛和北京大學蘭若塵等人報道了一種通過將聚氨酯(PU)共價交聯(lián)到LCP網(wǎng)絡 (PULCN) 中來制造光驅動致動器的通用方法。1）這種新方案有別于以往的互穿網(wǎng)絡策略，本研究利用氫鍵和共價鍵來改善非液晶PU和LCP材料的混溶性，增強復合體系的穩(wěn)定性。 這種材料不僅具有 PU 的形狀記憶特性，而且顯示出 LCP 的形狀變化行為。 在相變溫度下收縮率為 20%，所制備的材料達到了 20 MPa 的最大機械強度，高于傳統(tǒng)的 LCP。2）同時，通過構建跨薄膜厚度的交聯(lián)密度梯度，所得薄膜顯示出多樣化和可編程的初始形狀。通過將PULCN與近紅外光響應聚多巴胺集成，實現(xiàn)了局部和順序光控制。這項研究可能為制造可編程和機械堅固的光驅動軟致動器提供一條新途徑。
Song, C., et al., Light-Responsive Programmable Shape-Memory Soft Actuator Based on Liquid Crystalline Polymer/Polyurethane Network. Adv. Funct. Mater. 2023, 2213771.https://doi.org/10.1002/adfm.202213771
11. Nano Today：手風琴啟發(fā)的平行組裝摩擦電納米發(fā)電機：用于有效的生物力學能量收集和音樂響應
從人體運動中獲取生物力學能量是電化學電源（如便攜式電子設備的電池）的一個有前途的補充。于此，北京化工大學張立群院士和中科院納米能源所曹霞等研究人員從手風琴的結構出發(fā)，提出了一種陣列并聯(lián)組裝摩擦電納米發(fā)電機（PS-TENG）。1）設計的TENG通過手部運動產生可持續(xù)的電力，顯著提高了電氣化效率和可靠性。在相同的操作條件下，平行組裝的TENG（PS TENG）的輸出與激勵頻率和往復距離呈正相關，比串聯(lián)電極的TENG高2.8倍。2）此外，基于PS的TENG可以用作智能家居應用的自供電傳感器。這樣的設計促進了TENG在為便攜式電子設備供電方面的應用。
Linan Feng, et al. Accordion-inspired parallelly assembled triboelectric nanogenerator: For efficient biomechanical energy harvesting and music responding. Nano Today 2023.https://doi.org/10.1016/j.nantod.2023.101760
12. Biomaterials：可生物降解的二氧化硅納米膠囊通過核靶向遞送天然蛋白質以用于癌癥治療
細胞核是許多治療藥物的重要亞細胞器靶點。盡管已有研究開發(fā)了多種基于納米材料的遞送策略以促進對小分子藥物的核靶向遞送，但目前還很少有遞送外源性天然蛋白質的方法。有鑒于此，南京工業(yè)大學黃維院士、李林教授和新加坡國立大學Shao Q. Yao設計了一種方便可靠的新方法，即使用表面修飾了不同核定位信號(NLS)肽的可生物降解二氧化硅納米膠囊(BSNPs)以有效地對天然蛋白質/抗體進行核靶向遞送。1）研究發(fā)現(xiàn)，當通過內吞作用進入哺乳動物細胞后，該納米膠囊(protein@BSNP-NLS)可在胞內體溶解肽(即L17E)的幫助下有效地從內溶酶體囊泡中逃逸，并在細胞核中積累和釋放具有生物活性的囊泡蛋白。2）經(jīng)HeLa細胞膜包裹后，DNase@BSNP-NLS/L17E-m可在腫瘤異種移植小鼠模型中向癌細胞的細胞核遞送功能蛋白。研究者也對該納米膠囊的體內外抗腫瘤性能（如長血液循環(huán)時間和有效的腫瘤生長抑制等）進行了評價，充分證明了該核靶向、細胞膜隱形的BSNPs (DNase@BSNP-NLS/L17E-M)平臺能夠作為一種治療核相關疾病的有效方法。
Wei Du. et al. Biodegradable Silica Nanocapsules Enable Efficient Nuclear-Targeted Delivery of Native Proteins for Cancer Therapy. Biomaterials. 2023https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014296122300008X
