1. Nature Chemistry: 一種由定向環組成的鏈狀結構具有非手性拓撲結構
由兩個互鎖環組成的鏈烯分子具有獨特的拓撲結構，而鏈烯是其分離環的拓撲異構體，但如果其沒有斷鍵，環就不能斷開。如果兩個環都具有原子序列賦予的方向性，則鏈烯可以作為拓撲對映體存在，但這導致了由定向環組成的手性鏈烯立體化學本質上是拓撲的。在這里，南安普頓大學Stephen M. Goldup發現一種由定向環組成的鏈狀結構具有非手性拓撲結構。1) 通過合成一個包含相同基本立體單元，作者證明這種假設是不正確的。這種手性連環烷中的一個環是由外環雙鏈的幾何結構決定的，而不是由環內的原子序列決定的。2) 外環雙鍵的異構化導致鏈烯的外消旋，證實了立體化學本質上不是拓撲的。因此，作者可以將鏈烯的立體化學與其拓撲上的輪烷立體化學結合起來，從而能夠對其進行統一的討論。
Noel Pairault, et al. A catenane that is topologically achiral despite being composed of oriented rings. Nature Chemistry 2023DOI: 10.1038/s41557-023-01194-1https://doi.org/10.1038/s41557-023-01194-1
2. Chem: 離域電子在釩摻雜效應中的作用
氧化還原化學在精確合成有價值的目標化學品方面發揮著重要作用。然而，實現氧化還原過程的精確控制仍極具挑戰性。近日，天津大學鞏金龍、趙志堅介紹了摻雜如何提高釩在化學環氧化丙烷脫氫中的氧化還原性能。1) 通過闡明釩的動態氧化還原過程，作者發現鉬（Mo）摻雜劑降低了從有缺陷的V2O5向VO2的相變勢壘。在VO2相中，Mo的摻雜可以調節每個氧原子的化學性質，而V2O5中的摻雜只影響與摻雜劑直接結合的氧原子。2) 電荷分析表明，VO2的導電性質使晶格內的電荷離域，并改變了整體化學性質。實驗證實，Mo摻雜的VO2是氧化還原過程中的主導相，其表現出最佳的催化性能。因此，離域是高效摻雜材料未來化學應用的關鍵。
Ran Luo, et al. Role of delocalized electrons on the doping effect in vanadia. Chem 2023DOI: 10.1016/j.chempr.2023.04.019https://doi.org/10.1016/j.chempr.2023.04.019
3. EES: 通過固體添加劑抑制高效有機太陽能電池的能量紊亂
能量紊亂是限制有機太陽能電池（OSCs）性能的主要障礙之一。然而，實現限制態密度的有利納米級形態極具挑戰性，特別是在非富勒烯受體（NFAs）系統中。在這里，中國科學院侯劍輝、Yao Huifeng通過固體添加劑抑制高效有機太陽能電池的能量紊亂。1) 作者引入了1，3，5-三甲氧基苯（TMB）作為固體添加劑，以限制能量紊亂并實現OSCs的優異效率。結果表明，TMB與NFA的端基具有強烈的靜電相互作用，有利于直接面對面接觸。在成膜過程中，TMB作為連接相鄰NFA的橋梁，在其隨后揮發后可以獲得可控的π-π堆積距離。優化的形態限制了能量紊亂，這進一步增強了激子離域并抑制了非輻射能量損失。2) 因此，基于PBDB-TF:eC9的TMB結合的二元器件和基于PBDB-TF:eC9:HDO-4Cl的三元器件分別達到了18.61%和19.30%的高效率。該工作為形態學優化提供了新的見解，并為提高OSC性能開辟了新方法。
Zhihao Chen, et al. Restrained Energetic Disorder for High-Efficiency Organic Solar Cells via a Solid Additive. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE00927K
4. EES: 使用具有不同疏水性的π-共軛芳香族添加劑提高鈣鈦礦太陽能電池的效率和穩定性
鈣鈦礦太陽能電池（PSC）由于其優異的功率轉換效率（PCE）和相對易于制備而收到人們的極大關注。添加劑工程在提高PSC性能和穩定性方面發揮了決定性作用。特別是，π-共軛芳香族添加劑（CAA）具有高電荷傳輸等關鍵優勢。然而，疏水性和結構在決定CAA作為添加劑的性能方面的作用仍不明確。在這里，曼徹斯特大學Wang Ran、Brian R. Saunders研究了兩種香豆素添加劑對基于Cs0.05（FA0.85MA0.15）0.95Pb（I0.85Br0.15）3鈣鈦礦PSCs的PCE和穩定性的影響。1) CAA是甲基丙烯酸香豆素（CMA）和羥乙基香豆素（CHE），并且在膜沉積之前添加到前體鈣鈦礦溶液中，其中CMA比CHE更疏水。這些添加劑將對照的最佳PCE（19.15%）分別提高到21.14%和21.28%。含有添加劑的裝置穩定性遠遠優于對照（無CAA）系統的穩定性。對于含有CMA和CHE的設備，PCE降低到初始值的80%所需的時間長度分別為98天和38天，而對照組僅為14天。2) 與含有CHE和對照的體系相比，含有CMA的體系的水分和熱穩定性顯著提高。結果表明，香豆素與Pb2+的結合程度和鈍化程度隨著香豆素疏水性的增加而增加，從而減少了復合。該研究結果表明，在前體鈣鈦礦溶液中添加疏水性增強的CAA有助于實現高性能和長期穩定的PSCs。
Wang Ran, et al. Improving the efficiency and stability of perovskite solar cells using π-conjugated aromatic additives with differing hydrophobicities. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE00247K
5. EES: 通過器件建模和碘化學闡明鈣鈦礦太陽能電池的降解機制
金屬鹵化物鈣鈦礦是一類具有高光吸收系數和高缺陷容限的半導體材料。近日，以色列理工學院Nir Tessler使用包括碘化物擴散和碘化物反應的半導體器件模型研究了鹵化物鈣鈦礦太陽能電池中的復合途徑。1) 作者在接近最大功率點的0.9V偏壓下對器件進行了應力測試，并比較了離子不可滲透的阻擋層和允許離子傳輸的阻擋層。對于這兩種情況，作者研究了摻入碘化物反應的影響。通過比較黑暗和一個太陽激發條件下的應力，作者發現光激發電荷能夠使碘化物重新分布，在可滲透阻擋層的情況下，這導致功率轉換效率的惡化和磁滯的出現。2) 如果所有的反應都是可逆的，并且沒有碘的損失，那么它們的主要作用是引入可移動的重組中心。引入與碘化物反應并固定碘化物的反應電極會導致在一小時的時間范圍內性能的快速損失。作者還發現，在光激發下，會產生碘分子（I2）。如果I2被允許離開設備，這就構成了一個緩慢（1000小時）但不可逆的降解途徑。
Sapir Bitton and Nir Tessler, Perovskite ionics – elucidating degradation mechanisms in perovskite solar cells via device modelling and iodine chemistry. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE00881A
6. EES: 揭開燃料電池性能的核心：設計離聚物/催化劑界面
聚合物電解質膜燃料電池（PEMFC）廣泛應用的最大障礙是成本，主要是由于鉑催化劑的使用。在旋轉圓盤電極（RDE）上具有高本征催化劑活性的催化劑在膜電極組件（MEA）中很少實現，這是PEMFC面臨的長期挑戰，從而導致催化劑利用率低。為了將催化劑的高RDE性能轉化為MEA，印第安納大學與普渡大學印第安納波利斯聯合分校Xie Jian提出了離聚物/催化劑界面的設計：薄的離聚物膜覆蓋到Pt納米顆粒的最大表面，從而同時最大限度地提高催化劑的利用率，（即高質量活性和電化學活性表面積）和O2擴散速率（即高電流密度性能），而不影響質子傳導。1) 建立這樣的離聚物/催化劑界面是一個長期的挑戰，因為離聚物和催化劑顆粒之間缺乏相互作用，從而導致大的離聚物團聚體和離聚物在催化劑納米顆粒上的不均勻覆蓋，進而導致燃料電池性能差。作者利用催化劑油墨中帶正電的催化劑和帶負電的離聚物顆粒之間的靜電吸引作用設計了離聚物/催化劑界面，并將其保存到固體催化劑層中。2) 因此，對于純Pt催化劑，該界面在質子交換膜燃料電池中具有高的催化劑利用率（75% vs. 45%）和峰值/額定功率密度（即1.430/0.930W/cm2，H2/Air，陰極Pt負載：0.1mgPt/cm2），甚至好于Pt合金催化劑。該工作證明了液相中界面的形成（使用超小角度射線散射結合冷凍TEM、等溫滴定量熱法）和固體催化劑層中保留的界面（使用TEM），并評估了離聚物膜的有效覆蓋率和厚度（使用極限電流密度、RDE和燃料電池性能）。
Chenzhao Li, et al. Unraveling the Core of Fuel Cell Performance: Engineering the Ionomer/Catalyst Interface. EES 2023https://doi.org/10.1039/D2EE03553G
7. EES: 從溶劑化結構的界面特異性吸附重新認識水溶液鋅電化學
盡管硫酸鹽和磺酸鹽基電解質已被廣泛用于水性鋅離子電池（AZIB）的研究，但在這兩個系統中觀察到陽離子界面化學的法拉第反應動力學存在差異，包括Mn2+氧化還原反應和Zn沉積，并且其機制尚不清楚。在此，吉林大學Han Wen、南京航空航天大學Chen Duo通過研究電解質溶劑化結構，構建了一個特定的吸附模型，該模型涉及陰離子、陽離子和水分子在電極/電解質界面中的共存。1) 與傳統的孤立吸附顆粒研究不同，作者證明了特定的吸附模型能夠合理解釋具有不同溶劑化結構的陽離子在電極/電解質界面（EEI）上的反應差異。具體而言，由于活性溶劑化Mn2+在內部亥姆霍茲平面附近具有更強烈的吸附，從而使Mn物種在硫酸鹽基電解質中的沉積反應增強，并與磺酸鹽電解質相比，其具有更強的容量增加和波動。類似地，Zn2+在硫酸鹽基電解質中更快的沉積動力學可歸因于其在EEI下的強吸附行為。2)此外，作為對所提出模型的驗證，作者提出了一種硫酸鹽/磺酸鹽混合電解質系統，其中在EEI下的優化吸附行為使其在水性Zn-Mn電池的容量和循環穩定性方面具有協同改善作用。該工作為從溶劑化結構的吸附行為角度理解各種水性電解質系統中的界面電化學提供了基本原理。
Yang Hang, et al. Reunderstanding Aqueous Zn Electrochemistry from Interfacial Specific Adsorption of Solvation Structures. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE00658A
8. AM：疊氮遮蔽的瑞喹莫德可被乏氧激活以用于腫瘤選擇性治療
瑞喹莫德(R848)是一種免疫調節劑，由于其腫瘤選擇性低，因此會引起嚴重的全身炎癥反應，極大地阻礙了其在癌癥治療中的應用。有鑒于此，中科院長春應化所湯朝暉研究員和Zhilin Liu開發了一種疊氮遮蔽的R848前藥(R848-N3)，其在乏氧腫瘤中會被選擇性激活。1）與相同劑量的R848相比，R848-N3能夠顯著降低小鼠的促炎細胞因子（1/12）。此外，實驗也進一步利用康普瑞汀 A4納米顆粒(CA4-NPs)提高腫瘤乏氧水平，進而增強R848-N3的腫瘤選擇性。給藥1 h后, R848-N3+CA4-NPs能夠表現出比腫瘤內注射的R848更高的腫瘤選擇性，活性R848的腫瘤濃度是其心臟濃度的21.45倍。2）得益于R848-N3的高腫瘤選擇性，R848-N3+CA4-NPs+抗PD1的抑瘤效率能夠達到94.1%，腫瘤治愈率為40.0%。綜上所述，該研究工作表明疊氮化物遮蔽策略在開發具有低毒性的腫瘤選擇性前藥方面具有重要潛力。
Jiali Sun. et al. Azide-Masked Resiquimod Activated by Hypoxia for Selective Tumor Therapy. Advanced Materials. 2023DOI: 10.1002/adma.202207733https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202207733
9. AM：具有縱向穿孔結構的高效半透明有機太陽能電池
半透明有機太陽能電池在汽車或建筑集成太陽能收集方面具有巨大的應用潛力。超薄活性層和電極通常可同時保證較高的PCE效率和平均可見光透射率（AVT）；然而，這樣的超薄部件不適合于工業高通量制造。北京航空航天大學孫艷明使用縱向通孔結構制造了半透明有機太陽能電池，以實現功能區劃分并消除對超薄膜的依賴。1）在這一結構中，垂直對應于銀柵的完整電路負責獲得高PCE，而嵌入其中的縱向通孔則可使大部分光通過，從而最大化AVT。2）這種結構能夠實現可打印的300nm厚器件，其光利用效率（LUE）達到3.25%，迄今為止所記錄的最高值。而通過將擠出應力分散到通孔中，半透明有機太陽能電池能夠表現出更好的抗彎性。
Xiaopeng Duan, et al. Longitudinal Through-Hole Architecture for Efficient and Thickness-Insensitive Semitransparent Organic Solar Cells. Advanced Materials. 2023DOI：10.1002/adma.202302927https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202302927
10. Anal. Chem.：合理設計不依賴MMP的近紅外熒光探針以準確監測線粒體粘度
線粒體粘度會影響代謝物擴散和線粒體代謝，并且與許多疾病有關。然而，線粒體靶向熒光探針在測量粘度方面的準確性仍不令人滿意，主要原因在于這些探針會在線粒體自噬過程中隨著線粒體膜電位(MMP)的降低而從線粒體中擴散出去。為了避免這一問題，山東師范大學唐波教授、李璐教授和孔凡鵬教授通過在二羥基蒽熒光團(DHX)中加入不同的烷基側鏈，開發了六種近紅外(NIR)探針來精確檢測線粒體粘度。隨著烷基鏈長度的增加，這些探針對粘度的敏感性以及對線粒體的靶向和錨定等能力都有所提高。1）在開發的探針中，DHX-V-C12能夠對粘度變化表現出高度的選擇性響應性能，并且其受到極性、pH和其他生物相關物種的干擾程度也最低。2）實驗結果表明，DHX-V-C12能夠用于監測離子載體(制霉菌素、莫能菌素)處理或饑餓條件下的HeLa細胞線粒體粘度變化。綜上所述，這種基于增加烷基鏈長度的線粒體靶向和錨定策略有望成為準確檢測線粒體分析物的通用方法，進而為研究線粒體功能提供重要幫助。
Xue Wu. et al. Rational Design of MMP-Independent Near-Infrared Fluorescent Probes for Accurately Monitoring Mitochondrial Viscosity. Analytical Chemistry. 2023DOI: 10.1021/acs.analchem.3c00436https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.3c00436
