1.Nature Synthesis：酶催化-化學催化串聯合成氨基酸非經典氨基酸對于合成天然產物、設計多肽和藥物分子的結構非常重要，雖然非經典氨基酸受到廣泛的引用，但是對于合成化學而言，非經典氨基酸分子的復雜結構是個非常大的挑戰。有鑒于此，萊斯大學Hans Renata等發展了一種一鍋化學-酶催化反應構筑含氮雜環結構且修飾多個官能團和不同環尺寸的非經典氨基酸。1）驗證了一種混雜轉氨酶能夠將多種多樣的二酮酸轉化為α-氨基酸。在一鍋反應過程中，二酮酸通過自發成環亞胺化和立體控制還原反應生成氮雜環氨基酸。通過這種反應方法構筑了超過25種氮雜環非經典氨基酸。2）這項工作通過混雜酶催化轉氨化、通過金屬催化加氫，在一鍋反應體系通過串聯催化反應合成氨基酸。這項研究展示了生物催化-化學催化的復合催化體系在構筑小分子中的重要作用。 Chao, TH., Wu, X., Fu, Y. et al. Harnessing transaminases to construct azacyclic non-canonical amino acids. Nat. Synth (2024). DOI: 10.1038/s44160-024-00514-8https://www.nature.com/articles/s44160-024-00514-82.Nature Synthesis：稀土碲化物半導體團簇的合成與結構原子結構精確的團簇對于理解塊體材料的結構-性質關系非常重要，有鑒于此，南方科技大學鄭智平教授、清華大學/南方科技大學李雋教授等報道組成為 [K(2,2,2-cryptand)]2[(μ5-Cp*RE)6(μ6-κ3:κ3:κ3-Te3)(μ-κ2:κ2-Te2)(μ3-η2:κ:κ1-Te2)(μ3-Te)3]的團簇，其中Cp*=五甲基環戊二烯基，RE= ?Y, Gd, Tb, Ho, Er。1）這些團簇材料是具有前景的稀土碲化物的前體，碲化物是具有熱電、磁、半導體和電荷密度波等性質的量子材料。晶體學分析結果說明結構為6個稀土原子與三個碲配體（Te2-, Te22-, 以及未曾報道的Ti34-）組成的三角形反棱鏡結構。2）DFT理論計算結果說明線性Ti34-的電子結構特點為3中心4電子化學鍵。UV-VIS-NIR光譜表征以及理論計算說明這些團簇是半導體性質，其能帶結構與SiAs和GaAs類似。Ding, YS., Jiang, XL., Li, L. et al. Atomically precise semiconductor clusters of rare-earth tellurides. Nat. Synth (2024)DOI: 10.1038/s44160-024-00511-xhttps://www.nature.com/articles/s44160-024-00511-x3.Nature Communications：分子石墨烯納米帶的微光態發光碳納米材料有望成為明亮高效的發射體，但結構無序、分子間相互作用和暗態的固有存在抑制了其光致發光。鑒于此，來自牛津大學的Robin J. Nicholas、Lapo Bogani、Bernd K. Sturdza等人研究出了具有原子精確邊緣的合成石墨烯納米帶，該納米帶旨在抑制分子間相互作用，以在溶液和薄膜中表現出強烈的光致發光。1) 該研究證實，發現的高光譜分辨率揭示了來自帶狀物的徑向呼吸狀模式的強振子-電子耦合，并且，它們的凹邊結構產生了谷間混合，使傳統的暗態變亮，從而產生迄今為止未被發現的暮光狀態；2) 此外，該研究表明，這些態與納米帶聲子模式的耦合對吸收和發射的影響不同，這表明存在Herzberg–Teller和Franck–Condon耦合的復雜相互作用，同時，詳細了解控制光學響應的基本電子過程將有助于通過間隙調諧和側鏈功能化定制納米碳光學器件的化學設計。 Sturdza, B.K., Kong, F., Yao, X. et al. Emissive brightening in molecular graphene nanoribbons by twilight states. Nat. Commun. (2024).DOI：10.1038/s41467-024-47139-1https://doi.org/10.1038/s41467-024-47139-1
4.Nature Communications：晶格氧在氫傳感反應中的重要作用了解金屬氧化物半導體的傳感機制對開發高性能傳感器至關重要。傳統的傳感機制只能識別空氣中表面化學吸附氧的影響，而忽略了表面晶格氧。鑒于此，來自吉林大學的Guo-Dong Li、陸軍醫科大學的Qiuju Li和浙大寧波理工學院的Ruiqin Gao等人通過使用原位表征，研究證明了參與傳感過程的表面化學吸附氧可以來自氧化物的晶格氧。 1) 該研究證實，通過進一步的密度泛函理論（DFT）計算證明，O的p帶中心是調節晶格氧參與氣敏反應的最新技術；2) 此外，該研究表明，基于實驗數據和理論計算，通過研究發現與傳統機制有根本不同的機制，同時表明晶格氧對材料的高響應值是有幫助的。Li, J., Si, W., Shi, L. et al. Essential role of lattice oxygen in hydrogen sensing reaction. Nat. Commun. (2024).DOI：10.1038/s41467-024-47078-x https://doi.org/10.1038/s41467-024-47078-x
5.JACS：多相銠單原子位催化劑實現化學選擇性卡賓 N?H 鍵插入過渡金屬催化的氮氫鍵卡賓插入反應已成為構建 C-N 鍵的穩健且通用的方法。雖然均相催化金屬卡賓 N-H 插入已經取得了重大進展，但由于金屬卡賓中間體的高親電性，該領域化學選擇性的控制仍然具有挑戰性。近日，清華大學李亞棟院士，王定勝教授，華東理工大學趙杰，加州大學伯克利分校F. Dean Toste等人提出了一種合成銠單原子位點催化劑（RhSA）的有效策略，該催化劑包含一個被三個氮原子和一個摻雜在碳載體中的磷原子包圍的銠原子。1）這種Rh-SA催化劑的催化劑負載量僅為0.15 mol%，對于各種苯胺和雜芳基胺與重氮酯的多相卡賓插入表現出優異的催化性能。2）重要的是，多相催化劑選擇性地將帶有多個親核部分的苯胺衍生物轉化為單個N-H插入異構體，而流行的均相Rh2(OAc)4催化劑則產生過度官能化副產物的混合物。此外，使用一組立體電子多樣化的重氮酯獲得了類似的 NH 鍵插入選擇性，突出了這種多相催化方法的普遍適用性。3）基于密度泛函理論計算，Rh-SA催化劑的選擇性歸因于插入勢壘和載體中磷原子輔助的加速質子轉移。總的來說，這項對異質金屬催化卡賓插入的研究強調了單原子位點催化作為有機合成中強大的補充工具的潛力。Yuanjun Chen, et al, Heterogeneous Rhodium Single-Atom-Site Catalyst Enables Chemoselective Carbene N?H Bond Insertion, J. Am. Chem. Soc., 2024DOI: 10.1021/jacs.4c01408https://doi.org/10.1021/jacs.4c014086.Joule：用于無陽極酸性質子電池的高可逆錫氧化還原化學無毒金屬錫（Sn）具有高的氫過電位和環境友好性，可用于高性能的水性電池。然而，Sn在酸性電解質中的大顆粒尺寸和不規則的沉積形態顯著降低了循環穩定性。在這里，浙江師范大學夏永姚、黃健航等人發現上述問題的內在根源是Sn/Sn2+在酸性電解質中的高交換電流密度，并提出了兩種有效的解決方法（明膠添加劑和甲磺酸基電解質）。 1) 具有獨特絡合環境的甲磺酸基電解質不僅提高了沉積Sn的均勻性，而且抑制了析氫，賦予Sn/Sn2+ 99.95%的高平均庫侖效率。組裝的貧電解質無陽極有機/Sn電池可以在4000多次循環中發揮優異的穩定性。2) 此外，容量為23 mAh的放大無陽極電池持續了1000多次循環。該工作提供了提高錫循環穩定性的通用策略，并朝著實際應用邁出了重要一步。Zuhao Yu et.al Highly reversible tin redox chemistry for stable anode-free acidic proton battery Joule 2024DOI: 10.1016/j.joule.2024.03.007https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.03.007高能鋰離子存儲設備是電動汽車中的永恒追求。然而，現有的陽極材料難以實現快速充電反應。近日，中國海洋大學柳偉、金永成等人報道了一種新型扭曲氧化鐵量子點，它含有大量的晶體缺陷和包裹在碳中的邊緣位錯。 1) 當用作陽極時，它實現了接近理論容量的六電子反應，并且具有優異的快速充電性能。即使以最快的充電速度，扭曲結構仍然可以在7秒內獲得182mAh g–1，這遠遠超過所有的鐵基陽極。2) 理論計算表明，優異的快速充電性能源于優化的離子吸附和降低的離子遷移能壘，從而確保電極在超大電流下仍能有效工作。這種促進作用通過非原位表征得到了進一步驗證。此外，所構建的鋰離子電容器還具有優異的能量/功率輸出和穩定性。Hongguang Fan et.al Distorted Iron Oxide Quantum Dots with Unprecedented Fast-Charging Capability for High-Energy and High-Power Lithium Storage Adv. Energy Mater. 2024DOI: 10.1002/aenm.202400248https://doi.org/10.1002/aenm.202400248高熵材料具有優異的化學物理性質，因此在許多領域受到人們的關注。高熵材料的組成非常廣泛，因此能夠非常好的調控結構，以及有機會進行創新結構設計。最近高熵材料的光熱轉換能力受到人們的關注，而且高熵材料能夠有效的利用非常寬的光譜區間（300-2500 nm）。高熵效應以及擴散滯后效應使得高熵材料具有熱穩定性和化學穩定性，并且使得高熵材料可能成為替代傳統光熱材料的新型材料。有鑒于此，中國科學院蘭州化物所高祥虎研究員等綜述目前高熵光熱材料的發展前景。1）對高熵光熱材料的組成、結構、光吸收機理、光學性質之間的關系進行總結。此外，對高熵光熱材料的重要發展情況進行總結，尤其是高熵材料對太陽能水蒸發、熱管理、太陽能光電發電、生物醫療等領域的貢獻。2）這篇綜述總結討論高熵光熱材料的未來發展方向，而且總結展望了如何發展新型高熵光熱材料以及拓展高熵光熱材料的應用場景。Cheng-Yu He, Yang Li, Zhuo-Hao Zhou, Bao-Hua Liu, Xiang-Hu Gao, High-Entropy Photothermal Materials, Adv. Mater. 2024DOI: 10.1002/adma.202400920https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202400920
