1. Nature Chemistry：通過手性誘導的自旋選擇性單分子觀察實時監測反應立體化學立體化學在有機合成、生物催化和物理過程中發揮著重要作用。原位手性觀測和不對稱合成是該領域的重要任務，尤其是對于單分子系統。而大量分子的手性表征（其中不可避免地產生系綜平均）對于闡明分子的手性性質及其引起的不同性質至關重要。在這里，北京大學郭雪峰、內蓋夫本古里安大學Yonatan Dubi、加利福尼亞大學Kendall N. Houk通過手性誘導的自旋選擇性單分子觀察實時監測反應立體化學。1) 作者報道了在單個分子中邁克爾加成、質子轉移和酮-烯醇互變異構過程中手性變化的直接監測。作者利用手性誘導的自旋選擇性效應，并且通過單分子結的連續電流測量揭示了反應過程中原位手性的變化。2)此外，未來的研究將旨在利用手性誘導的自旋選擇性效應產生的自旋電流直接驅動不對稱催化，從而避免設計合適的不對稱催化劑。高靈敏度的手性監測為研究對稱性破壞反應提供了一種極具潛力的工具，并揭示了手性誘導的自旋選擇性效應的起源。
Yang Chen, et al. Real-time monitoring of reaction stereochemistry through single-molecule observations of chirality-induced spin selectivity. Nature Chemistry 2023DOI: 10.1038/s41557-023-01212-2https://doi.org/10.1038/s41557-023-01212-22. Nature Catalysis: 微孔水中氧還原反應活性增強可再生能源驅動的小氣體分子電催化為碳中和的燃料和化學品提供了一條有效途徑。然而，這種小分子轉化反應依賴于水作為質子和電子的來源，因此由于氣體分子在水中的溶解度低，從而限制了其能量和功率密度。其中氧還原反應（ORR）就是這種限制的一個例子。在這里，哈佛大學Daniel G. Nocera、Jarad A. Mason、格勒諾布爾阿爾卑斯大學Cyrille Costentin報道了微孔水中氧還原反應活性增強。1) 作者證明了由具有疏水性內表面和親水性外表面的微孔納米晶體（稱為微孔水）產生的具有孔隙率的水溶液具有高載O2能力，從而增強了水中ORR電催化活性。2) 此外，作者使用silicalite-1納米晶體形成濃縮O2的微孔電解質溶液大大增加了ORR電流，使得通常被認為是理想ORR催化劑的Pt活性受到部分限制，從而允許直接測量Pt的本征ORR催化活性。
Agnes E. Thorarinsdottir, et al. Enhanced activity for the oxygen reduction reaction in microporous water. Nature Catalysis 2023DOI: 10.1038/s41929-023-00958-9https://doi.org/10.1038/s41929-023-00958-93. Nature Catalysis: 重新規劃甲醇利用途徑從而將釀酒酵母轉化為甲基營養物甲醇是一種有機單碳（C1）化合物，是微生物發酵的一種有效碳源替代品。盡管大腸桿菌等原核生物在甲醇利用方面取得了巨大的進展，但將釀酒酵母等真核模式生物轉化為合成甲基營養物仍然極具挑戰性。在這里，江南大學白忠虎、瑞典查爾姆斯理工大學Chen Yun、Jens Nielsen、勞倫斯伯克利國家實驗室Jay D. Keasling通過重新規劃甲醇利用途徑從而將釀酒酵母轉化為甲基營養物。1) 作者將工程模塊電路策略與適應性實驗室方法相結合，使用于工程釀酒酵母使用甲醇作為唯一的碳源。作者發現，基于乙醛酸的絲氨酸途徑通過促進甲醛同化，在甲醇依賴性生長中發揮重要作用。2) 此外，作者發現類異戊二烯生物合成途徑發生上調，并導致菌株中角鯊烯和麥角甾醇濃度的增加。在甲醇存在的情況下，這些變化有助于減輕細胞膜損傷。該工作為擴大釀酒酵母作為生物化學或生物燃料生產的潛在有機單碳平臺的潛力奠定了基礎。
Chunjun Zhan, et al. Reprogramming methanol utilization pathways to convert Saccharomyces cerevisiae to a synthetic methylotroph. Nature Catalysis 2023DOI: 10.1038/s41929-023-00957-whttps://doi.org/10.1038/s41929-023-00957-w4. Chem. Rev.: 金屬-有機框架中能量相關性的分子催化由于金屬-有機框架（MOFs）的模塊性和合成靈活性，使MOF具有與酶類似的性質。近日，烏普薩拉大學Sascha Ott、Leif Hammarstr?m、Ben A. Johnson對金屬-有機框架中能量相關性的分子催化進行了綜述研究。1) 作者重點關注MOFs中能量相關性的分子催化，更具體地說是水氧化、氧氣和二氧化碳還原，以及MOF-酶類似情況下的析氫。與酶類似，包封在周轉條件下的MOFs催化劑具有結構穩定性，并且在均相溶液中合成的催化劑基序可以作為MOFs的二次構建單元。為了探索MOFs中獨特的合成可行性，通過在催化活性位點周圍的第二和第三配位域中引入了特定的基團可以促進其催化。2) 酶和MOFs之間的一個關鍵區別是，后者的活性位點濃度通常高得多，導致MOFs的電荷和質量傳輸限制比酶中的更嚴重。高催化劑濃度也限制了催化劑之間的距離，從而限制了更高配位工程的可用空間。由于傳輸對于MOF載體催化很重要，因此作者選擇了系統視角來強調解決該問題的概念。
Nina F. Suremann, et al. Molecular Catalysis of Energy Relevance in Metal–Organic Frameworks: From Higher Coordination Sphere to System Effects. Chem. Rev. 2023DOI: 10.1021/acs.chemrev.2c00587https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.2c005875. Chem. Soc. Rev.: 用于智能分離的刺激響應膜膜由于其高能源效率和小環境影響而被廣泛研究并應用于各個領域。進一步賦予膜刺激響應性可以允許它們動態地調節其孔結構和/或表面性質，以獲得有效的分離性能。近日，湖南科技大學黃鐵凡、周虎、浙江大學張林、阿卜杜拉國王科技大學Suzana P. Nunes綜述研究了用于智能分離的刺激響應膜。1) 作者綜述并討論了刺激反應膜的重要研究進展，并詳細討論了最常用的刺激，包括光、pH、溫度、離子以及電場和磁場。從確定適當膜性質和微觀結構的角度出發，作者對膜孔結構（孔徑和孔隙率/連接性）和表面性質（潤濕性、表面拓撲結構和表面電荷）的刺激響應進行控制。作者還重點介紹了制備刺激響應膜的策略，包括共混、澆鑄、聚合、自組裝和靜電紡絲。2) 作者還回顧了分離的智能應用，并討論了這一領域的剩余挑戰和未來前景。該綜述為膜和更廣泛的材料科學界提供了關于膜結構和性能動態控制的重要見解，并希望這篇綜述將啟發新型刺激響應膜的設計，以促進其可持續發展和商業化應用。
Tiefan Huang, et al. Advanced stimuli-responsive membranes for smart separation Chem. Soc. Rev. 2023https://doi.org/10.1039/D2CS00911K
6. Nature Commun.：富勒烯 C60 的扁平一維片段對多電子還原表現出穩健性
富勒烯是引人注目的分子材料，因為它們對多電子還原具有出色的魯棒性。盡管科學家們試圖通過合成各種片段分子來解決這一問題，但這種電子親和力的起源仍不清楚。目前，人們已經提出了幾個結構因素，包括高對稱性、金字塔化碳原子和五元環子結構。為了闡明不受高對稱性和金字塔化碳原子影響的五元環亞結構的作用，京都大學Aiko Fukazawa報道了低聚（聯茚亞基）的合成和電子接受特性，這是富勒烯 C60 的扁平一維片段。1）電化學研究證實，oligo(biindenylidene) 可以接受最多等于其主鏈中五元環數量的電子。2）此外，紫外/可見/近紅外吸收光譜表明，低聚（亞聯茚）相對于 C60 表現出增強的吸收，覆蓋整個可見區域。 這些結果突出了五邊形亞結構對于實現多電子還原穩定性的重要性，并為即使沒有吸電子基團的電子接受 π-共軛烴的分子設計提供了策略。
Hayakawa, M., Sunayama, N., Takagi, S.I. et al. Flattened 1D fragments of fullerene C60 that exhibit robustness toward multi-electron reduction. Nat Commun 14, 2741 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-38300-3https://doi.org/10.1038/s41467-023-38300-3
7. Nature Commun.：在 ATP/NAD(P)Hfree 化學酶系統中用甲醇將空氣中捕獲的 CO2 轉化為氨基酸和丙酮酸
利用氣態和空氣捕獲的二氧化碳進行技術生物合成是非常必要的，但由于能量(ATP，NADPH)需求高、熱力學推動力低和生物合成速率有限等障礙，迄今仍難以實現。在這里，西湖大學An-Ping Zeng提出了一個三磷酸腺苷和無NAD(P)H的化學酶體系，用于甲醇和二氧化碳偶聯合成氨基酸和丙酮酸。1）它依賴于一個重新設計的甘氨酸裂解系統，用二硫蘇糖醇對H蛋白進行生物相容的化學還原來取代依賴NAD(P)H的L蛋白。后者提供了更高的熱力學驅動力，決定了反應方向，避免了限速酶羧基酶的蛋白質聚合。2）H蛋白的工程有效地將硫酰胺臂從保護狀態釋放出來，進一步提高了系統的性能，實現了從甲醇和空氣捕獲的二氧化碳在g/L水平上合成甘氨酸、絲氨酸和丙酮酸。這項工作為氨基酸及其空氣衍生產品的生物合成打開了大門。
Liu, J., Zhang, H., Xu, Y. et al. Turn air-captured CO2 with methanol into amino acid and pyruvate in an ATP/NAD(P)H-free chemoenzymatic system. Nat Commun 14, 2772 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-38490-whttps://doi.org/10.1038/s41467-023-38490-w
8. Nature Commun.：具有非粘性顆粒的膠體凝膠
膠體凝膠因其流變性而被廣泛應用于工業中--在屈服應力以下不會發生流動。這種特性使凝膠能夠在實際配方中保持均勻分布；否則，如果沒有凝膠基質的支持，固體成分可能會迅速沉淀。因此，與粘性膠體的純凝膠相比，凝膠和非粘性夾雜的復合材料在現實中更常見。近日，國科溫州研究院Ryohei Seto，Yujie Jiang通過數值模擬，研究了這種二元復合材料的凝膠化過程。1）研究發現，非粘性顆粒不僅以有效體積分數的形式限制了凝膠的形成，而且還引入了另一個與凝膠中不斷增長的團簇大小競爭的長度尺度。通常情況下，兩個關鍵幀長度比例控制兩種效果。2）使用不同的凝膠模型，研究人員在大范圍的參數空間內驗證了這一情景，表明在所有類別的膠體復合材料中都具有潛在的普適性。
Jiang, Y., Seto, R. Colloidal gelation with non-sticky particles. Nat Commun 14, 2773 (2023).https://doi.org/10.1038/s41467-023-38461-1
9. Nature Commun.：深度學習無需額外的退化實驗即可估計鋰離子電池的健康狀態
健康狀態是評價電池劣化程度的一種關鍵狀態。然而，它不能直接測量，而需要估計。雖然準確的健康狀態估計已經取得了顯著進展，但產生目標電池標簽的耗時和耗費資源的降解實驗阻礙了健康狀態估計方法的發展。近日，北京理工大學Jinpeng Tian，Rui Xiong設計了一個深度學習框架，使得在沒有目標電池標簽的情況下能夠估計電池的健康狀態。1）該框架集成了一組具有領域自適應功能的深度神經網絡，以產生準確的估計。我們使用了來自5個不同制造商的65個商業電池來產生71,588個樣本用于交叉驗證。2）驗證結果表明，該框架可以保證89.4%的樣本絕對誤差小于3%(98.9%的樣本絕對誤差小于5%)，在沒有目標標簽的情況下，最大絕對誤差小于8.87%。這項工作強調了深度學習在排除退化實驗中的力量，并強調了僅使用先前的實驗數據即可快速開發新一代電池的電池管理算法的前景。
Lu, J., Xiong, R., Tian, J. et al. Deep learning to estimate lithium-ion battery state of health without additional degradation experiments. Nat Commun 14, 2760 (2023).https://doi.org/10.1038/s41467-023-38458-w
10. Angew：鈷催化對映選擇性C-H烷氧基化合成手性二芳基甲胺
手性二芳基甲胺（DAMA）是廣泛存在于藥物、天然產品和手性配體中的重要結構基團。鑒于此，浙江大學史炳鋒等報告了通過鈷催化的對映選擇性C-H烷氧基化策略，高度對映選擇性地合成手性DAMA。（1）該反應的特點是操作簡單，使用地球上豐富的、具有成本效益的鈷(II)催化劑，以及容易獲得的配體。（2）通過去對稱化和平行動力學解析，有效地合成了一系列手性DAMAs，產量高，對映選擇性好（產量高達90%，對映效率高達99%）。此外，該方案也與通過動力學解析合成手性芐胺兼容。
Wang, Zhen-Kai, et al, Synthesis of Chiral Diarylmethylamines by Cobalt-Catalyzed Enantioselective C-H Alkoxylation. Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202304706.DOI: 10.1002/anie.202304706https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.20230470611. Angew：擴展螺型空穴傳輸材料中的 π 共軛系統可提高鈣鈦礦太陽能電池組件的效率和穩定性空穴傳輸材料(HTMS)是鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)的重要組成部分。小分子2，2‘，7，7’-四氫呋喃(N，N-di-p-methoxyphenyl)-amine-9，9’-spirobifluorene，簡稱螺環)是應用于PSCs的最成功的高溫超導材料，但其通用性尚不完善。近日，為了提高其性能，華北電力大學Yong Ding，洛桑聯邦理工學院Mohammad Khaja Nazeeruddin，Paul J. Dyson，中國科學院寧波材料技術與工程研究所Jiang Sheng用4-甲氧基聯苯取代螺環上的四個苯甲醚基團，合成了一種新型螺環結構的HTM(簡稱DP)。1）研究人員通過這種方式擴展螺環的π共軛，HTM的HOMO能級與鈣鈦礦價帶匹配良好，提高了空穴遷移率，提高了玻璃化轉變溫度。2）基于DP的PSC在小面積(0.06 cm2)器件上實現了25.24%的高功率轉換效率(PCE)，對模塊(指定面積為27.56 cm2)實現了21.86%的高功率轉換效率，并在27.86 cm2的指定面積上獲得了21.78%的認證效率。3）封裝的基于DP的設備在ISOS-L-1條件下2560小時后保持95.1%的初始性能，在ISOS-L-3條件下600小時以上保持87%的性能。
Xuepeng Liu, et al, Extending the π-Conjugated System in Spiro-Type Hole Transport Material Enhances the Efficiency and Stability of Perovskite Solar Modules, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202304350DOI:10.1002/anie.202304350https://doi.org/10.1002/anie.202304350
12. Angew綜述：生物正交輔助的光學治療
E?tv?s Loránd研究網絡（ELKH）Péter Kele對生物正交輔助的光學治療的相關研究進展進行了綜述。1）光響應材料能夠對生物過程進行有效的時空控制，新興的光學治療方法也有望在靶向癌癥治療領域產生重大影響。最近的研究表明，光活化方法與生物正交化學的結合能夠進一步提高靶向光學治療的精準度，特別是在治療分散/彌漫性腫瘤等方面，該策略有望發揮重要作用。額外水平的靶向選擇性和改進的空間/時間控制大大加強了相關的生物正交輔助光療研究。2）作者在文中對于利用生物正交技術輔助增強光學治療的研究進行了綜述，重點介紹了在生物正交步驟調控材料的光響應性的和實例和策略，并對該領域的發展所面臨的挑戰及其未來的轉化應用前景進行了討論。
Eszter Kozma. et al. Bioorthogonally Assisted Phototherapy: Recent Advances and Prospects. Angewandte Chemie International Edition. 2023DOI: 10.1002/anie.202303198https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202303198
