1. Chem. Soc. Rev.：納米膠體水凝膠的設計、表征及應用
納米膠體凝膠（NCG）是一類新興的軟物質，其中納米顆粒充當膠體網絡的構建塊。近日，多倫多大學Eugenia Kumacheva對納米膠體水凝膠的設計、表征及應用進行了綜述研究。1) 化學或物理交聯使NCG能夠從廣泛的納米顆粒、聚合物和低分子量分子合成和組裝。NCG的協同性能由納米顆粒的組成、尺寸和形狀、納米顆粒結合的機制、NCG結構以及分子交聯劑的性質決定。納米膠體凝膠應用于軟機器人、生物工程、光學活性涂層和傳感器、光電子器件和吸收劑。2) 作者綜述了目前NCG的形成、性質、表征和應用等方面。作者描述了NCG構建塊的多樣性，討論了NCG形成的機制，回顧了表征技術，概述了NCG的制造和加工方法，并重點介紹了最常見的NCG應用。最后，對NCG的設計和開發前景進行了討論。
Sofia M. Morozova, et al. Design, characterization and applications of nanocolloidal hydrogels Chem. Soc. Rev. 2023https://doi.org/10.1039/D3CS00387F
2. Chem. Soc. Rev.：鋰基可充電電池液體電解質中的溶劑化化學
鋰基可充電電池由于其優異的電化學性能，在儲能領域占據了主導地位，并引起了科研工作者的極大研究興趣。電解質作為不可或缺的組分，不僅在傳輸鋰離子，而且在擴大電化學穩定電位窗口、抑制副反應和操縱氧化還原機制方面發揮著關鍵作用，所有這些都與電解質中的溶劑化化學行為密切相關。因此，全面了解電解質中的溶劑化化學具有重要意義。在這里，國防科技大學Xia Peitao、Zheng Chunman、清華大學Zhou Guangmin批判性地回顧了各種鋰基可充電電池中電解質的發展，包括鋰金屬電池（LMB）、非水鋰離子電池（LIBs）、鋰硫電池（LSB）、鋰氧電池（LOBs）和水性鋰離子電池，以及溶劑對溶劑化化學的影響，還有不同類型電解質（強溶劑化電解質、中等溶劑化電解質和弱溶劑化電解質）中的溶劑化化學對上述可充電電池的電化學性能和氧化還原機制的作用。1) 溶劑化化學對電極-電解質界面穩定性具有顯著的影響。作者對LMB中鋰枝晶的抑制，對LIBs中溶劑共嵌入的抑制，在LMB、LIBs和ALIB中高截止電壓下陽極穩定性的改善，對LSB和LOB中氧化還原途徑的調節，以及對LOB中析氫/析氧反應的抑制進行了全面總結。2) 最后，該綜述以前瞻性展望結束，其中包括電解質的實際問題、能夠闡明溶劑化化學機制的先進原位/操作技術、，還提出了“基于材料知識的機器學習”和“人工智能+大數據”驅動的高性能電解質策略等先理論計算和仿真技術。
Peitao Xiao, et al. Insights into the solvation chemistry in liquid electrolytes for lithium-based rechargeable batteries. Chem. Soc. Rev. 2023https://doi.org/10.1039/D3CS00151B
3. Chem. Soc. Rev.：可見光誘導Csp3–H鍵激活的C–C交叉耦合機制
通過激活Csp3–H鍵實現Csp3-C交叉偶聯是化學界的重要反應，在溫和的反應條件下，可見光誘導的過渡金屬催化被認為是實現這一目標的有力工具。近日，阿卜杜拉國王科技大學Bholanath Maity、Luigi Cavallo綜述研究了可見光誘導Csp3–H鍵激活的C–C交叉耦合機制。1) 由于這種催化的化學和技術復雜性，該研究領域的進展仍處于起步階段。闡明操作反應途徑的機理研究可以使不斷增加的實驗催化數據合理化，并為該領域更快、合理的發展提供知識基礎。2) 這一目標需要補充實驗和理論機制研究，因為每一項研究都不適合單獨闡明操作機制。作者總結了具有代表性的實驗和計算機制研究，強調了這兩種方法之間的弱點、優勢和協同作用。
Bholanath Maity, et al. The mechanism of visible light-induced C–C cross-coupling by Csp3–H bond activation. Chem. Soc. Rev. 2023https://doi.org/10.1039/D2CS00960A
4. JACS：通過非中心對稱孔誘導各向異性組裝構建三維樹枝狀分層多孔金屬有機框架納米結構
作為一類獨特的模塊化納米材料，金屬有機框架（MOF）納米顆粒因其多樣化的化學功能、固有的微孔性和三維（3D）納米結構而在各個領域的應用引起了廣泛的興趣。然而，賦予MOF納米材料精確控制的結構對稱性和分級宏觀/介孔孔隙仍然是研究人員面臨的巨大挑戰。在此，昆士蘭大學Yusuke Yamauchi，吉林大學關卜源教授報道了一種簡便的非中心對稱孔誘導各向異性組裝策略，以制備一系列具有高度可控結構對稱性和分級宏觀/介觀/微觀孔隙度的3D樹枝狀MOF（UiO-66）納米材料。1）這些納米材料的合成路線取決于具有非中心對稱中心徑向通道的MOF球形納米錐的各向異性成核，以及它們通過半徑和立體角的連續增加定向生長為各向同性納米球。2）該策略通過調節兩親性三嵌段共聚物模板的濃度，能夠可控地制造具有豐富幾何形狀和多孔結構的不對稱MOF納米結構。此外，通過微調反應溫度，可以在35至130 nm的寬范圍內系統地控制所得MOF納米球的平均孔徑。同時，該策略還可以擴展到合成具有類似結構的其他MOF納米顆粒。3）與微孔UiO-66納米晶相比，具有可控結構對稱性和宏觀/介觀/微孔率的MOF納米顆粒在CO2環加成反應中表現出增強的催化活性。該方法為合理構建分層多孔MOF的復雜不對稱開放納米結構提供了新的見解，可用于許多潛在的應用。
Tianyu Wu, et al, Construction of Three-Dimensional Dendritic Hierarchically Porous Metal?Organic Framework Nanoarchitectures via Noncentrosymmetric Pore?Induced Anisotropic Assembly, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c03029https://doi.org/10.1021/jacs.3c03029
5. JACS：用于多步串聯催化的肽/納米顆粒生物界面
多功能納米顆粒系統的實現對于實現特定應用的高效催化材料至關重要；然而，他們的生產仍然相當具有挑戰性。它們通常是通過結合多種無機成分來實現的；然而，功能性的結合也可以在有機配體層上實現。在這項工作中，邁阿密大學Marc R. Knecht展示了使用基于肽的配體實現串聯催化功能來生成多功能納米顆粒催化劑。1）為此，研究人員設計了嵌合肽，其中包含金結合序列和可以驅動酯水解的催化序列。2）使用這種嵌合體，制備了金納米顆粒，其充分呈現肽的催化結構域，以驅動肽配體層和金納米顆粒表面發生的串聯催化過程。3）這項工作代表了通過無機和生物/有機成分調節的納米顆粒系統實現多功能性的獨特途徑，這對于催化以外的應用非常重要，包括治療診斷、傳感和能源技術。
Yuliana Perdomo, et al, Peptide/Nanoparticle Biointerfaces for Multistep Tandem Catalysis, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c04097https://doi.org/10.1021/jacs.3c04097
6. JACS：通過共價適體進行細胞表面標記和檢測蛋白質
共價適體是一種新型的生物化學工具，用于將標記物快速選擇性地轉移到靶蛋白。這些核酸探針配備了可切割的親電試劑，能夠在天然蛋白質上安裝功能手柄。匹茨堡大學Alexander Deiters介紹了共價適體首次應用于通過鄰近驅動的標記轉移修飾特定細胞表面蛋白。1）研究以蛋白質酪氨酸激酶7（PTK7）為靶點，PTK7是一種顯著的癌癥標記物，證明了適體介導的生物素可轉移到蛋白質胞外結構域上的特定賴氨酸殘基。2）上述標記轉移行為可追蹤PTK7的表達、定位和細胞內化。這些研究驗證了共價適體的可編程性，并強調了它們在細胞環境中的適用性。
Savannah Albright, et al. Cell Surface Labeling and Detection of Protein Tyrosine Kinase 7 via Covalent Aptamers. JACS. 2023https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c02752
7. JACS：氫化物摻雜對八電子Rh/Ag超原子[RhHx@Ag21–x{S2P(OnPr)2}12] (x = 0–2)結構和性質的影響
由于其獨特的物理化學特性，配體保護的具有精確原子和幾何排列的納米團簇引起了人們的關注。近日，國立東華大學C. W. Liu，法國雷恩第一大學Jean-Yves Saillard等合成并表征了三個新穎的八電子銠/銀合金納米團簇，[RhAg21{S2P(OnPr)2}12]（1）、[RhHAg20{S2P(OnPr)2}12]（2）和[RhH2Ag19{S2P(OnPr)2}12]（3）。1）團簇1包含一個規則的Rh@Ag12二十面體內核，而團簇2和3則展示出畸變的RhH@Ag12和RhH2@Ag12二十面體內核。2）單晶中子結構分析顯示，團簇2中的氫位于一個擴大的RhAg3四面體的中心位置。通過中子衍射在團簇3中的類似位置也找到一個氫，而團簇3中的另一個氫則是以三角配位方式與Rh相連，并延伸至一個Ag-Ag邊緣。3）由于外圍Ag原子的不對稱排列，團簇1-3的固態結構具有C1對稱性。4）研究表明，插入一個氫化物摻雜劑會導致團簇表面一個銀原子的消除，從而產生通用的化學式[RhHx@Ag21–x{S2P(OnPr)2}12] (x = 0–2)，保持相同數量的團簇電子以及中性電荷。5）團簇1-3在近紅外（NIR）區域表現出強烈的發射。與其PdAg21和PdHAg20類似物相反，這些團簇中的封裝異質金屬的4d軌道在略微參與光學過程中。
Tzu-Hao Chiu, et al. Hydride Doping Effects on the Structure and Properties of Eight-Electron Rh/Ag Superatoms: The [RhHx@Ag21–x{S2P(OnPr)2}12] (x = 0–2) Series. J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c04482https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c04482
8. JACS: 合成聚合物和工程細菌孢子的可編程組裝實現的催化材料
天然生物材料是通過自組裝過程形成的，并催化無數的反應。在這里，加州大學歐文分校Seunghyun Sim報告了一種設計的帶有工程細菌孢子的合成聚合物的可編程分子組裝。1）這種自組裝過程是由孢子表面葡聚糖上動態共價鍵的形成驅動的，并產生結構穩定、自我修復和可回收的宏觀材料。2）聚合物物種的分子編程決定了這些材料的物理性質，而代謝休眠的孢子允許在環境中長時間儲存。3）將孢子與基因編碼的功能結合在一起，可以實現操作簡單和重復的酶催化。研究工作結合了分子工程和基因工程，為可持續生物催化提供了可擴展和可編程的堅固材料的合成。
Masamu Kawada, et al, Catalytic Materials Enabled by a Programmable Assembly of Synthetic Polymers and Engineered Bacterial Spores, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c05153https://doi.org/10.1021/jacs.3c05153
9. JACS：流動相合成粒徑<2 nm高熵合金納米粒子
因為多元合金納米粒子具有多元相鄰原子之間的相互作用導致形成具有吸引力的催化活性，因此多元合金納米粒子受到人們的廣泛關注。但是，因為元素周期表不同位置的元素的性質不同，并且無法混溶，因此如何在超小的納米粒子實現多種元素混合仍是個非常大的挑戰。有鑒于此，京都大學Hiroshi Kitagawa、Kohei Kusada等發展了一種四通路流動相反應器，能夠合成由d區和p區元素構成的小尺寸高熵合金。1）通過分別向反應器內注入IV-XV族金屬前驅體，能夠合成由15種元素組成的BiCoCuFeGaInIrNiPdPtRhRuSbSnTi合金納米粒子。合成過程在較低的溫度（66 ℃）進行，得到的納米粒子尺寸平均1.9 nm。2）合成的高熵納米粒子在電催化醇氧化反應中表現較好的持久性和催化活性，非常高的耐CO毒性。本文研究結果說明多元素之間的相互作用能夠非常好的促進醇氧化反應。
Hiroki Minamihara, et al, Continuous-Flow Chemical Synthesis for Sub-2 nm Ultra-Multielement Alloy Nanoparticles Consisting of Group IV to XV Elements, J. Am. Chem. Soc. 2023DOI: 10.1021/jacs.3c03713https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c03713
10. PNAS：低生物毒性單原子Mo–Co催化劑可持續降解高電離電位有機污染物
單原子催化劑（SACs）是環境催化中的一個熱門領域。近日，華東理工大學邢明陽報道了一種雙金屬Co–Mo SAC，它在活化過氧一硫酸鹽（PMS）以可持續降解高電離電位（IP>8.5 eV）的有機污染物方面表現出優異的性能。1) 密度泛函理論（DFT）計算和實驗測試表明，Mo–Co SAC中的Mo位點在將電子從有機污染物傳導到Co位點方面發揮著關鍵作用，導致苯酚的降解率比CoCl2–PMS提高了19.4倍。2) 雙金屬SAC即使在極端條件下也表現出優異的催化性能，并具有長期活化性能，從而有效降解600mg/L的苯酚。此外，該催化劑對MDA-MB-231、Hela和MCF-7細胞的毒性可以忽略不計，是可持續水處理的環保選擇。
Zhuan Chen, et al. Single-atom Mo–Co catalyst with low biotoxicity for sustainable degradation of high-ionization-potential organic pollutants. PNAS 2023DOI: 10.1073/pnas.2305933120https://doi.org/10.1073/pnas.2305933120
11. Joule：電化學產生的親電過氧物種加速堿性析氧反應
在（電）催化劑中引入新的氧化還原循環可以活化反應物，實現新的功能。在這里，首爾大學Taeghwan Hyeon、Yung-Eun Sung報道了具有空位d軌道（d0氧陰離子）的早期過渡金屬（TM）通過與早期TM過氧物種[M-（O2）2?]的氧化還原循環直接參與并加速堿性析氧反應（OER）。1) 過氧化氫（H2O2）和OER中間體誘導的金屬過氧循環具有相似的特性，這使得使用與H2O2反應的d0氧陰離子作為促進劑來調節OER性能成為可能。這一原理被成功地集成到實際的電解系統中，而陽極側擴展到典型的OER催化劑。2) 當鎢酸鹽改性的鐵鎳（氧）氫氧化物（W/FeNiOOH）在1.0 M KOH和1.0 wt%K2CO3電解質中運行時，在2.0 Vcell的水電解中分別表現出7.87和4.26 A cmgeo?2的電流密度。
Hyeon Seok Lee, et al. Electrochemically generated electrophilic peroxo species accelerates alkaline oxygen evolution reaction. Joule 2023DOI: 10.1016/j.joule.2023.06.018https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.06.018
12. ACS Nano：用于雙重選擇性抑制革蘭氏陽性細菌的手性硫納米片
元素硫是已知最古老的抗菌劑。然而臨床上常規硫磺的水溶性差、抗菌活性有限，極大地阻礙了其實際應用。在此，合工大Zhaohua Miao，Zhengbao Zha報道了一種將尺寸工程與手性轉移相結合的改革策略，將傳統的3D硫顆粒轉化為手性2D硫納米片（SNS），其抗菌能力提高了50倍，并對革蘭氏陽性菌具有雙重選擇性抑制作用。1）受益于S-NSs固有的選擇性和修飾Dhistidine的手性選擇性，所獲得的手性S-NSs被證明能夠精確殺滅革蘭氏陽性耐藥菌，而對革蘭氏陰性菌沒有觀察到明顯的細菌抑制作用。2）機理研究表明，S-NSs與細菌孵育后會產生大量活性氧和硫化氫，從而導致細菌膜破壞、呼吸鏈損傷和ATP產生抑制。將手性S-NSs分散體噴灑在MRSA感染的傷口上后，由于細菌的代謝抑制和氧化損傷，皮膚愈合過程在8天內大大加速，表明對MRSA感染的傷口具有優異的治療效果。這項工作將傳統眾所周知的硫轉化為具有卓越革蘭氏選擇性殺菌能力的現代抗菌劑。
Xiang Huang, et al, Chiral Sulfur Nanosheets for Dual-Selective Inhibition of Gram-Positive Bacteria, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c03458https://doi.org/10.1021/acsnano.3c03458
