1. Nature Catalysis：直接可見光激發黃素蛋白用于氧化還原中性不對稱自由基氫芳基化 非天然光酶催化通常依賴于紫外線活化或電子供體-受體復合物的形成。受自然的啟發，南京大學Huang Xiaoqiang、廈門大學Wang Binju、中國科學技術大學Tian Changlin開發了一種基于黃素蛋白直接可見光激發的生物催化方案，以實現烯烴與富電子芳烴的立體控制分子間自由基加芳基化。1) 在可見光活化后，天然催化活化烯烴的雙電子還原的黃素依賴性烯還原酶被重新用于觸發芳烴的單電子氧化，并以氧化還原中性和對映異構的方式合成C（sp2）–C（sp3）產物，而這兩種對映體都是用不同的酶獲得的。2) 實驗和計算模擬表明，該反應是由直接可見光激發的黃素蛋白對底物的單電子氧化引發的，并解釋了這種自由基加氫芳基化中對映選擇性的起源。該工作擴大了光酶催化的范圍，并將進一步促進生物轉化的發展。
Beibei Zhao, et al. Direct visible-light-excited flavoproteins for redox-neutral asymmetric radical hydroarylation. Nature Catalysis 2023DOI: 10.1038/s41929-023-01024-0https://doi.org/10.1038/s41929-023-01024-0
2. Nature Catalysis：在InGaN納米線負載的AuIr雙金屬復合材料上由CO2和H2O光驅動合成C2H6
從陽光、二氧化碳和水中產生C2+化合物為碳中和提供了一條極具潛力的途徑，構建人工光合作用集成裝置的核心是需要一種催化劑來打破C–C耦合的瓶頸。在這里，基于操作光譜測量、理論計算和原料實驗，密歇根大學Zetian Mi、麥吉爾大學Jun Song、上海交通大學Baowen Zhou發現金與銥一起可以催化CO2的還原，并且通過將CO2插入–CH3中可以實現C–C偶聯。1) 由于光電和催化性能的結合，AuIr與InGaN納米線在硅上的組裝使C2H6的活性達到58.8?mmol?g?1?h?1，并且在60 h內轉換數為54595。2) 在沒有任何其他能源輸入的情況下，通過利用太陽能將CO2和H2O轉換為燃料的效率為0.59%。該工作為生產高階碳化合物提供了一條新路徑。
Baowen Zhou, et al. Light-driven synthesis of C2H6 from CO2 and H2O on a bimetallic AuIr composite supported on InGaN nanowires. Nature Catalysis 2023DOI: 10.1038/s41929-023-01023-1https://doi.org/10.1038/s41929-023-01023-1
3. Nature Materials：瞬態離域態增強有機分子半導體中的空穴遷移率
有機半導體中的載流子由于動力學無序而發生自局域化，然而一些有機半導體在溫度升高時遷移率降低，這是離域傳輸的標志。在這里，蒙斯大學Samuele Giannini、David Beljonne、烏得勒支大學Hai I. Wang、馬克斯普朗克高分子研究所Mischa Bonn報道了兩種有機半導體中的溫度依賴性遷移率：二萘并[2,3-b:2′，3′-f]噻吩并[3,2-b]-噻吩（DNTT）及其烷基化衍生物C8-DNTT-C8。1) 通過將太赫茲光電導率測量與原子非絕熱分子動力學模擬相結合，作者發現雖然兩種晶體都顯示出遷移率（μ）隨溫度（T）的冪次下降?∝?T?n，指數n相差很大。2) 作者通過模擬表明，這兩種半導體之間的差異可以追溯到電荷載流子可熱接觸的不同離域狀態，這取決于它們特定的電子能帶結構。
Samuele Giannini, et al. Transiently delocalized states enhance hole mobility in organic molecular semiconductors. Nature Materials 2023DOI: 10.1038/s41563-023-01664-4https://doi.org/10.1038/s41563-023-01664-4
4. AM：雙金屬有機框架用于聲-壓電動力學治療
壓電材料產生的電荷可直接作用于腫瘤介質或通過促進活性氧(ROS)的產生以實現超聲觸發的新型腫瘤治療。目前，壓電聲敏劑主要通過帶傾斜效應催化生成ROS。然而，對于壓電聲敏劑來說，如何通過產生高的壓電電壓來克服帶隙勢壘以直接產生電荷仍然是一個難題。有鑒于此，中國科學院上海硅酸鹽研究所祝迎春研究員、上海交通大學Jingke Fu和昆士蘭大學王連洲教授構建了Mn-Ti雙金屬有機框架正方納米片(MT-MOF TNS)，其能夠通過產生高的壓電電壓實現聲-壓電（SP）動力學治療（SPDT），進而在體內外表現出顯著的抗腫瘤療效。1）MT-MOF TNS由具有電荷異質成分的Mn-Ti-oxo環八聚體非中心對稱次級構建單元所組成。SP激發的發光光譜研究表明，MT-MOF TNS能夠促進聲空化以原位誘導壓電效應，產生高SP電壓(2.9 V)，從而直接激發電荷。SP電壓和電荷會使線粒體和質膜電位去極化，并導致ROS過度產生，從而使得腫瘤細胞發生嚴重損傷。2）實驗結果表明，MT-MOF TNS可以被靶向分子和化療藥物所修飾，從而通過將SPDT與化療和化學動力學治療相結合以產生更加顯著的腫瘤抑制效果。綜上所述，該研究開發了一種新型的MT-MOF壓電納米半導體材料，能夠為腫瘤治療提供一種有效的SPDT策略。
Qiqi Wang. et al. Bimetallic Organic Frameworks of High Piezovoltage for Sono-Piezo Dynamic Therapy. Advanced Materials. 2023DOI: 10.1002/adma.202301784https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202301784
5. AM： 具有水分散特性的導電聚合物納米顆粒形成導電水凝膠
導電水凝膠是一種很有前途的具有混合離子電子傳導的材料，可將活體組織（離子信號傳輸）與醫療設備（電子信號傳輸）連接起來。除了信號轉導，水凝膠形狀因子還可將潮濕和柔軟的生物環境與干燥和堅硬的電子環境連接起來。這類水凝膠的合成需要具有高電子傳導性和與常見的水性水凝膠制劑/樹脂相容性的可擴展的生物相容性填料。盡管碳納米材料（石墨烯、氧化石墨烯、碳納米管）的加工合成方法發展迅速，但依舊缺乏滿足上述應用要求的填料。西北大學Jonathan Rivnay報道了具有可分散性質的酸結晶PEDOT:PSS納米顆粒（ncrys-PEDOTX），其通過簡單且可擴展的非溶劑誘導相分離（NIPS）方法處理商業產品PEDOT:PPS，而無需復雜的儀器。1）此類顆粒的電導率高達410 S cm?1，與其他常見的導電填料相比，其表現出顯著的分散性，能夠在不添加添加劑或表面活性劑的情況下，以相對較高的負載量均勻地摻入不同的生物材料水溶液中。2）ncrys-PEDOTX顆粒的水分散性還允許在無需超聲處理或表面活性劑優化的情況下簡單地摻入用于微立體光刻的樹脂中；因此可以印刷具有精細特征（<150μm）的復雜生物醫學結構。ncrys-PEDOTX顆粒克服了傳統導電填料的挑戰，為軟有機生物電子材料提供了一個可擴展、生物相容、即插即用的平臺。
Joshua Tropp, et al. Conducting Polymer Nanoparticles with Intrinsic Aqueous Dispersibility for Conductive Hydrogels. Adv Mater.. 2023DOI：10.1002/adma.202306691https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202306691
6. Angew：用于高效氧還原的S-K+/多巴胺K-N4構型阻擋鉀單原子電催化劑
目前，單原子催化劑的研究主要集中在過渡金屬原子作為活性中心。S主族金屬元素由于其離域的S/p帶，通常被認為是催化惰性的。近日，內蒙古大學武利民教授，Qin Wang，復旦大學Jiangwei Zhang首次報道了一種具有K-N4構型的S嵌段SACs(K-N-C)，它在堿性條件下表現出良好的氧還原反應活性和穩定性。1）具體地說，半波電位(E1/2)高達0.908 V，在10,000次循環后，E1/2的變化可以忽略不計。此外，K-N-C電池在鋅空氣電池中提供了158.1 mW cm-2的卓越功率密度和高達420小時的卓越耐用性。2）密度泛函理論(DFT)模擬表明，K-N-C具有雙功能活性的K和C位，可以優化ORR反應中間體的自由能，調整反應的決定步驟。晶體軌道哈密頓布居結果表明，K的S軌道對中間體的吸附起主要作用，這與過渡金屬中的d軌道不同。本工作對高ORR活性的S嵌段SACs的合理設計和催化機理研究具有重要的指導意義。
Niankun Guo, et al, S-Block Potassium Single-atom Electrocatalyst with K-N4 Configuration Derived from K+/Polydopamine for Efficient Oxygen Reduction, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202312409DOI: 10.1002/anie.202312409https://doi.org/10.1002/anie.202312409
7. Angew：通過可溶性苝二酰亞胺/氮化碳 S 型異質結對木質素模型進行高效光催化裂解
3，4，9，10-二苯四甲酸二酸酐(PDI)是目前最好的n型有機半導體材料之一，是理想的木素光催化解聚催化劑。然而，PdI的電荷局域效應和過強的分子間聚集傾向導致了電子-空穴(e-?h+)的快速復合，從而限制了光催化性能。近日，長安大學Yuliang Li采用溶劑揮發-沉積法制備了聚碳氮化物/倍半硅氧烷多面體低聚倍半硅氧烷PdI(p-CN/P-PdI)異質結光催化劑，用于木質素?-O-4模型中C-β-C鍵的選擇性斷裂。1）基于材料表征結果，多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)和SSCHEM異質結的協同作用維持了合適的聚集域，實現了更好的太陽能利用率、更快的電荷轉移效率和更大的氧化還原容量。2）值得注意的是，3%的p-CN/P-PDI異質結構的裂解轉化率顯著提高，分別是多面體低聚倍半硅氧烷修飾的PDI(POSS-PDI)和聚碳氮化物(p-CN)的16.42倍和2.57倍。
Xiaotong Xu, et al, Efficient Photocatalytic Cleavage of Lignin Models by a Soluble Perylene Diimide/Carbon Nitride S-Scheme Heterojunction, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202309066DOI: 10.1002/anie.202309066https://doi.org/10.1002/anie.202309066
8. Angew：水溶性納米籠內光催化末端C-C偶聯反應
開發在復雜有機合成中以高選擇性直接激活 C-H 鍵以形成 C-C 鍵的方法一直是化學界面臨的主要挑戰。最近的研究表明，弱極化 C-H 鍵的光活化可以在陽離子水溶性納米籠內通過可見光介導的主客體電荷轉移（CT）化學進行。近日，塔塔基礎研究所Jyotishman Dasgupta證明了 C-C 偶聯反應可以在水介質中使用可見光進行。1）將客體分子嵌入超分子腔內可以輕松形成 CT 態，該態可以被光激發以在客體分子上產生瞬態中間體，例如自由基陽離子和中性自由基。2）借助瞬態吸收光譜，研究人員跟蹤了 1-3 ps 內的 ET 步長和 10-100 ps 內的 PT 步長及其獨特的光譜特征。3）最后，這些光生自由基具有納秒壽命，與另一個伙伴結合形成二聚體產物。據所知，該研究是第一份報告，其中報告了 PA 衍生物中間體的光學特征以及格拉澤偶聯反應的光化學等效物的詳細機制。4）由于 Pd 中心對反應介質沒有直接作用，因此概念上可以設計新的空腔來進行完全無金屬的 C-C 偶聯反應，這在工業規模上具有潛在的用途。
Debojyoti Roy, et al, Photocatalytic Terminal C-C Coupling Reaction Inside Water Soluble Nanocages, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202312500DOI: 10.1002/anie.202312500https://doi.org/10.1002/anie.202312500
9. AEM：MgSc2Se4 是鎂離子固體電解質嗎？
由于鎂金屬負極的高理論容量，鎂電池作為下一代可持續能源存儲解決方案具有廣闊的前景。促進金屬負極的無枝晶運行需要開發具有高鎂離子電導率的固體電解質。雖然硫族尖晶石MgSc2Se4可能表現出高鎂離子遷移率，但仍缺乏鎂離子在短程運動之外傳導的明確實驗證據。近日，李比希大學Jürgen Janek通過兩種獨立的電化學方法證實了MgSc2Se4中的鎂離子傳輸：鎂金屬的電化學沉積和可逆的鎂電鍍/剝離循環。1）為了克服測量混合導電MgSc2Se4尖晶石離子電導率的困難，在對稱轉移池中采用純離子導電夾層。這種方法有效地抑制了電子傳輸，從而可以準確表征離子電導率。2）實驗結果證實了MgSc2Se4中鎂離子傳輸的低遷移勢壘（386±24）meV，并證明了這是已報道的無機鎂固體電解質中室溫下最好的性能之一。這些發現為探索其他混合鎂離子導體打開了新的大門，并強調了鎂硫族尖晶石作為一類有前途的鎂固體電解質的潛力。
Clarissa Glaser, et al, To be or not to be – Is MgSc2Se4 a Mg-Ion Solid Electrolyte? Adv. Energy Mater. 2023, 2301980DOI: 10.1002/aenm.202301980https://doi.org/10.1002/aenm.202301980
10. AEM：納米錐表面改性促進堿水快速裂解氣泡脫附
堵塞活性催化部位，阻礙離子和電解液的擴散，限制了最大電流密度。此外，大氣泡的脫落也會破壞電極的表面層。在這里，加州大學Yat Li，勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室Cheng Zhu通過用鎳納米錐納米結構修飾鎳電極表面，將表面轉變為水下超疏氧，展示了促進氣泡脫離的一般策略。1）模擬和實驗數據表明，與未改性的鎳箔相比，納米錐改性鎳箔中的氣泡分離所需的時間要短得多。2）因此，這些氣泡也具有較小的脫離尺寸和較小的氣泡合并機會。納米錐修飾電極，包括鎳箔、泡沫鎳和3D打印鎳晶格，在1000 mA cm?2時，與原始電極相比，過電位都有很大程度的降低。3）用兩個納米錐形修飾鎳晶格電極組裝的電解槽在≈90 0 mA cm?2下測試100 h后，性能保持在95%以上。表面NC結構也得到了很好的保存。這些發現提供了一個激動人心的簡單策略來增強氣泡脫離，從而提高高速AWS的電極活性。
Qiu Ren, et al, Nanocone-Modified Surface Facilitates Gas Bubble Detachment for High-Rate Alkaline Water Splitting, Adv. Energy Mater. 2023, 2302073DOI: 10.1002/aenm.202302073https://doi.org/10.1002/aenm.202302073
11. AFM綜述： 透明質酸水凝膠的生物醫學應用
透明質酸（HA）是一種極具吸引力的陰離子多糖聚合物，具有固有的藥理學性質和多功能的化學修飾基團。由于其保水能力、生物相容性、生物降解性、分化簇44靶向性和高度可設計性，HA水凝膠已成為一種新興的生物材料，在化學修飾和水凝膠形式方面表現出定制性能。東南大學趙遠錦、Jinglin Wang和中科院溫州研究院Yunru Yu綜述了具有不同分子量和功能修飾的HA衍生物。1）研究綜述了可獲得納米凝膠、納米纖維、微粒、微針貼片、可注射水凝膠和支架形式的定制水凝膠的各種制備方法。2）此外，作者還重點介紹了這些定制的HA水凝膠在抗菌、抗炎、傷口愈合、癌癥治療、再生醫學、牛皮癬治療、診斷等方面的生物醫學應用。最后，作者還展望了此類材料的潛力和前景，以激發進一步的研究，旨在加速產品從研究到臨床的轉化。
Zhiqiang Luo, et al. Tailoring Hyaluronic Acid Hydrogels for Biomedical Applications. AFM. 2023DOI：10.1002/adfm.202306554https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202306554
12. Nano Letters：用于視覺交互和環境警告的自主電致發光紡織品
視覺交互是一種很有前景的信息外化表達和傳遞策略，在可穿戴發光紡織品中具有廣泛的應用前景。實現自主發光顯示和對環境刺激的動態光響應很有吸引力，但很少引起注意。在此，青島大學Fengqiang Sun，Hang Wang，Lijun Qu，Mingwei Tian提出了一種基于交流電致發光纖維的液體響應結構，并展示了具有高集成度和個性化圖案的導電液體橋接電致發光織物。1）令人印象深刻的是，開發的電致發光纖維和紡織品可以對水、甘油、乙醇和氯化鈉溶液做出靈敏的響應和高穩定性。2）最終的電致發光紡織品表現出149.08 cd m?2 的優異發光性能。在概念驗證中，研究人員制作了雨感雨傘、發光運動服和液體響應手套，以演示水檢測、視覺交互和環境警報。這項工作提出的紡織品型可視化響應策略可能為ACEL設備在視覺交互領域的應用開辟新的途徑。
Ganghua Li, et al, Autonomous Electroluminescent Textile for Visual Interaction and Environmental Warning, Nano Lett., 2023DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c01653https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01653
