1. Nature Materials：扭曲三層石墨烯的角分辨輸運非互易性和自發對稱性破缺
自發對稱破缺的識別和表征是理解強相關二維材料的核心。近日，布朗大學Li J. I. A.利用傳輸非互易性的角度分辨測量來研究扭曲三層石墨烯中的自發對稱破壞。 1) 通過分析縱向和橫向通道中非互易性的角度依賴性，作者能夠識別與電子相關的對稱軸。作者發現熱循環和大電流偏置會導致鏡像軸上的滯后旋轉，從而實現旋轉對稱性的自發破壞。2) 此外，隨著溫度的降低，非互易性的開始與軌道鐵磁性的出現相吻合。結合超導二極管效應的角度依賴性，該發現揭示了旋轉和時間反轉對稱性破壞之間的直接聯系。Naiyuan James Zhang, et al. Angle-resolved transport non-reciprocity and spontaneous symmetry breaking in twisted trilayer graphene. Nature Materials 2024DOI: 10.1038/s41563-024-01809-zhttps://doi.org/10.1038/s41563-024-01809-z2. Nature Nanotechnology：通過毛細管相互作用一步法制備液態鎵納米顆粒在柔性和可拉伸的彈性體基底中加入結構著色材料需要許多步驟，這些步驟會損害其可擴展性和經濟可行性。近日，印度科學學院Tapajyoti Das Gupta通過毛細管相互作用一步法制備液態鎵納米顆粒。1) 作者報道了一種一步法制備嵌入聚二甲基硅氧烷基底中等離子體Ga納米結構的方法，該基底對機械刺激具有可調的色度。該過程利用了基底的未交聯寡聚鏈和通過熱蒸發沉積Ga金屬之間的毛細管相互作用。2) 通過調節聚二甲基硅氧烷中的低聚物含量，作者獲得了一系列顏色。這種機械變色柔性基底對外部機械刺激表現出約80000次循環的可逆反應。 Renu Raman Sahu, et al. Single-step fabrication of liquid gallium nanoparticles via capillary interaction for dynamic structural colours. Nature Nanotechnology 2024DOI: 10.1038/s41565-024-01625-1https://doi.org/10.1038/s41565-024-01625-13. Nature Commun.：超薄、超輕的雙尺度纖維網絡具有高紅外透射率，用于高性能、舒適和可持續的PM0.3過濾器高滲透性顆粒物（PM）可攜帶各種細菌、病毒和有毒物質，對公眾健康構成嚴重威脅。然而，目前的呼吸器通常會犧牲其厚度和基重來實現高性能過濾，這不可避免地導致佩戴不適和原材料的大量消耗。福州大學Yuekun Lai和東華大學Xiaohong Qin等展示了一種簡單而大規模的分裂電紡絲策略，以制備超薄、超輕和輻射冷卻雙尺度纖維膜，其紅外透射率約為80%，用于高防護、舒適和可持續的空氣過濾器。 1）通過定制抗菌表面活性劑觸發的帶電射流分裂，形成了由連續納米纖維（44±12nm）和亞微米纖維（159±32nm）組成的雙尺度纖維過濾器。它具有超低厚度（1.49微米）和基重（0.57g?m?2）以及卓越的防護性能（約99.95%的PM0.3去除率、持久的抗菌能力）和低空氣阻力、高散熱性和透濕性的穿著舒適性。2）此外，與商用N95口罩相比，超輕過濾器可以節省97%以上的聚合物，從而使其具有可持續性和經濟性。這項工作為設計先進和可持續的防護材料鋪平了道路。Yang, Y., Li, X., Zhou, Z. et al. Ultrathin, ultralight dual-scale fibrous networks with high-infrared transmittance for high-performance, comfortable and sustainable PM0.3 filter. Nat Commun 15, 1586 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-45833-8https://doi.org/10.1038/s41467-024-45833-84. Nature Commun.：基于結晶多孔籠的智能無接觸人機交互在最近的疫情的推動下，無接觸技術的興起改變了人機交互（HMI）。預測表明，無接觸技術市場將大幅增長，到2026年將從2021年的136億美元增長近兩倍，達到376億美元。阿卜杜拉國王科技大學Niveen M. Khashab等在這里展示了一種基于有機籠的濕度傳感器，具有出色的濕度響應能力，為未來潛在的HMI系統中的高級無接觸平臺奠定了基礎。1）這款籠式傳感器具有超快的響應/恢復時間（1秒/3秒）和卓越的穩定性（超過800次循環），相對濕度（RH）變化范圍為11%至95%。晶體結構的3D孔隙網絡和籠內外豐富的吸水官能團協同作用，有助于實現卓越的濕度感應。2）為了展示多功能性，作者在智能無接觸控制屏幕和無接觸密碼管理器中展示了這種籠子，展示了分子多孔材料在無接觸HMI中經濟高效且易于加工的應用。 Wang, J., Lin, W., Chen, Z. et al. Smart touchless human–machine interaction based on crystalline porous cages. Nat Commun 15, 1575 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-46071-8https://doi.org/10.1038/s41467-024-46071-85. Nature Commun.：木質素磺酸鹽光固化室溫磷光材料光固化室溫磷光材料具有很大的實際應用潛力，但報道很少。東北林業大學Zhijun Chen和巴斯大學Tony D. James等使用木質素磺酸鹽、丙烯酰胺和離子液體（1-乙基-3-甲基咪唑溴化物）的組合開發了光固化RTP材料（P-Lig）。1）采用這種設計，木質素磺酸鹽同時充當RTP發色團和光引發劑。具體而言，離子液體中的木質素磺酸鹽在紫外線照射下產生自由基以聚合丙烯酰胺。所得木質素磺酸鹽自動限制在形成的交聯基質中以提供RTP。因此，從P-Lig中封閉的木質素磺酸鹽中觀察到的RTP的發射壽命約為110毫秒。此外，能量轉移發生在P-Lig和羅丹明B（RhB）之間，當P-Lig原位負載RhB（P-Lig/RhB）時觸發紅色余輝發射。2）作為潛在應用的演示，P-Lig和P-Lig/RhB被用作光固化RTP涂料和RTP油墨，用于制造3D材料和信息加密。Guo, H., Cao, M., Liu, R. et al. Photocured room temperature phosphorescent materials from lignosulfonate. Nat Commun 15, 1590 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-45622-3https://doi.org/10.1038/s41467-024-45622-36. Nature Commun.：直接原位觀察金紅石型二氧化鈦（110）的不對稱表面重構金紅石型TiO 2（110）的重構具有重要意義，因為它深刻地影響了這種廣泛應用于各種應用中的材料的表面化學和催化性質，從光催化到太陽能轉換。浙江大學Yong Wang和Zhong-Kang Han等使用原位球面像差校正的掃描透射電子顯微鏡以原子分辨率直接觀察了金紅石TiO 2（110）-（1×2）的不對稱表面重建。 1）密度泛函理論計算用于補充實驗觀察。我們的發現突出了小極化子之間的排斥靜電相互作用（由中性氧原子去除后的過量電子形成）以及這些極化子引起的后續表面弛豫所發揮的關鍵作用。這些不對稱結構的出現和消失可以通過調節氧分壓來控制。2）這項研究對金紅石型TiO 2（110）的表面重構提供了更深入的理解、預測和操作，對涉及金紅石型材料的各種應用和技術進步具有重要意義。Yuan, W., Chen, B., Han, ZK. et al. Direct in-situ insights into the asymmetric surface reconstruction of rutile TiO2 (110). Nat Commun 15, 1616 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-46011-6https://doi.org/10.1038/s41467-024-46011-67. Nature Commun.：揭示Pt誘導的Ru在堿性氫氧化反應中的抗失活性質 盡管Ru對氫氧化反應具有優異的催化活性和成本優勢，但在高陽極電位范圍內的催化劑失活嚴重限制了其取代Pt基準催化劑的潛力。揭示釕的失活機制并相應制定保護策略仍然是一個巨大的挑戰。鑒于此，來自中國科學技術大學化學系的Gongming Wang開發了具有優異抗失活特性的原子Pt功能Ru納米粒子，同時使用先進的操作表征工具來探索Pt在抗失活中的潛在作用。1) 該研究表明，引入的Pt單原子有效地防止了Ru的氧化鈍化，從而在催化過程中為關鍵的H*氧化釋放保留了界面水網絡；2) 此外，清楚地了解Ru和Pt在原子水平下誘導的反失活的失活性質，可以為合理設計用于氫氧化反應的穩定Ru基催化劑提供有價值的見解。Fang, Y., Wei, C., Bian, Z. et al. Unveiling the nature of Pt-induced anti-deactivation of Ru for alkaline hydrogen oxidation reaction. Nat. Commun. (2024).10.1038/s41467-024-45873-0https://doi.org/10.1038/s41467-024-45873-0
8. Chem：自調節芳香陽離子-π結合促進帶正電荷的π電子分子的可控自組裝
相同電荷π-電子分子的自組裝產生獨特的帶電組裝體，然而，相反電荷之間的靜電吸引通常會導致逐個電荷組裝，從而阻礙所需功能的表現。在此，西北工業大學Tian Wei、Mu Bin提出了一種自我調節的芳香陽離子-π結合策略來應對這一挑戰。1) 該方法涉及一種自互補設計，其特征是控制自組裝方向的雙位點芳香陽離子-π結合相互作用，從而產生帶正電的柱狀組裝體。所獲得的柱狀結構受到特定芳香陽離子-π結合模式中固有自調節過程的控制。2) 作者描述了從交替重疊到螺旋堆疊的轉變，這最終產生了柱狀多態性，包括具有可調柱內/柱間相關性的分子晶體和液晶。這些帶電的柱狀結構可用作高效的本征CO2還原光催化劑。 Zhelin Zhang, et al. Self-adjusted aromatic cation-π binding promotes controlled self-assembly of positively charged π-electronic molecules. Chem 2024DOI: 10.1016/j.chempr.2024.01.026https://doi.org/10.1016/j.chempr.2024.01.026
9. JACS：N-乙酰化半乳糖胺功能化的聚二硫化物偶聯物用于實現具有器官/細胞選擇性的生物制劑胞內遞送
通過全身給藥實現生物制劑（包括蛋白質和反義寡核苷酸(ASO)）在特定器官或細胞內的胞內遞送是一項亟待攻克的難題。有鑒于此，北京大學呂華研究員利用N-乙酰化半乳糖胺(GalNAc)功能化、細胞穿透性聚二硫化物(PDSs)偶聯物設計了一種能夠在體外和體內將蛋白質和ASO遞送到肝細胞的新方法。 1）含硫醇的載荷可通過聚集誘導聚合實現GalNAc功能化的硫辛酰胺單體的開環聚合，從而形成準均勻分散的位點特異性蛋白/ASO-PDS偶聯物。研究發現，該偶聯物的肝細胞選擇性胞內遞送功能是多種因素共同作用的結果。其中，GalNAc會首先與肝細胞上的ASGPR受體結合，從而導致細胞固定化。隨后，在細胞表面發生的硫醇-二硫鍵交換能夠促進細胞內化。2）實驗結果表明，PDS骨架與細胞表面之間的緊密距離具有非常重要的作用，其能夠決定硫醇-二硫鍵交換的成功，從而影響細胞穿透。綜上所述，該研究構建的偶聯物有望能夠克服全身和細胞特異性生物大分子物質遞送過程中遇到的多種生物障礙，從而為一系列設計靶向肝臟疾病的診療策略開辟了新的途徑。Jianhua Lu. et al. Organ/Cell-Selective Intracellular Delivery of Biologics via N?Acetylated Galactosamine-Functionalized Polydisulfide Conjugates. Journal of the American Chemical Society. 2024 DOI: 10.1021/jacs.3c11914https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c11914包括鋅陽極的水性鋅離子電池（AZIB）具有高安全性和高能量密度，是分布式和大規模儲能的理想選擇，因此其受到了廣泛關注。與有機電池不同，AZIB在溶劑、電解質和隔膜方面需要不同的設計原則和制備策略，有時甚至相反。對于廣泛用作穩定金屬陽極的關鍵成分和用作高性能安全陰極材料的聚合物材料來說尤其如此。近日，松山湖材料實驗室Wang Xin、東華大學Ju Anqi對用于水性鋅離子電池的聚合物進行了綜述研究。1) 作者討論了AZIB中聚合物成分的明確組成和結構要求，重點是控制這些器件的穩定性、可逆性和容量的排他性分子結構-性質關系。聚合物的用途根據AZIB的主要結構分為五類：隔膜、添加劑、水凝膠電解質、涂層和電極材料。2) 作者綜述并討論了穩定AZIB的新型合成和制備技術在聚合物結構/性能相互作用方面的最新進展。最后，作者還提出了多功能聚合物在開發高性能AZIB方面的挑戰和前景。 Ben Niu, et al. Polymers for Aqueous Zinc-Ion Batteries: From Fundamental to Applications Across Core Components. Adv. Energy Mater. 2024DOI: 10.1002/aenm.202303967https://doi.org/10.1002/aenm.202303967
