1.南京大學(xué)Angew：B(HFIP)3和I2構(gòu)筑先進(jìn)電解質(zhì)開發(fā)高性能Mg金屬電池可充電鎂電池被認(rèn)為是一種有前景的多價(jià)電池系統(tǒng)，適用于低成本和可持續(xù)的儲(chǔ)能應(yīng)用。具有末端取代基氟化陰離子的硼基鎂鹽（Mg[B(ORF)4]2，RF=氟化烷基）表現(xiàn)出令人印象深刻的電化學(xué)穩(wěn)定性。然而，它們的部署受到復(fù)雜的合成路線和鎂陽(yáng)極表面鈍化的阻礙。有鑒于此，南京大學(xué)金鐘等報(bào)道一種由1,2-二甲氧基乙烷（DME）中的B(HFIP)3和I2組成的先進(jìn)電解質(zhì)設(shè)計(jì)。1）通過Mg陽(yáng)極與B(HFIP)3和I2組成的電解液相互反應(yīng)，生成了Mg[B(HFIP)4]2/DME-MgI2電解質(zhì)體系。Mg陽(yáng)極與I2和接受電子的B(HFIP)3反應(yīng)，導(dǎo)致原位形成由MgF2和MgI2物種組成的固體電解質(zhì)界面層，這有助于快速穩(wěn)定的Mg鍍層/剝離。 2）與原始的Mg[B(HFIP)4]2/DME電解質(zhì)相比，Mg[B(HFIP)4]2/DME-MgI2電解質(zhì)具有超低過電位（~80mV）、高庫(kù)侖效率和超過1500h的長(zhǎng)循環(huán)周期等電化學(xué)性能。結(jié)果表明，Mg[B(HFIP)4]2/DME-MgI2電解質(zhì)與Mo6S8陰極的可充電鎂電池具有良好的相容性、快速的動(dòng)力學(xué)和超過1200次循環(huán)的穩(wěn)定可循環(huán)性，超過之前報(bào)道的所有硼基電解質(zhì)。這項(xiàng)工作引入了一種有前景的鹵素增強(qiáng)硼基鎂離子電解質(zhì)性能的策略，這對(duì)高價(jià)態(tài)二次電池的發(fā)展和優(yōu)化至關(guān)重要。 Xinmei Song, Jingjie Sun, Wen Ren, Lei Wang, Binze Yang, Hailong Ning, Pengbo Zhang, Zhuoma Caixiang, Zuoxiu Tie, Xuejin Zhang, Yanna NuLi, Zhong Jin, Iodine Boosted Fluoro-Organic Borate Electrolytes Enabling Fluent Ion-conductive Solid Electrolyte Interphase for High-Performance Magnesium Metal Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202417450https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024174502.Angew：限域在MOF內(nèi)的蛋白質(zhì)增強(qiáng)穩(wěn)定性與溶液中的蛋白質(zhì)相比，封裝在密閉空間內(nèi)的單個(gè)蛋白質(zhì)可以產(chǎn)生不同的性質(zhì)，但控制包封蛋白質(zhì)的數(shù)量及其環(huán)境仍然具有挑戰(zhàn)性。有鑒于此，東京大學(xué)Makoto Fujita、Takahiro Nakama等報(bào)道表明，通過將單個(gè)蛋白質(zhì)封裝在自組裝配位籠的結(jié)構(gòu)明確、可調(diào)控的空腔，能夠增強(qiáng)蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。 1）在尺寸可調(diào)的配位籠的均勻腔內(nèi)，成功地限域15種不同大小（直徑3-6nm）和性質(zhì)（如等電點(diǎn)和疏水性）的蛋白質(zhì)。2）通過各種不同的分析技術(shù)，發(fā)現(xiàn)在變性條件下，如暴露于有機(jī)溶劑、熱量和緩沖液中，蛋白質(zhì)保持了二級(jí)結(jié)構(gòu)和酶催化活性。這些研究結(jié)果表明，這種配位籠有可能作為合成主體，精確控制空腔內(nèi)的蛋白質(zhì)功能。Risa Ebihara, Takahiro Nakama, Ken Morishima, Maho Yagi-Utsumi, Masaaki Sugiyama, Daishi Fujita, Sota Sato, Makoto Fujita, Physical Isolation of Single Protein Molecules within Well-Defined Coordination Cages to Enhance Their Stability, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202419476https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.2024194763.JACS：有機(jī)超強(qiáng)堿催化氟芳烴SNAr取代日本東北大學(xué)Masanori Shigeno、巖手大學(xué)Toshinobu Korenaga等報(bào)道SNAr反應(yīng)作為一種優(yōu)異的方法構(gòu)筑官能團(tuán)化芳烴結(jié)構(gòu)化合物。經(jīng)典的逐步SNAr反應(yīng)包括加成/消除過程，這種反應(yīng)過程缺電子型芳基鹵化物用于穩(wěn)定Meisenheimer中間體。在最近的工作中，人們開發(fā)了一個(gè)過渡態(tài)的協(xié)同SNAr反應(yīng)，因此能夠使用電子富集的芳烴底物，在化學(xué)計(jì)量比的強(qiáng)堿或者親核試劑存在的情況反應(yīng)。1）這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)使用有機(jī)超強(qiáng)堿tBu-P4能夠作為高效的催化劑，對(duì)于電子結(jié)構(gòu)不同的反應(yīng)物分子能夠進(jìn)行協(xié)同SNAr反應(yīng)。這個(gè)使用超強(qiáng)堿作為催化劑的體系使用tBu-P4作為活化芳基氟化物和陰離子親核試劑的雙重作用。2）此外，這個(gè)催化劑具有優(yōu)異的官能團(tuán)容忍性，廣泛的親核試劑兼容，能夠?qū)ι锘钚曰衔镅苌镞M(jìn)行后期官能團(tuán)轉(zhuǎn)化。這項(xiàng)研究在化學(xué)合成和開發(fā)藥物化合物等場(chǎng)景具有應(yīng)用前景。 Masanori Shigeno*, Kazutoshi Hayashi, Ozora Sasamoto, Riku Hirasawa, Toshinobu Korenaga*, Shintaro Ishida, Kanako Nozawa-Kumada, and Yoshinori Kondo, Catalytic Concerted SNAr Reactions of Fluoroarenes by an Organic Superbase, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c09042https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c090424.JACS：智能模塊化DNA溶酶體靶向嵌合體納米裝置用于實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)腫瘤治療溶酶體靶向嵌合體（LYTACs）是一種能夠消除不可成藥的細(xì)胞外腫瘤相關(guān)致病蛋白的有效方式。然而，較低的生物利用度和非特異性分布等問題仍會(huì)嚴(yán)重限制LYTACs在精確腫瘤治療中的療效。開發(fā)一種能夠選擇性靶向腫瘤組織并實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)的LYTAC系統(tǒng)是一項(xiàng)至關(guān)重要但也極具挑戰(zhàn)性的難題。 有鑒于此，南京郵電大學(xué)晁潔研究員利用智能的模塊化DNA LYTAC（IMTAC）納米器件開發(fā)了一種可編程納米平臺(tái)，并將其用于實(shí)現(xiàn)具有腫瘤特異性的多致病性蛋白質(zhì)降解。1）實(shí)驗(yàn)利用環(huán)狀DNA折紙來整合預(yù)先設(shè)計(jì)的模塊化多靶點(diǎn)蛋白結(jié)合位點(diǎn)和對(duì)pH響應(yīng)的蛋白降解啟動(dòng)子，這些啟動(dòng)子可以在腫瘤組織中特異性識(shí)別細(xì)胞表面的溶酶體穿梭受體。通過精確控制靶向不同蛋白質(zhì)的配體和啟動(dòng)子的化學(xué)計(jì)量學(xué)和模塊性，該IMTAC納米器件能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的腫瘤組織定位和遞送。在腫瘤組織中，酸性的腫瘤微環(huán)境可觸發(fā)降解開關(guān)的激活和多價(jià)結(jié)合，以有效降解多種預(yù)先設(shè)定的蛋白質(zhì)。2）IMTAC的組織特異性和多配體能夠顯著提高藥物利用率，并同時(shí)減少脫靶效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠協(xié)同降解腫瘤組織中的EGFR和PDL1，以實(shí)現(xiàn)對(duì)肝細(xì)胞癌（HCC）的聯(lián)合靶向免疫治療。即使在低濃度條件下，該系統(tǒng)也能在體內(nèi)顯著誘導(dǎo)腫瘤壞死和抑制腫瘤生長(zhǎng)。綜上所述，該研究設(shè)計(jì)了一種用于制備通用、智能、模塊化的編碼納米平臺(tái)的獨(dú)特策略，能夠?yàn)闃?gòu)建精準(zhǔn)的醫(yī)學(xué)降解物和開發(fā)特異性抗腫瘤藥物提供新的見解。 Meirong Cui. et al. Intelligent Modular DNA Lysosome-Targeting Chimera Nanodevice for Precision Tumor Therapy. Journal of the American Chemical Society. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c10010https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c100105.華中科技大學(xué)Nature Commun：增材制造原位相工程構(gòu)筑高性能軟磁中熵合金增材制造（AM）顯示出作為生產(chǎn)用于電動(dòng)機(jī)和可持續(xù)電動(dòng)汽車應(yīng)用的軟磁多組分合金具有前景的方法。但是，在增材制造的軟磁材料中同時(shí)實(shí)現(xiàn)高飽和磁通密度（Bs）和低矯頑力（Hc）仍然具有非常大的挑戰(zhàn)性。有鑒于此，華中科技大學(xué)柳林、張誠(chéng)等報(bào)道提出了一種方法，將Fe45Co30Ni25的元素粉末混合物與Fe2O3納米氧化物集成在一起，進(jìn)行激光粉末床熔融（LPBF）、高溫退火，得到FCC晶相Fe45Co30Ci25 MEA/FeO復(fù)合材料（MEA=中熵合金）。 1）FeO納米粒子是鐵粉和Fe2O3納米氧化物反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物，是MEA基質(zhì)中形成單一FCC相的成核位點(diǎn)。與BCC/FCC雙相MEA和其他最先進(jìn)的增材制造的軟磁合金相比，LPBF MEA/FeO復(fù)合材料的Bs為2.05T，Hc極低，為115A m-1。2）原位洛倫茲透射電子顯微鏡（TEM）顯示，與FCC/BCC雙相相比，由于FCC相中晶界對(duì)疇壁運(yùn)動(dòng)的釘扎效應(yīng)減小，因此FCC結(jié)構(gòu)MEA/FeO復(fù)合材料的具有更低的Hc。Cao, Z., Zhang, P., An, B. et al. In situ phase engineering during additive manufacturing enables high-performance soft-magnetic medium-entropy alloys. Nat Commun 15, 9747 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-54133-0https://www.nature.com/articles/s41467-024-54133-06.Nature Commun：同時(shí)進(jìn)行空氣捕碳和空氣集水實(shí)現(xiàn)低能耗捕碳使用固體胺等化學(xué)吸附劑直接捕獲空氣中的二氧化碳（DAC），被認(rèn)為是控制大氣二氧化碳濃度的符合可持續(xù)發(fā)展的方法。但是，吸附劑捕獲空氣CO2的效率和經(jīng)濟(jì)可行性受到吸附劑再生過程的能耗高問題的阻礙。有鑒于此，墨爾本大學(xué)李剛(Kevin)教授、天津大學(xué)丁輝副教授、蒙納士大學(xué)Paul Webley等通過大氣中協(xié)同收集水和二氧化碳，使用原位水蒸汽吹掃技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了低能耗和低成本的再生。1）在100℃的高濃度水蒸氣條件，CO2的脫附顯著增強(qiáng)，在不使用真空泵和蒸汽鍋爐的情況下，能夠生成純度97.7%的CO2和淡水。 2）此外，吸附劑捕獲空氣CO2能夠由太陽(yáng)能供電，能夠回收98%的吸附二氧化碳，而且能源需求量降低了20%，因此能夠?qū)崿F(xiàn)分布式的空氣可持續(xù)捕碳。
Wang, Y., Qu, L., Ding, H. et al. Distributed direct air capture of carbon dioxide by synergistic water harvesting. Nat Commun 15, 9745 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-53961-4https://www.nature.com/articles/s41467-024-53961-47.安徽大學(xué)AM：Tb(鋱)單原子調(diào)控電子結(jié)構(gòu)增強(qiáng)電解水性能在尿素輔助電解水反應(yīng)過程中，單原子（SA）催化劑為氫氣（H2）產(chǎn)生和污染水處理提供了一種可行的替代方案。但是，電子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、較低的單原子含量、固有的緩慢動(dòng)力學(xué)和不平衡的吸附-解吸步驟是其大規(guī)模實(shí)施的瓶頸。有鑒于此，安徽大學(xué)李鵬、柳守杰、越南峴港大學(xué)Viet Q. Bui等報(bào)道了稀土鋱單原子（Tb SA）在富含缺陷的Co3O4上拓?fù)浞€(wěn)定(TbSA@d-Co3O4)通過Tb-O配位用于尿素氧化反應(yīng)（UOR）和HER反應(yīng)。1）由于Tb SA與d-Co3O4的強(qiáng)相互作用Tb SA@d-Co3O4 UOR和HER分別在1.27 V和-35mV下實(shí)現(xiàn)了10mA cm-2的電流密度。值得注意的是，當(dāng)Tb SA@d-Co3O4作為雙電極系統(tǒng)中的雙功能催化劑，它只需要1.22V即可獲得10mA cm-2，并在100小時(shí)內(nèi)具有出色的操作穩(wěn)定性。混合電解槽可以通過摩擦納米發(fā)電機(jī)、AA電池和標(biāo)稱電勢(shì)為1.5V的太陽(yáng)能電池板成功通電。
2）機(jī)理研究結(jié)果表明，d-Co3O4中的“Tb SA”單原子具有更好的中間體吸附-解吸的平衡反應(yīng)能量和UOR的良好電荷轉(zhuǎn)移特性，因此降低了過電勢(shì)的決定步驟。這項(xiàng)工作為探索稀土“f區(qū)”元素的催化性能提供了一種新的方法，展示了通過結(jié)構(gòu)調(diào)控制造性能先進(jìn)的電催化劑。Sara Ajmal, Aamir Rasheed, Wenxiang Sheng, Ghulam Dastgeer, Quynh Anh T. Nguyen, Peihong Wang, Ping Chen, Shoujie Liu, Viet Q. Bui, Manzhou Zhu, Peng Li, Dingsheng Wang, Synergetic Modulation of Electronic Properties of Cobalt Oxide via “Tb” Single Atom for Uphill Urea and Water Electrolysis, Adv. Mater. 2024DOI: 10.1002/adma.202412173https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.2024121738.斯坦福大學(xué)AM：合成金屬@氧化物封裝結(jié)構(gòu)納米材料的方法在多種催化應(yīng)用中，將金屬納米粒子包封在氧化物材料中已被證明是提高活性、選擇性和穩(wěn)定性的有效策略。已經(jīng)提出了幾種封裝納米粒子的方法，例如形成核殼結(jié)構(gòu)、在納米粒子上生長(zhǎng)有序結(jié)構(gòu)（沸石或金屬有機(jī)框架）或直接在納米粒子上沉積載體材料。有鑒于此，斯坦福大學(xué)Matteo Cargnello等報(bào)道一種普適性的納米合成方法，能夠制備各種成分（Pt、Pd、Rh）和多種氧化物（Al2O3、Al2O3-CeO2、ZrO2、ZnZrOx、In2O3、Mn2O3、TiO2）的金屬@氧化物封裝結(jié)構(gòu)，而且控制納米顆粒的尺寸和分散以及氧化物的多孔結(jié)構(gòu)。1）首先制備金屬@聚合物結(jié)構(gòu)，隨后將氧化物前體滲透到這些結(jié)構(gòu)中，通過煅燒處理，形成金屬@氧化物結(jié)構(gòu)。大多數(shù)Pt@氧化物催化劑顯示出相似的催化活性，表明封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)的Pt表面位點(diǎn)可能用于催化反應(yīng)過程。但是Pt@Mn2O3樣品具有更高的CO氧化催化活性，而且在老化條件仍非常穩(wěn)定。 2）這項(xiàng)工作展示一種強(qiáng)大的納米鑄造方法來合成金屬@氧化物，可能用于催化以精細(xì)調(diào)節(jié)金屬氧化物界面。
Chengshuang Zhou, Jinwon Oh, Michael L. Stone, Sydney Richardson, Pin-Hung Chung, Jorge Osio-Norgaard, Bang T. Nhan, Abinash Kumar, Miaofang Chi, Matteo Cargnello, A General Approach for Metal Nanoparticle Encapsulation Within Porous Oxides, Adv. Mater. 20204DOI: 10.1002/adma.202409710https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202409710
