1. Chem. Soc. Rev.：從離散分子實體到聚合物材料的菊花鏈結構
菊花鏈結構是由共價連接到大環的軸的自互補螺紋形成的，其代表了一個特別的超分子和機械互鎖（大）分子家族。斯特拉斯堡大學Nicolas Giuseppone、Emilie Moulin對從離散分子實體到聚合物材料的菊花鏈結構進行了綜述研究。1) 作者討論了它們的近代史、模塊化化學結構以及獲取它們的各種合成策略。作者還詳細介紹了如何控制它們的內部滑動運動，以及它們在聚合物中的整合如何將這種運動放大到宏觀尺度。2) 該綜述表明，菊花鏈的特殊結構和動力學已經強烈影響了人工分子機器的研究，有助于從納米可開關器件到機械活性軟物質材料的發展。
Emilie Moulin, et al. Daisy chain architectures: from discrete molecular entities to polymer materials. Chem. Soc. Rev. 2023https://doi.org/10.1039/D3CS00619K
2. Nature Commun.：非水系室溫鈉硫電池插層型催化劑
常溫鈉硫（Na-S）電池是鋰離子電池的潛在有吸引力的替代品，因為基于Na2S的質量和豐富的硫資源，其理論比能量高達1,274 Wh kg?1。然而，它們的實際可行性受到多硫化鈉穿梭的阻礙。在這里，德克薩斯大學奧斯汀分校Arumugam Manthiram報道了一種通過將插層型催化劑 MoTe2 與轉換型活性材料硫耦合來實現的插層轉換混合正極材料。1）在石墨烯薄片上垂直生長的MoTe2納米片提供了豐富的活性催化位點，進一步提高了硫氧化還原的催化活性。2）當用作復合正極并組裝在具有過量Na的紐扣電池中時，基于S的質量的放電容量為1,081 mAh gs-1，在0.1 C倍率下350個循環中，每個循環的容量衰減率為0.05%在3.5 mg cm?2的高硫負載和電解質與硫的比率為7 μL mg?1的貧電解質條件下，實現了0.8至2.8 V的電壓范圍。3）研究人員基于原位同步加速器的操作 X 射線衍射和異位飛行時間二次離子質譜進一步揭示了對 MoTe2 電催化的基本理解。
He, J., Bhargav, A., Su, L. et al. Intercalation-type catalyst for non-aqueous room temperature sodium-sulfur batteries. Nat Commun 14, 6568 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-42383-3https://doi.org/10.1038/s41467-023-42383-3
3. Nature Commun：硼硅分子篩催化丙烷氧化脫氫機理研究
人們發現硼催化劑對丙烷氧化脫氫反應ODHP(oxidative dehydrogenation of propane)有優異的丙烯選擇性，但是反應機理仍并不清楚。有鑒于此，北京大學徐冰君等報道發現蒸汽處理能夠使B-MFI和B-BEA的骨架硼原子羥基化，從而增強兩種分子篩的ODHP催化反應速率和反應動力學。1）作者發現丙烷脫氫催化反應催化活性、反應級數、反應活化能的改變歸因于骨架硼原子羥基化轉化，從[B(OSi≡)3]變為[B(OSi≡)3-x(OH…O(H)Si≡)x]，其中x=1,2,“…”表示氫鍵。2）DFT理論計算結果驗證說明，羥基化的骨架硼位點能夠穩定過氧羥基（hydroperoxyl）自由基中間體，從而有助于氣相自由基反應的發生。氣相自由基對反應的貢獻導致硼硅分子篩催化劑的活化焓和熵之間具有線性變化規律。這項工作有助于理解硼催化劑的ODHP催化反應動力學。
Hao Tian, et al, Rationalizing kinetic behaviors of isolated boron sites catalyzed oxidative dehydrogenation of propane. Nat Commun 14, 6520 (2023)DOI: 10.1038/s41467-023-42403-2https://www.nature.com/articles/s41467-023-42403-2
4. JACS：用于成像和傳感的優化紅色吸收染料
羅丹明染料是開發各種熒光探針的優秀支架。羅丹明的一個關鍵特性是它們在無色內酯和熒光兩性離子之間的平衡。調節內酯-兩性離子平衡常數(KL-Z)可以優化特定生物應用的染料特性。在這里，霍華德休斯醫學院Luke D. Lavis使用已知和新穎的有機化學來制備全面的羅丹明染料集合，以闡明控制KL?Z的結構-活性關系。1）研究發現助色取代基強烈影響內酯-兩性離子平衡，為改進羅丹明染料的合理設計提供了路線圖。2）供電子助色劑（例如久洛定）與氟化苯環協同作用，產生明亮的紅移熒光團，用于活細胞單粒子追蹤(SPT)和多色成像。3）N-芳基助色劑與氟化相結合產生紅移福斯特共振能量轉移(FRET)淬滅染料，可用于創建新的半合成指示劑，以使用熒光壽命成像顯微鏡(FLIM)檢測cAMP。總之，這項工作擴展了可用于羅丹明合成的合成方法，生成了用于高級熒光成像實驗的新試劑，并描述了將指導未來探針設計的結構-活性關系。
Jonathan B. Grimm, et al, Optimized Red-Absorbing Dyes for Imaging and Sensing, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c05273https://doi.org/10.1021/jacs.3c05273
5. JACS：用于脂肪酶包合的高結晶度三維介孔共價有機框架的網狀合成
三維（3D）介孔共價有機框架（COF）的合成和應用仍有待開發。在此，南開大學Jiandong Pang，Yao Chen以苯胺作為調節劑，以高度結晶形式合成了兩種具有stp拓撲的介孔3D COF。1）這些COF的化學成分通過傅里葉變換紅外(FT-IR)和13C交叉偏振魔角旋轉核磁共振(NMR)光譜得到證實。這些3D介孔COF具有高度結晶性，在水性和有機介質中均表現出永久的孔隙率和良好的化學穩定性。2）研究人員通過粉末X射線衍射（PXRD）、小角X射線散射和三維電子衍射（3DED）驗證了COFHFPTP-TAE的空間群和晶胞參數。COFHFPTP-TAE適當的孔徑有利于脂肪酶PS的包含，負載量為0.28 g g?1。3）脂肪酶?HFTPP-TAE（?指“包含在”）復合材料表現出高催化活性、良好的熱穩定性和廣泛的溶劑耐受性。具體來說，它可以高催化效率催化阿司匹林甲酯（AME）的醇解。HFPTP-TAE中的定向一維(1D)通道介孔可容納脂肪酶，同時防止它們聚集，而1D通道壁上的窗口有利于分子擴散；因此，這種COF酶設計優于其無定形異構體、二維（2D）介孔COF、結晶度有限的3D介孔COF以及作為酶宿主的介孔二氧化硅。
Haoyu Liu, et al, Reticular Synthesis of Highly Crystalline Three-Dimensional Mesoporous Covalent?Organic Frameworks for Lipase Inclusion, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c07904https://doi.org/10.1021/jacs.3c07904
6. EES：在二元全聚合物太陽能電池中加入小分子受體抑制能量無序
基于無序材料的有機光伏電池遭受顯著的能量損失，這限制了功率轉換效率（PCE）。對于所有聚合物太陽能電池（PSC），鏈纏結導致的復雜共混形態將加劇這種情況。在這里，中國科學院侯劍輝、Yao Huifeng設計了一種基于二噻吩并[2,3-d:2′，3′-d′]苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩和二噻吩并[3,2-f:2′，3'-h]喹喔啉單元的交替共聚物供體PDBQx-TCl，并研究了其在PSCs中的應用。1) 通過與聚合物受體PY-IT共混，該裝置獲得了16.8%的中等PCE。然后，作者將小分子受體BTA3-4F摻入PDBQx-TCl:PY-IT混合物中，它不僅調節了光吸收和排列能級，而且通過優化混合物形態抑制了能量無序。2) 結果，三元器件具有18.6%的優異PCE，這遠高于二元全PSC。該工作表明，通過在二元全PSC中添加小分子來抑制能量無序是提高光伏性能的可行方法。
Ye Xu, et al. Suppression of energy disorder by incorporating a small-molecule acceptor into binary all-polymer solar cells. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE02700G
7. Angew：直接組裝金屬-多酚網絡納米粒子以實現生物醫學應用
配位組裝策略能夠為開發先進材料以實現多種應用提供一種通用的方法。然而，目前將金屬-有機網絡組裝成納米粒子(NPs)的策略仍會面臨使用有毒的有機溶劑、合成的有機配體引起的細胞毒性以及復雜的合成過程等挑戰。有鑒于此，墨爾本大學Frank Caruso利用金屬離子和多酚(即金屬-多酚網絡(MPN))，開發了一種在水溶液中直接將金屬-有機網絡組裝成納米粒子的方法，無需使用模板或種子試劑。1）通過改變組裝條件，實驗證明了緩沖液(如磷酸鹽緩沖液)在控制納米粒子形成和調控納米粒子的理化性質(尺寸可從50 nm調到270 nm)等方面具有重要作用。實驗結果表明，該方法能夠利用天然多酚和多種金屬離子構建MPN納米粒子庫。2）由于多酚與多種客體分子之間存在較強的親和性，因此許多不同的功能物質（包括抗癌藥物和具有不同分子量和等電點的蛋白質）都可以通過直接混合而無需表面修飾的方法被負載在納米粒子內部，以實現多種應用(如生物催化和治療藥物遞送)。綜上所述，該研究不僅能夠為探究金屬-有機配合物組裝成納米粒子的機制提供新的見解，也設計了一種可用于制備具有所需性能的納米材料的簡單策略，其在多種生物技術領域中具有廣闊的應用前景。
Wanjun Xu. et al. Direct Assembly of Metal-Phenolic Network Nanoparticles for Biomedical Applications. Angewandte Chemie International Edition. 2023DOI: 10.1002/anie.202312925https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202312925
8. AEM：調節相變和氧氧化還原實現穩定的高電壓O3型陰極材料
O3型層狀氧化物是一種極具潛力的鈉離子電池正極材料。然而，其較差的循環穩定性阻礙了其實際應用，主要是由于有害的相變和不可逆的氧氧化還原，特別是在高壓區域。浙江師范大學夏永姚、復旦大學Zhou Yongning提出了一種將Li+、Mg2+、Ca2+和Sb5+摻入O3-Na0.8Ni0.4Fe0.2Mn0.4O2陰極材料中的共摻雜策略。1) 新型Na0.8Ni0.3Fe0.2Mn0.3Li0.1Mg0.02Ca0.05Sb0.03O2（LMCS NFM）既抑制了4.1V以上的相變，又降低了各向異性應變。此外，由于Sb5+和“Li–O-空位”和“Mg–O-空位“構型的強大吸引力，作者觀察到了受限但高度可逆的氧氧化還原。2) 該策略帶來了優異的高壓循環穩定性，并且可逆容量為130 mAh g?1，在4.2V下250次循環后容量保持率為85%，熱失控風險和濕度敏感性較小，從而增加了O3型氧化物陰極實際應用的可能性。
Kai Zhang, et al. Regulating Phase Transition and Oxygen Redox to Achieve Stable High-Voltage O3-Type Cathode Materials for Sodium-Ion Batteries. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202302793https://doi.org/10.1002/aenm.202302793
9. AEM：碳基中間層的形態尺寸對鋰金屬陽極穩定性的影響
鋰金屬電池（LMB）具有高能量密度，有望成為未來的儲能技術。然而，它們的應用受到了安全問題和循環壽命穩定性的阻礙，這是由Li枝晶的形成、固體電解質界面不穩定性和循環過程中的體積變化引起的。為了應對這些挑戰，碳基材料已被用作修飾LMB中銅集電器表面的人工界面層。近日，西北工業大學Ai Wei綜述研究了碳基中間層的形態尺寸對鋰金屬陽極穩定性的影響。1) 在多種碳基材料中，0D碳具有高比表面積，有利于提高鋰離子的傳輸速率和確保電流均勻分布。1D碳結構形成了鋰離子擴散的網絡，而2D碳建立了保護層，減輕了副反應。3D碳結構促進了Li在其內腔中的沉積，有效控制了體積波動。2) 作者對碳基材料的每個維度如何有助于調節Li沉積進行了詳細的探索。此外，作者還重點介紹了用于LMB的碳改性銅集電器發展中的持續挑戰和潛在途徑，旨在為無陽極鋰金屬電池的設計提供有效指導。
Wanqing Guan, et al. Impact of Morphological Dimensions in Carbon-Based Interlayers on Lithium Metal Anode Stabilization. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202302565https://doi.org/10.1002/aenm.202302565
10. AEM：有機共晶鹽輔助極低健康狀態富鎳陰極的直接鋰再生
目前，直接再生的概念因其對環境的影響最小、經濟價值高和再生材料性能穩定而受到公眾的廣泛關注。在本研究中，湖北大學Liu Jianwen、深圳大學Wang Renheng提出了一種有機鋰鹽輔助共晶鹽直接再生（OAER）策略，并將其用于在極低健康狀態的富鎳陰極（低SOH NCM）中補充鋰。1) OAER方法利用了低共熔鹽良好的固有特性；此外，有機鋰鹽的反應產生了氧化環境和空位。通過使用OAER，低SOH NCM能夠被回收，使其容量從最初的46.8 mAh g?1到155.5 mAh g–1，100次循環后的容量保持率為95.6%。2) 此外，這種性能大大高于通過傳統和純共晶鹽再生方法實現的性能，甚至略高于當前商業NCM材料。考慮到OAER方法的經濟和環境效益，作者展示了低SOH NCM直接再生的潛力，并在工業應用中極具競爭力。Xue Liu, et al. Organic Eutectic Salts-Assisted Direct Lithium Regeneration for Extremely Low State of Health Ni-Rich Cathodes. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202302987https://doi.org/10.1002/aenm.202302987
11. ACS Nano：對魚體內微/納米塑料進行NIR-II可視化成像和定量示蹤
微納米塑料(MNP)是一種新興污染物，廣泛存在于水生環境中，并常會被水生生物攝入。然而，目前MNP的體內轉運和行為仍然是未知的。有鑒于此，香港城市大學王文雄教授開發了近紅外(NIR)聚集誘導發光(AIE)熒光團標記的微塑料(2微米)和納米塑料(100納米)，以作為MNP的模型。1）該模型基于具有近紅外二區(NIR-II)強發射的NIR-AIE技術，能夠克服商業熒光標記粒子檢測中的自發熒光和觀測偽影的干擾。由于其具有深層組織穿透性和非侵入性，因此該策略能夠對MNP在個體中的積累和運輸的動態過程進行NIR成像示蹤。隨后，研究者直接觀察并定量了斑馬魚對微粒和納米顆粒的攝取和凈化過程。結果表明，MPs和NPs主要聚集在魚類腸道中，且分布不均一。與NPs相比，MPs更傾向于在腸道的前部和中部聚集。2）此外，MPs和NPs均可在腸道的局部發生大量聚集，并可能會引起腸梗阻。在初始暴露期間，MNP的積累較為緩慢，隨后會在腸道中快速、持續積累。基于這些動態積累和凈化過程，實驗開發了一個毒物代謝動力學(TK)模型來描述MNP的攝取和凈化的動態變化情況。綜上所述，該研究開發了一種基于NIR-AIE技術的MNP模型，能夠為實現體內MNP的可視化、示蹤和定量分析提供一個可靠的新技術。
Lanpeng Yang. et al. Near-Infrared-II In Vivo Visualization and Quantitative Tracking of Micro/Nanoplastics in Fish. ACS Nano. 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c07571https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c07571
12. ACS Nano：通過手性拉脹超材料的應變工程實現可拉伸應變傳感器的全方位配置
機電接口在確定可拉伸應變傳感器的性能方面起著關鍵作用。彈性體基底的固有機械特性阻礙了機電接口的有效調制，這限制了可拉伸應變傳感器的進一步發展。近日，電子科技大學Taisong Pan，Yuan Lin，江西理工大學Tiedong Cheng展示了手性拉脹超材料（CAM）在可拉伸應變傳感器的基底應變工程中的實現。1）該裝置的基板被設計為核殼結構，其中CAM作為“機械核”來調節“彈性體殼”的變形。2）憑借手性網格布局的旋轉對稱幾何形狀，CAM 顯示出各向同性拉脹效應，并且能夠在不選擇性施加應變方向的情況下調節變形。CAM剛度的調整使得基板的泊松比可從0.37到-0.25進行配置，從而使傳感器的靈敏度全方位增強，高達53倍。在從 0 到 135° 變化的拉伸方向上捕獲電阻變化對所施加應變的一致響應。3）通過跟蹤活性材料層中的裂紋擴展，還討論了利用 CAM 進行基底應變工程的機制。作為概念驗證，研究人員展示了具有核殼設計的可拉伸應變傳感器在生理監測和變形定位中的應用。由于CAM的調節作用，可以檢測到徑向脈搏、喉嚨振動、關節運動、臉頰腫脹、頸部運動等小變形和大變形的生理信號。此外，展示了一種可實時識別跳躍位置和偏移方向的智能蹦床原型，用于體操訓練。
Taiqi Hu, et al, Omnidirectional Configuration of Stretchable Strain Sensor Enabled by the Strain Engineering with Chiral Auxetic Metamaterial, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c08624https://doi.org/10.1021/acsnano.3c08624
