1. Nature Nanotechnology: 用于合成用于不可克隆防偽應(yīng)用的納米薄膜庫的一體化納米印刷方法
偽造除了每年造成萬億美元的經(jīng)濟(jì)損失外，還威脅到人類健康、社會(huì)公平和國家安全。目前用于防偽標(biāo)記的材料通常含有有毒的無機(jī)量子點(diǎn)，并且產(chǎn)生不可克隆圖案的技術(shù)需要繁瑣的制造或復(fù)雜的讀出方法。鑒于此，來自馬普學(xué)會(huì)膠體與界面研究所的Felix F. Loeffler等人開發(fā)了一種納米印刷輔助閃光合成方法。
本文要點(diǎn)：
1) 該研究開發(fā)的這一方法可以在毫秒內(nèi)生成具有物理不可克隆功能微圖案的熒光納米膜，這種一體化的方法直接從簡單的單糖中產(chǎn)生固體膜中的抗淬火碳點(diǎn)，且研究建立了一個(gè)包含1920個(gè)實(shí)驗(yàn)的納米膜庫，為各種光學(xué)性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)提供了條件；
2) 此外，研究產(chǎn)生了100個(gè)單獨(dú)的物理不可克隆函數(shù)圖案，表現(xiàn)出接近理想的比特均勻性（0.492?±?0.018），高唯一性（0.498?±?0.021）和優(yōu)良的可靠性（>93%），這些不可克隆的圖案可以通過熒光和形貌掃描快速獨(dú)立地讀出，大大提高了它們的安全性，并且開源深度學(xué)習(xí)模型保證了精確的身份驗(yàn)證，即使模式受到不同分辨率或設(shè)備的挑戰(zhàn)。
Zhang, J., Liu, Y., Njel, C. et al. An all-in-one nanoprinting approach for the synthesis of a nanofilm library for unclonable anti-counterfeiting applications. Nat. Nanotechnol. (2023).
10.1038/s41565-023-01405-3
https://doi.org/10.1038/s41565-023-01405-3
2. Chem. Soc. Rev.：用于催化和分離的納米多孔材料中的表面?zhèn)髻|(zhì)障礙
在各種納米多孔材料中，傳質(zhì)的表面障礙已經(jīng)被越來越多地研究。特別是在過去的幾年里，人們發(fā)現(xiàn)了其對催化和分離的重大影響。近日，浙江大學(xué)程黨國、倫敦大學(xué)學(xué)院Marc-Olivier Coppens對用于催化和分離的納米多孔材料中的表面?zhèn)髻|(zhì)障礙進(jìn)行了綜述研究。
本文要點(diǎn)：
1) 廣義上講，有兩種類型的障礙：內(nèi)部障礙和外部障礙，前者影響顆粒內(nèi)擴(kuò)散，后者決定分子進(jìn)出材料的吸收和釋放速率。作者回顧了關(guān)于納米多孔材料中傳質(zhì)表面障礙的文獻(xiàn)，并描述了如何在分子模擬和實(shí)驗(yàn)測量的幫助下表征表面障礙的存在和影響。
2) 此外，作者對這些障礙在催化和分離中的起源、性質(zhì)和作用進(jìn)行了全面概括，還強(qiáng)調(diào)了在優(yōu)化設(shè)計(jì)新的納米多孔和分級結(jié)構(gòu)吸附劑和催化劑時(shí)，需要考慮傳質(zhì)過程的所有基本步驟。
Shuman Xu, et al. Surface barriers to mass transfer in nanoporous materials for catalysis and separations. Chem. Soc. Rev. 2023
DOI: 10.1039/D2CS00627H
https://doi.org/10.1039/D2CS00627H
3. Nature Synthesis：陽離子交換法精確合成CdSe半導(dǎo)體納米團(tuán)簇
精確的納米合成對于納米結(jié)構(gòu)中的原子工程和納米級反應(yīng)的機(jī)理理解至關(guān)重要。然而，納米結(jié)構(gòu)和納米合成的復(fù)雜性使得精確合成仍極具挑戰(zhàn)性。在這里，佛羅里達(dá)大學(xué)Zeng Chenjie通過納米級協(xié)同配位、團(tuán)簇和膠體化學(xué)精確合成半導(dǎo)體納米團(tuán)簇。
本文要點(diǎn)：
1) 作者通過在膠體陽離子交換反應(yīng)中使用Cu26Se13（PEt2Ph）14簇和CdI2（PPr3）2配位絡(luò)合物作為前體，以接近一的產(chǎn)率合成原子精確的Cd26Se17I18（PPr3）10（CdSe）簇。X射線晶體學(xué)表明，子CdSe團(tuán)簇分別從母體團(tuán)簇和配合物中繼承了其二十面體填充的陰離子晶格和富含鹵化物膦的表面。非手性前體的雜化導(dǎo)致手性CdSe團(tuán)簇以對映異構(gòu)體的1:1混合物共結(jié)晶。
2) 作者通過原位光譜來繪制精確的反應(yīng)途徑。在電荷和配位守恒的基礎(chǔ)上，CdSe團(tuán)簇的原子結(jié)構(gòu)可以通過一系列轉(zhuǎn)化與其合成前體相連，包括表面配位交換和團(tuán)簇內(nèi)重組。該工作描述的精確納米合成，具有原子定義的前體、途徑和產(chǎn)物，有利于進(jìn)一步促進(jìn)功能納米結(jié)構(gòu)原子工程的發(fā)展。
Fuyan Ma, et al. Precision synthesis of a CdSe semiconductor nanocluster via cation exchange. Nature Synthesis 2023
DOI: 10.1038/s44160-023-00330-6
https://doi.org/10.1038/s44160-023-00330-6
4. JACS：植物細(xì)胞啟發(fā)的凝聚體原細(xì)胞膜化技術(shù)
植物細(xì)胞的細(xì)胞壁由半滲透的剛性碳水化合物層組成，具有機(jī)械支持、調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)擴(kuò)散和介導(dǎo)細(xì)胞通訊的功能。受此啟發(fā)，中科院化學(xué)所喬燕開發(fā)了一種新型策略，通過在無膜液體微滴上包覆一層剛性葡聚糖保護(hù)層可制備膜化凝聚體作為原細(xì)胞模型。
本文要點(diǎn)：
1）該膜化技術(shù)不僅賦予原細(xì)胞膠體穩(wěn)定性、防止其聚集和聚結(jié)，而且能夠促進(jìn)生物分子在膜上的選擇性螯合和化學(xué)交換。
2）圍繞凝聚體原細(xì)胞形成的葡聚糖壁可充當(dāng)刺激響應(yīng)性結(jié)構(gòu)屏障，使酶觸發(fā)的膜裂解能夠啟動(dòng)大腸桿菌的內(nèi)化并發(fā)揮殺傷作用。不僅如此，膜化凝聚體還能夠空間組織成結(jié)構(gòu)化的類組織原細(xì)胞系統(tǒng)，可模擬代謝和細(xì)胞間通信。
Yanglimin Ji, et al. Plant Cell-Inspired Membranization of Coacervate Protocells with a Structured Polysaccharide Layer. JACS. 2023
DOI：10.1021/jacs.3c01326
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c01326
5. JACS：可編程DNA回路可通過遞送寡核苷酸進(jìn)行受控地免疫刺激
DNA回路是由短鏈DNA（即DNA寡核苷酸）組成的基于人工DNA的納米器件，具有高可編程性、特異性和在納米水平進(jìn)行操作的能力。亞琛工業(yè)大學(xué)Andreas Herrmann和中科院溫州研究院鄭立飛提出了一種可遞送具有藥理學(xué)免疫刺激作用的CpG寡核苷酸（CpG-ODNs）的DNA回路。
本文要點(diǎn)：
1）該回路使用互補(bǔ)DNA（cDNA）鏈通過雜交使CpG-ODN的生物功能失活，而T7核酸外切酶則可以通過水解cDNA并釋放CpG-ODN來實(shí)現(xiàn)藥物活化。
2）通過對DNA回路進(jìn)行編程可以控制CpG-ODN的釋放，并且最終獲得具有急性和強(qiáng)效免疫刺激的藥理學(xué)反應(yīng)。
Aman Ishaqat, et al. Programming DNA Circuits for Controlled Immunostimulation through CpG Oligodeoxynucleotide Delivery. JACS. 2023
DOI：10.1021/jacs.2c09359
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c09359
6. JACS：電場增強(qiáng)有機(jī)胺酰基化反應(yīng)
哥倫比亞大學(xué)Tomislav Rovis、Latha Venkataraman等報(bào)道通過掃描隧道顯微鏡，在破缺連接點(diǎn)發(fā)現(xiàn)處于電場中的烷基氫過氧化物對酰胺的活化速率隨著電場增強(qiáng)而加快。
本文要點(diǎn)：
1）通過烷烴在大氣氣氛中自發(fā)氧化生成烷基氫過氧化物，能夠用于Au表面進(jìn)行修飾，在實(shí)驗(yàn)中觀測發(fā)現(xiàn)，當(dāng)體系存在有機(jī)胺，在Au表面發(fā)生分子間偶聯(lián)生成烷基胺。
2）這是一種新型烷基氫過氧化物活化生成酰基等價(jià)物，而且這個(gè)反應(yīng)與破缺結(jié)位點(diǎn)的電壓有關(guān)，這項(xiàng)研究說明電場對該反應(yīng)體系的影響。
Xiye Wang, et al, Alkane Solvent-Derived Acylation Reaction Driven by Electric Fields, J. Am. Chem. Soc. 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c02064
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c02064
7. JACS：異質(zhì)單原子鋅可催化亞胺的電化學(xué)烯丙基化
有機(jī)金屬試劑雖然可催化碳-碳鍵的形成；然而，金屬的消耗同時(shí)也是待解決的問題。東京大學(xué)Shu? Kobayashi和Tomohiro Yasukawa開發(fā)了由氮摻雜的碳負(fù)載的單原子鋅催化材料。
本文要點(diǎn)：
1）將該催化材料固定在陰極上可實(shí)現(xiàn)亞胺的電化學(xué)烯丙基化反應(yīng)，從而高效產(chǎn)生一系列高烯丙基胺。
2）該催化系統(tǒng)可以抑制金屬廢物的產(chǎn)生，并且催化劑電極在活性和穩(wěn)健性方面均優(yōu)于本體鋅。
Ryusuke Masuda, et al. Heterogeneous Single-Atom Zinc on Nitrogen-Doped Carbon Catalyzed Electrochemical Allylation of Imines. JACS. 2023
DOI：10.1021/jacs.3c03674
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c03674
8. JACS：抑制染料敏化NiO光電極的電荷復(fù)合
對于染料敏化太陽能電池、光電化學(xué)電池、p型電池，控制電荷分離和復(fù)合是關(guān)鍵，其中電荷的復(fù)合將顯著阻礙器件的光伏性能。作者推測染料分子和p型半導(dǎo)體表面之間的電子躍遷能夠很好的在空間上分離電子和空穴，并且延遲載流子復(fù)合。因此設(shè)計(jì)有助于電子躍遷的器件結(jié)構(gòu)提升電池性能。
有鑒于此，烏普薩拉大學(xué)Leif Hammarstr?m、Haining Nian、南特大學(xué)Fabrice Odobel等報(bào)道通過引入第二種染料的方法監(jiān)控空穴注入半導(dǎo)體后，器件內(nèi)的電子躍遷行為，能夠間接的驗(yàn)證電子躍遷行為。
本文要點(diǎn)：
1）在苝酰亞胺（PMI）或萘二亞胺（NDI）染料敏化的多孔NiO薄膜，發(fā)現(xiàn)染料激發(fā)從PMI*（τ < 200 fs）或NDI*（τ = 1.2 ps）產(chǎn)生超快速的空穴注入NiO。共敏化NiO薄膜的表面PMI-向NDI的電子轉(zhuǎn)移非常快速（τ = 24 ps）。隨后分子與NiO之間的電荷復(fù)合比較緩慢（ps-μs），比NDI直接激發(fā)受到PMI-電子轉(zhuǎn)移的電子轉(zhuǎn)移速率更慢。
2）作者認(rèn)為PMI向NDI電荷躍遷后，電荷復(fù)合速率減慢，實(shí)驗(yàn)結(jié)果很好的驗(yàn)證這個(gè)論點(diǎn)，展示了染料敏化NiO光電極體系的載流子動(dòng)力學(xué)。
Chen Ye, et al, Charge Recombination Deceleration by Lateral Transfer of Electrons in Dye-Sensitized NiO Photocathode, J. Am. Chem. Soc. 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c00269
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c00269
9. Joule：關(guān)于碳捕獲溶液中CO2電化學(xué)轉(zhuǎn)化中碳源的來源
碳捕獲和利用（CCU）是緩解氣候變化影響的關(guān)鍵技術(shù)。近日，加利福尼亞大學(xué)Carlos G. Morales-Guio、Philippe Sautet報(bào)道了碳捕獲溶液中CO2電化學(xué)轉(zhuǎn)化中碳源的來源。
本文要點(diǎn)：
1) CCU的一種方法是活性碳捕獲（RCC），它整合了通過與分子捕獲劑（如胺）可逆形成化學(xué)絡(luò)合物來捕獲和濃縮捕獲介質(zhì)中的CO2，以及將CO2絡(luò)合物直接轉(zhuǎn)化為燃料或化學(xué)品。CO2捕獲介質(zhì)具有多種物種形成，其中碳以不同的分子構(gòu)型存在，具有不同的能量狀態(tài)和反應(yīng)能壘。
2)作者通過第一性原理建模和實(shí)驗(yàn)電化學(xué)表征方法結(jié)合發(fā)現(xiàn)，未結(jié)合的溶解CO2是銀電極上碳酸氫鹽和胺基CO2捕獲溶液電化學(xué)還原過程中消耗的主要碳物種。而CO2吸收劑復(fù)合物中的碳僅在高負(fù)電勢下才作為第二碳源。
Kangze Shen, et al. On the origin of carbon sources in the electrochemical upgrade of CO2 from carbon capture solutions. Joule 2023
DOI: 10.1016/j.joule.2023.05.010
https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.05.010
10. EES：自下而上理解配體主導(dǎo)的高寬帶反射金屬納米粒子電極的形成，以實(shí)現(xiàn)完全溶液處理的大面積有機(jī)太陽能電池
使用金屬納米顆粒的溶液處理頂部電極在有機(jī)太陽能電池（OSCs）的高通量大規(guī)模工業(yè)化中具有巨大潛力。為了克服其較差的反射率、惡劣的后處理?xiàng)l件以及從納米級材料到體電極膜自下而上的形成機(jī)制不明確問題，香港大學(xué)Wallace C.H. Choy、香港科技大學(xué)Su Haibin提出了一種緊湊的堆積制造方法，用于堆疊然后燒結(jié)金屬納米顆粒，使其成為具有高導(dǎo)電性和高寬帶反射率的高效頂部電極。
本文要點(diǎn)：
1) 作者建立了通過沒食子酸（GA）連接的噴涂銀納米顆粒（AgNPs）電極在堆疊過程中形成良好分散的緊密堆積結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制。GA輔助的AgNPs具有AgNPs的自填充能力和更高的銀空間比例，并具有均勻的粒度分布和優(yōu)異的存儲(chǔ)穩(wěn)定性，將在低溫?zé)Y(jié)中形成高質(zhì)量的AgNP膜。
2) 最后，由于其優(yōu)異的電學(xué)和光學(xué)性能以及電極的易于后處理特性，使用GA輔助的AgNP電極進(jìn)行完全溶液處理的OSC在大面積器件（≥1cm2）中實(shí)現(xiàn)了14.69%的高效率。
Jiawei Zheng, et al. A Bottom-up Understanding of the Ligand-dominated Formation of Metallic Nanoparticle Electrodes with High Broadband Reflectance for Enabling Fully Solution-processed Large-area Organic Solar Cells. EES 2023
DOI: 10.1039/D3EE00697B
https://doi.org/10.1039/D3EE00697B
