1. Nature Nanotechnology：基于氟化彈性體的3D時空可擴展體內神經探針
用于記錄神經系統中神經活動的電子設備需要在大的空間和時間尺度上具有可擴展性，同時還提供毫秒和單細胞的時空分辨率。然而，由于傳感器密度和機械靈活性之間的權衡，現有的高分辨率神經記錄設備無法在空間和時間層面上同時實現可擴展性。近日，哈佛大學Liu Jia介紹了一種基于全氟電介質彈性體和組織級軟多層電極的三維（3D）堆疊植入式電子平臺，該平臺能夠在神經系統中實現時空可擴展的單細胞神經電生理學。1) 該彈性體在生理溶液中表現出一年多的穩定介電性能，比傳統塑料電介質軟10000倍。通過利用這些獨特的特性，作者開發了3D光刻納米厚電極陣列的封裝，其橫截面密度為每7.6個電極100μm2。2) 由此產生的3D集成多層軟電極陣列保留了組織水平的靈活性，減少了小鼠神經組織中的慢性免疫反應，并證明了在不干擾動物行為的情況下可靠跟蹤小鼠大腦或脊髓數月電活動的能力。
Paul Le Floch, et al. 3D spatiotemporally scalable in vivo neural probes based on fluorinated elastomers. Nature Nanotechnology 2023DOI: 10.1038/s41565-023-01545-6https://doi.org/10.1038/s41565-023-01545-62. Chem. Rev.：含水雙電層的多尺度建模從膠體懸浮液的穩定性到電極的充電，雙電層在水系統中起著關鍵作用。界面、水分子、離子和其他溶質之間的相互作用構成了雙電層從埃到微米的長度跨度。近日，格拉茨技術大學Douwe Jan Bonthuis對含水雙電層的多尺度建模進行了綜述研究。 1) 用雙層分子結構來解釋實驗觀測結果一直是物理化學中的一個長期挑戰，但模擬技術和計算能力的最新進展帶來了巨大進步。特別是，在過去的幾十年里，基于量子密度泛函理論、基于力場的模擬和連續體理論相結合的多尺度理論框架得到了發展。2) 作者討論了這些理論的發展現狀，并與來自和頻產生、原子力顯微鏡和電動力學等技術的實驗結果進行了定量比較。從蒸汽/水界面開始，作者分析了一系列性質不同的表面，從親水到疏水，從帶電到不帶電。
Maximilian Becker, et al. Multiscale Modeling of Aqueous Electric Double Layers. Chem. Rev. 2023DOI: 10.1021/acs.chemrev.3c00307https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.3c00307
3. JACS：四嗪基NO比率傳感器可將巨噬細胞作為智能載體以識別動脈粥樣硬化斑塊中的內源性NO
動脈粥樣硬化(Atherosclerosis，AS)是血管內斑塊的形成，會導致嚴重的心血管疾病。已有的研究表明，AS斑塊的形成與巨噬細胞泡沫化高度相關。然而，目前該領域仍缺乏詳細的分子生物學機制研究。有鑒于此，大連理工大學張新富教授通過代謝和生物正交標記將基于四嗪的比率NO探針嫁接到巨噬細胞內，從而構建了一種“活體傳感器”。 1）該“活體傳感器”可以特異性地靶向直徑只有幾十微米的AS斑塊，能夠在AS小鼠模型的兩個病變階段實現對內源性NO的可視化成像。研究發現，該探針產生的比率信號證明了NO會參與AS過程，并且隨著病變的進展，內源性NO的生成也會發生顯著增加。2）綜上所述，該研究開發的天然“活體傳感器”是一種能夠在體內將小分子探針靶向遞送到AS斑塊的智能方法，有望作為檢測AS中的響應性分子或微環境因素的通用平臺。
Lin Zhou. et al. Tetrazine-Based Ratiometric Nitric Oxide Sensor Identifies Endogenous Nitric Oxide in Atherosclerosis Plaques by Riding Macrophages as a Smart Vehicle. Journal of the American Chemical Society. 2023DOI: 10.1021/jacs.3c12181 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c12181
4. Angew：通過納米表面能量轉移實現輻射觸發的金屬前藥激活以用于放射-化學-免疫治療
在化療藥物領域中，金屬類藥物占據著主導的地位。然而，如何實現金屬前藥的可控激活仍然是一個嚴峻的挑戰。有鑒于此，華南理工大學邵丹研究員、陳方滿博士和大連理工大學孫文教授提出了一種通過納米表面能量轉移(NSET)實現輻射觸發的金屬前藥激活的通用策略。1）實驗構建了由金納米團簇(GNC)和含釕(Ru)的有機-無機雜化包覆層組成的核殼納米平臺(Ru-GNC)。在X射線照射下，具有化學治療功能的Ru(II)復合物可通過獨特的NSET過程被可控釋放。研究發現，NSET主要涉及從輻射激發的Ru-GNCs到含Ru的雜化層的光電子能量轉移。與傳統的輻射觸發的前藥激活相比，這種基于NSET的系統能夠確保腫瘤微環境中有足夠數量的活性物質存在，且不易發生淬滅。2）研究發現，超小的Ru-GNCs能夠靶向線粒體，其在被照射后會嚴重破壞呼吸鏈，進而通過產生大量活性氧實現放射增敏。實驗結果表明，基于Ru-GNCs的放射-化學治療能夠誘導免疫原性細胞死亡，其在與程序性細胞死亡配體1(PD-L1)檢查點阻斷聯合應用時能夠產生非常顯著的治療效果。綜上所述。該研究設計的NSET在開發輻射觸發的納米平臺以用于金屬前藥介導的癌癥治療等方面具有非常廣闊的應用前景。
Feixia Ruan. et al. Leveraging Radiation-triggered Metal Prodrug Activation Through Nanosurface Energy Transfer for Directed Radio-chemoimmunotherapy. Angewandte Chemie International Edition. 2023DOI: 10.1002/anie.202317943https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202317943
5. Angew：一步氣相沉積合成卟啉結構COF電催化劑
人們發現許多COF無法加工為薄膜形式，這嚴重阻礙了COF的廣泛利用。有鑒于此，內布拉斯加大學林肯分校Siamak Nejati、伊利諾伊大學芝加哥分校Amin Salehi-Khojin、賓夕法尼亞大學Andrew M. Rappe等報道氣相自下而上的合成卟啉COF的方法，這種方法實現了一步“合成-沉積”將含有金屬離子的COF集成到電極上。1）通過精確的原子尺度控制金屬位點結構，實現了優異的催化活性和未曾預料的質量活性。通過選擇合適的金屬原子（比如Co或Cu）控制POR-COF的催化活性，通過理論計算結果說明Cu催化位點能夠高效率的將硝酸鹽還原為NH3。2）通過改變金屬中心位點，能夠調控非質子體系的電催化NRR、ORR/OER催化選擇性和催化活性。
Syed Ibrahim Gnani Peer Mohamed, et al, Vapor-Phase Synthesis of Electrocatalytic Covalent Organic Frameworks, Angew. Chem. Int. Ed. 2023DOI: 10.1002/adma.202309302https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202309302
6. AM：MXene/rGO輕便耐褶皺的抗電磁干擾可穿戴器件
過渡金屬碳化物/氮化物（MXene）具有構筑多種應用場景的輕便、多功能的可穿戴電磁干擾（EMI）防護罩前景，但是如何發展一種簡單能夠規模化制備低密度、較薄、高柔性、抗干擾能力強的MXene宏觀結構材料具有非常大的挑戰和困難。有鑒于此，同濟大學陸偉、Zhihui Zeng等報道通過Zn2+擴散和硬模板法合成海綿啟發的多級多孔微觀結構的超薄MXene/還原石墨烯/Ag泡沫復合材料。1）由于介孔骨架結構和微孔MXene形成的多級多孔結構，這種多級多孔結構不僅能夠在壓縮時表現均勻分布的壓力，導致泡沫能夠表現的類似橡膠的耐褶皺，而且提供豐富的通道用于反射電磁波。通過在Ag納米片之間的相互作用以及MXene/rGO復合材料和多孔結構，從而具有優異的抗電磁輻射能力，比表面屏蔽效能達到109152.4 dB cm2 g-1。2）此外，這種泡沫具有橫向焦耳加熱、縱向隔熱、自清潔、耐火和動態監測等多功能。這項研究有助于發展輕便的MXene材料用于抗電磁干擾的可穿戴器件。
Fei Pan, et al, Porifera-Inspired Lightweight, Thin, Wrinkle-Resistance, And Multifunctional MXene Foam, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202311135https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202311135
7. AM：水系納米反應器制備<40 nm COF納米粒子
COF具有本征多孔結構的晶體，在許多領域具有應用前景。但是目前COF研究的主要目標是生成熱力學穩定產物，同時得到特定的尺寸和結構，從而能夠具有期待得到的功能。二維COF材料的合成和加工目前得到顯著的進步，但是處理得到三維COF納米晶仍具有非常大的挑戰。有鑒于此，巴塞羅那大學Josep Puigmartí-Luis、蘇黎世聯邦理工學院Salvador Pané、Carlos Franco等使用水系納米反應器在室溫和環境氣氛實現加工和制備尺寸小于40 nm的三維COF納米粒子。 1）這種水系合成體系不僅改善三維COF的加工，而且可能用于之前未曾探索的領域，包括納米/微米機器和生物醫藥等領域。2）這種水系反應器是基于COF前體分子能夠溶于水的膠束。這項研究有助于深入研究三維COF材料的合成機理，而且能夠直接生成直接進行功能化修飾的含有膠體的溶液。
Gemma Llauradó-Capdevila, et al, Tailored Design of a Water-Based Nanoreactor Technology for Producing Processable Sub-40 Nm 3D COF Nanoparticles at Atmospheric Conditions, Adv Mater 2023 DOI: 10.1002/adma.202306345https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.2023063458. AEM：長程約束驅動的表面氧相關物種富集促進CO2還原中的C?C電耦合CO2還原是將CO2轉化為有用原料的一種有效途徑，其中C2產物比C1產物更受歡迎，但其面臨著C?C電耦合的高動力學障礙。近日，西北工業大學Pan Fuping、Duan Zhiyao、Chen Kaijie、北伊利諾伊大學Li Tao開發了一種利用嵌段共聚物的微相分離制備雙連續中孔CuO納米纖維（CuO-BPNF）的新方法。1) 長程介孔的增強約束使OHad/Oad能夠在?0.7–?1.3 V的寬負電位范圍內吸附在Cu表面。恒電位DFT計算表明，表面結合的氧物種削弱了*CO與Cu（111）表面的親和力，并降低了*CO?CO二聚化和*CO氫化的動力學勢壘，從而實現*CO?CHO偶聯。2) CuO-BPNF具有74.7%的CO2到C2法拉第效率，這顯著大于具有傳統孔的對應物。該工作提供了約束工程的一般設計原理，以調節反應物種的吸附，從而調控界面催化中的反應途徑。
Fuping Pan, et al. Long-Range Confinement-Driven Enrichment of Surface Oxygen-Relevant Species Promotes C?C Electrocoupling in CO2 Reduction. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202303118https://doi.org/10.1002/aenm.2023031189. AEM：基于結構工程電極的全3D印制超級電容器纖維纖維形狀的儲能設備在未來可穿戴技術的智能電源中具有巨大應用潛力。為了生產高性能纖維狀儲能裝置，具有高能量密度、形狀適應性和壽命的薄纖維材料至關重要。在此，全北國立大學Jae-Wook Kang報道了基于結構工程電極的全3D印制超級電容器纖維。1) 在有源電極中嵌入銀（Ag）集流器有助于纖維狀3D超級電容器（SC）中更快的電荷傳輸，使其能夠構建獨特的3D電極結構，解決纖維狀器件中電極依賴電容厚度和長度問題。2) 在一米長的情況下，完全打印的纖維狀3D-SC具有低的電荷轉移電阻、1.062 F cm?2的高面電容和185.9 F g?1的重量電容，并且在1142μW cm?2功率密度下具有94.41μWh cm?2高面能量密度。纖維狀3D SC在空氣和水中的不同溫度下也表現出優異的電化學和機械穩定性。
Manoj Mayaji Ovhal, et al. One-Meter-Long, All-3D-Printed Supercapacitor Fibers Based on Structurally Engineered Electrode for Wearable Energy Storage. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202303053https://doi.org/10.1002/aenm.202303053
