1. Nature Review Chemistry: 無定形配位聚合物和金屬有機框架的直接合成
配位聚合物（CP）及其子集金屬-有機骨架（MOF）具有多孔結構和混合物理化學特性，可用于多種應用。近日，墨爾本大學Frank Caruso綜述研究了無定形配位聚合物和金屬有機框架的直接合成。1)迄今為止，盡管結晶CP和MOF受到了廣泛關注，但它們的非晶狀態也越來越受到關注，因為它們可以在溫和的條件下直接合成。直接合成的非晶CP（aCP）可以由比其晶體和晶體衍生對應物更廣泛的金屬和配體構成。2) 直接合成的非晶CP具有許多獨特的材料特性，例如更高的機械穩定性、更高的穩定性和更好的加工性。作者綜述研究了直接合成aCP和非晶MOF的方法，以及它們的特性和表征途徑，并對直接合成aCPs的機遇進行了展望。
Zhixing Lin, et al. Direct synthesis of amorphous coordination polymers and metal–organic frameworks. Nature Review Chemistry 2023DOI: 10.1038/s41570-023-00474-1https://doi.org/10.1038/s41570-023-00474-1
2. Nature Catalysis: 單分子電導捕獲甲酸脫氫酶的催化循環
了解酶促反應的機理和動力學對生命科學和生物工程的研究至關重要。近日，廈門大學Hong Wenjing、Fang Baishan、Wang Binju報道了單分子電導捕獲甲酸脫氫酶的催化循環。1) 作者使用掃描隧道顯微鏡斷裂連接技術，通過其特征電導來區分甲酸脫氫酶催化循環中的不同反應狀態，并進一步利用這些電導作為標記物來監測來自波氏假絲酵母的甲酸脫氫酶催化機制。結合多尺度模擬，作者證明了在甲酸脫氫酶催化循環過程中，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）的結合還原形式通過原位氫化物轉移反應直接轉化為煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）。2) 這種轉化不是通過傳統Theorell–Chance機制中調用脫輔酶狀態進行的。該工作為甲酸脫氫酶的催化機制提供了新的見解，并突出了單分子技術在揭示NADH/NAD+依賴性氧化還原酶催化機制方面的潛力。
Aihui Zhang, et al. Catalytic cycle of formate dehydrogenase captured by single-molecule conductance. Nature Catalysis 2023DOI: 10.1038/s41929-023-00928-1https://doi.org/10.1038/s41929-023-00928-1
3. Nature Commun.：超低空間串擾可拉伸壓力傳感器陣列的微籠結構定位應變
具有高空間分辨率的觸覺傳感器是制造大規模柔性電子產品的關鍵，低串擾傳感器陣列結合先進的數據分析有助于提高檢測精度。在這里，中國科學院北京納米能源與納米系統研究所的Junyi Zhai展示了光網狀應變定位薄膜(prslPDMS)來制備超低串擾傳感器陣列，它形成了一個微籠結構，與傳統柔性電子器件相比，像素變形溢出減少了90.3%。1）值得注意的是，prslPDMS作為粘附層，并為壓力傳感提供間隔。因此，該傳感器具有足夠的壓力分辨率，即使在彎曲情況下也能檢測1g的重量，并且可以監測不同狀態下的人體脈搏或分析抓取姿勢。2）實驗表明，該傳感器陣列無需復雜的數據處理，即可獲得清晰的壓力成像和超低的串擾(33.41 dB)，在精確觸覺檢測方面具有廣闊的應用前景。
Zhang, Y., Lu, Q., He, J. et al. Localizing strain via micro-cage structure for stretchable pressure sensor arrays with ultralow spatial crosstalk. Nat Commun 14, 1252 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-36885-3https://doi.org/10.1038/s41467-023-36885-3
4. Nature Commun.：部分互變制備可調雜化沸石
沸石互變是一種廣泛使用的策略，它在某些沸石的合成中具有獨特的優勢。近日，阿利坎特大學Javier García-Martínez和Noemi Linares通過使用長鏈季胺作為結構導向劑和致孔劑，獲得了優質催化劑，由于它們的結構由不同類型沸石的構建單元組成，研究人員將其命名為混合沸石。1）這些材料的性質可以方便地調整，并且可以通過在不同時間停止相互轉化來優化它們的催化性能。2）對于裂解1，3，5-三異丙苯，由FAU和MFI單元制成的雜化沸石對目標產物1，3-二異丙苯的選擇性比商業FAU提高了5倍，在恒定選擇性下的轉化率比MFI沸石提高了7倍。
Mendoza-Castro, M.J., Qie, Z., Fan, X. et al. Tunable hybrid zeolites prepared by partial interconversion. Nat Commun 14, 1256 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-36502-3https://doi.org/10.1038/s41467-023-36502-3
5. Nature Communication：具有Ir/IrOx電子傳輸層的有機太陽能電池壽命超過10000小時
有機太陽能電池的穩定性是促進其實際應用的關鍵問題。近日，國家納米科學中心周惠瓊報道了具有Ir/IrOx電子傳輸層的有機太陽能電池壽命超過10000小時。1) 作者發現Ir/IrOx電子傳輸層增強了有機太陽能電池的器件性能，這得益于其合適的功函數和納米尺度表面能量的非均勻分布。值得注意的是，基于Ir/IrOx的器件在貨架儲存條件下表現出優異的穩定性（T80?=?56696?h） ，熱老化（T70?=?13920?h） 和最大功率點跟蹤（T80?=?1058?h）性能 。2) 這歸因于其光活性層的穩定形態，并且由于供體和受體的優化分子分布以及基于Ir/IrOx的器件中不存在光催化，這有助于保持老化器件中改進的電荷提取和抑制的電荷復合。該工作為穩定的有機太陽能電池提供了可靠和有效的電子傳輸材料。
Yanxun Li, et al. Lifetime over 10000 hours for organic solar cells with Ir/IrOx electron-transporting layer. Nature Communication 2023DOI: 10.1038/s41467-023-36937-8https://doi.org/10.1038/s41467-023-36937-8
6. Nature Commun.：一氧化氮驅動的趨化納米馬達用于增強膠質母細胞瘤的免疫治療
膠質母細胞瘤免疫治療所面臨的主要挑戰之一是藥物不能準確地靶向腫瘤部位和適當地激活復雜的免疫反應。有鑒于此，南京師范大學萬密密教授、沈健教授和毛春教授設計并制備了一種負載腦內皮細胞靶向劑血管內皮素-2和抗腫瘤藥物(線粒體靶向劑三苯基膦修飾的氯尼達明, TLND)的趨化納米馬達。1）在膠質母細胞瘤微環境中特異性高表達的活性氧和誘導型一氧化氮合酶(ROS/iNOS)能夠作為趨化劑以誘導納米馬達的趨化行為。基于此，研究者提出了一種精確的腦內皮細胞-腫瘤細胞-線粒體靶向策略。2）實驗結果表明，釋放的NO和TLND可通過觸發腫瘤免疫原性細胞死亡、誘導樹突狀細胞成熟、促進細胞毒性T細胞浸潤和調節腫瘤微環境等多個步驟調節免疫循環，增強免疫治療效果。綜上所述，該研究設計的治療策略可形成有效的免疫記憶效應，防止腫瘤轉移和復發。
Huan Chen. et al. A nitric-oxide driven chemotactic nanomotor for enhanced immunotherapy of glioblastoma. Nature Communications. 2023https://www.nature.com/articles/s41467-022-35709-0
7. JACS：ITO 負載的亞納米 Ptn 團簇在全原子利用下的電催化析氫：由流動 Pt 氫化物物種控制的高尺寸依賴性活性
析氫反應 (HER) 是能量轉換和儲存的主要過程，激發了人們對提高電解槽成本效益的極大興趣。為了降低電催化劑的高昂成本，目前電催化劑由Pt和Ir等昂貴的金屬制成，因此貴金屬濃度必須降低。近日，猶他大學Scott L. Anderson，加州大學洛杉磯分校Philippe Sautet結合密度泛函理論 (DFT) 和沉積在氧化銦錫 (ITO) 電極上的原子尺寸選擇的Ptn簇實驗，用于檢查施加電位和 Ptn 尺寸對Ptn(n=1、4、7 和 8)電催化HER活性的影響。1）研究發現，ITO上孤立的Pt原子的活性可以忽略不計，隨著Ptn尺寸的增加而迅速增加，使得Pt7/ITO和Pt8/ITO與多晶Pt表面層中的原子相比，每個Pt原子的活性大約翻倍。2）DFT 和實驗都發現，氫欠電位沉積 (Hupd) 導致Ptn/ITO（n = 4、7 和 8）在 HER 閾值電位下吸附～2H 原子/Pt 原。大約相當于鉑塊體或納米顆粒的Hupd的兩倍。因此，電催化條件下的簇催化劑最好描述為 Pt 氫化物化合物，與金屬Pt簇明顯不同。Pt1/ITO是個例外，在 HER 閾值電位下的 H 吸附在能量上是不利的。3）該理論將全局優化與潛在影響的大規范方法相結合，揭示了幾個亞穩結構對 HER 有貢獻的事實，并隨著應用的潛力而變化。因此，關鍵是要包括能量可及的 PtnHx/ITO 結構的整體反應，以正確預測活性與Ptn大小和應用潛力。
Simran Kumari, et al, Electrocatalytic Hydrogen Evolution at Full Atomic Utilization over ITO-Supported Sub-nano-Ptn Clusters: High, Size-Dependent Activity Controlled by Fluxional Pt Hydride Species, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.2c13063https://doi.org/10.1021/jacs.2c13063
8. JACS：VEGF分泌驅動的腫瘤細胞選擇性膜受體聚集以用于體內治療
使細胞膜受體聚集能夠調節細胞的行為。盡管受體聚集方案已在癌癥治療領域中得到廣泛應用，但如何在對正常細胞影響不大的情況下選擇性地對癌細胞進行受體聚集仍然是一個很大的挑戰。有鑒于此，南京大學劉穎教授設計了一種針對CD20、可選擇性調控Raji細胞受體聚集(SMARC)策略，該策略是由Raji細胞的內源性分泌所驅動的。1）實驗將具有重復發夾結構單元的可伸縮型DNA納米串錨定在細胞膜CD20上，其能夠響應Raji細胞分泌的血管內皮生長因子(VEGF)而發生收縮，使得CD20受體發生聚集。研究發現，DNA納米線的收縮可通過VEGF放大器(包括DNA循環反應)來被加強，以持續觸發DNA納米線中的發夾結構單元的折疊。2）實驗結果表明，SMARC策略對Raji細胞具有選擇性和高效的促凋亡作用，且對正常B細胞干擾小，可實現良好的體內治療效果。綜上所述，該研究為癌癥精準治療提供了一種極具發展前景的新工具。
Shiyi Bi. et al. Cancer Cell-Selective Membrane Receptor Clustering Driven by VEGF Secretion for In Vivo Therapy. Journal of the American Chemical Society. 2023DOI: 10.1021/jacs.2c10428https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c10428
9. JACS：廢舊鋰離子電池正極直接再生表面結構的拓撲轉變
回收廢舊鋰離子電池已成為解決資源短缺和潛在環境污染問題的重要途徑，然而，廢舊LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（NCM523）陰極的直接再循環仍然具有挑戰性，尤其是會導致再生陰極具有較差的容量和循環性能。鑒于此，來自清華深圳國際研究生院和清華伯克利深圳學院（TBSI）的Guangmin Zhou和上海交通大學Zheng Liang等人提出了穩定的巖鹽/尖晶石相的拓撲結構轉變為Ni0.5Co0.2Mn0.3（OH）2，然后再生NCM523陰極。1) 該研究發現，在通道中（一個八面體位置到另一個八面的體位置，通過一個四面體中間物），Li+更容易傳輸，且靜電排斥減弱，從而發生具有低遷移勢壘的拓撲再硫化反應，因此可以大大改善了再生過程中的鋰補充；2) 此外，該研究所提出的方法可以擴展到修復廢舊NCM523、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2和廢LiCoO2陰極，其再生后的電化學性能可與商業化原始陰極相當，這一工作通過修改Li+傳輸通道，成功證實了再生過程中的快速拓撲再硫化過程，為廢舊LIB陰極的再生提供了新的策略。
G.M. Zhou, et al. Topotactic Transformation of Surface Structure Enabling Direct Regeneration of Spent Lithium-Ion Battery Cathodes. J. Am. Chem. Soc. (2023).DOI: 10.1021/jacs.2c13151https://doi.org/10.1021/jacs.2c13151
10. AM: 用于高性能膠體量子點太陽能電池的開殼雙自由基敏化電子傳輸層
氧化鋅 (ZnO) 納米粒子 (NPs) 是光電器件中優異的電子傳輸層 (ETL)。然而，ZnO NPs 的固有表面缺陷很容易導致載流子的嚴重表面復合。因此，探索 ZnO NPs 的有效鈍化方法對于最大化器件性能至關重要。近日，蘇州大學馬萬里和Zeke Liu、華南理工大學Li Yuan報道了用于高性能膠體量子點太陽能電池的開殼雙自由基敏化電子傳輸層。1) 作者探索了一種混合策略，即通過結合穩定的有機開殼供體-受體型雙自由基來提高 ZnO ETL 的性能。雙自由基分子的高給電子特性可以有效地鈍化深能級陷阱態，提高 ZnO NP 薄膜的導電性。自由基策略的獨特優勢在于其鈍化效果與自由基分子的給電子能力高度相關，可以通過分子化學結構的合理設計進行精確控制。2) 通過將鈍化良好的 ZnO ETL 應用于硫化鉛 (PbS) 膠體量子點 (CQD) 太陽能電池中，使其功率轉換效率 (PCE) 達到 13.54%。更重要的是，作為一項概念驗證研究，該工作將激發對使用自由基分子構建高效溶液處理光電器件的一般策略探索。
Shiwen Fang, et al. Open-shell Diradical-sensitized Electron Transport Layer for High-Performance Colloidal Quantum Dot Solar Cells. Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202212184https://doi.org/10.1002/adma.202212184
11. AM：用于超高 CO2 轉化的能帶位置無關壓電電催化
壓電催化作為一種新興的機械-化學能量轉換技術，在過去十年中開啟了多種創新機會并引起了極大的興趣。然而，壓電電催化中的兩種潛在機制，即屏蔽電荷效應和能帶理論，通常在大多數壓電材料中共存，使得其基本機制仍然存在爭議。在這里，重慶大學Xiaoyuan Zhou，Li-Yong Gan，Guang Han首次通過使用MoS2納米薄片作為演示的窄帶隙壓電電催化劑策略來區分壓電電催化CO2還原反應(PECRR)的兩種機制。1）導帶為-0.12 eV的MoS2納米薄片不滿足-0.53 eV的CO2到CO氧化還原電位，但它們在PECRR中實現了~ 543.1 μmol·g-1·h-1的超高CO產率。2）研究人員通過理論研究和壓電光催化實驗的組合分析驗證了 CO2-to-CO 勢能在振動下的能帶位置偏移仍然不令人滿意，進一步表明壓電電催化的機制與能帶位置無關。此外，MoS2納米薄片在振動下表現出意想不到的強烈“呼吸”效應，能夠實現肉眼可見的CO2氣體吸入，獨立實現從CO2捕獲到轉化的完整碳循環鏈。 此外，研究人員通過自行設計的原位反應池揭示了PECRR 中的 CO2 吸入和轉化過程。這項工作為壓電電催化的基本機制和表面反應演變帶來了新的見解。
Jiangping Ma, et al, Band position-independent piezo-electrocatalysis for ultrahigh CO2 conversion, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202300027https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202300027
12. AFM：用于彩色人工肌肉和運動濕度傳感器皮膚的膽甾醇液晶聚合物涂層與磁性復合材料集成
結構彩色膽甾醇對外部刺激表現出令人印象深刻的敏感性，導致在電/機械變色裝置中的應用。然而，基于膽固醇的結構彩色致動器的平面外驅動以及與其他刺激的集成仍然不發達。鑒于此，馬克斯普朗克智能系統研究所Metin Sitti等人使用濕度響應膽甾醇液晶網絡（CLCN）和磁性復合材料開發了彩色致動器和運動濕度傳感器。開發的彩色致動器可以表現出協同的平面外形狀變形和顏色變化，以響應濕度，CLCN作為彩色人工肌肉。通過與磁控制的集成，運動傳感器可以借助摩擦力導航到開放和受限空間，以檢測局部相對濕度。膽甾型磁致動器的多刺激驅動的集成將拓展用于受限空間的結構彩色致動器和運動傳感器的研究前沿。
Feng, W., et al., Cholesteric Liquid Crystal Polymeric Coatings for Colorful Artificial Muscles and Motile Humidity Sensor Skin Integrated with Magnetic Composites. Adv. Funct. Mater. 2023, 2300731.https://doi.org/10.1002/adfm.202300731
