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1. Nature：發現固體龐壓卡效應，制冷技術新突破！

制冷對現代社會至關重要，例如世界上25%到30%的電力都用于冰箱和空調的制冷。目前的制冷技術大多涉及傳統的氣體壓縮循環，但由于其帶來的全球溫室效應問題，使得新型制冷材料的開發越來越受到關注。近年來，受到廣泛關注的基于固態相變熱效應的制冷技術是一種很有前途的替代技術。但由于其等溫熵變小限制了其進一步的應用。

有鑒于此，中國科學院金屬研究所李昺研究員等人報道了一種名為塑料晶體的龐壓卡效應(CBCEs)(壓力引起的相變制冷效應)。在一個典型的塑料晶體新戊二醇中，在室溫下獲得了389 J kg^?1 K^?1的等溫熵變。研究結果表明，塑料晶體中的CBCEs是由這些材料的分子取向無序、極大的可壓縮性和強烈的晶格非諧性共同作用的結果。該研究建立了塑料晶體中CBCEs的微觀機制，為下一代固態相變制冷技術指明了方向。

Bing Li*, Yukinobu Kawakita, SeikoOhira-Kawamura, Takeshi Sugahara, Hui Wang, Jingfan Wang, Yanna Chen, Saori I.Kawaguchi, Shogo Kawaguchi, Koji Ohara, Kuo Li, Dehong Yu, Richard Mole,Takanori Hattori, Tatsuya Kikuchi, Shin-ichiro Yano, Zhao Zhang, Zhe Zhang,Weijun Ren, Shangchao Lin, Osami Sakata, Kenji Nakajima & Zhidong Zhang.Colossal barocaloric effects in plastic crystals. Nature, 2019.

DOI: 10.1038/s41586-019-1042-5

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1042-5

2. Nature點評：基于塑料晶體的固態相變制冷技術新發現！

傳統的制冷技術是基于溫室氣體的交替壓縮和膨脹循環來實現的。1 Kg典型的制冷劑對地球大氣溫室效應的貢獻相當于兩噸二氧化碳，相當于一輛汽車連續運行6個月。因此，迫切需要找到環保的制冷技術來改善溫室效應問題。固態相變制冷是一種環保、節能的制冷技術，可以解決當前制冷技術中的大部分問題。但由于其等溫熵變化小限制了其進一步的應用。有鑒于此，中國科學院金屬研究所李昺研究員等人研究了基于塑料晶體的制冷系統，其中一種塑料晶體新戊二醇，在室溫下獲得了389 J kg^?1 K^?1的熵變。

悉尼新南威爾士大學研究員Claudio Cazorla對此做出了相應的評論。先前的研究已經報道了壓力驅動的有序無序相變引起的溫度變化。然而，塑料晶體與其他材料有很大的不同，不僅僅是因為它們在接近室溫時能產生巨大的熵變，還由于它們具有容易生產、重量輕、無毒等優點。因此，它們特別適合應用于電子和移動設備中的制冷。

然而，塑料晶體并不是完美的熱材料。例如，它們的熔點相對較低，這對于制冷應用是不利的。此外，塑料晶體具有的高度可壓縮的特性意味著這些材料缺乏承受多次制冷循環的機械彈性。最重要的是，滯后效應可能會削弱塑料晶體的冷卻性能。如果我們要在商業制冷中使用塑料晶體，就需要分析這些技術問題，并找到解決辦法。盡管面臨這些挑戰，李昺研究員等人的工作代表著在尋找具有優勢性質熱材料的研究中邁出了重要一步。

Claudio Cazorla*. Refrigeration based onplastic crystals. Nature, 2019.

DOI: 10.1038/d41586-019-00974-5

https://www.nature.com/articles/d41586-019-00974-5

3. JACS：靶向RNA的小分子用于化學、生物和醫學的交叉領域

斯克里普斯研究所Matthew D. Disney介紹了目前在開發與RNA相互作用的小分子(SMIRNAs)方面的研究和遇到的挑戰，說明了它們在化學、生物和醫學之間的交叉領域具有的重大應用價值。其中的研究關鍵是開發方法來通過設計獲得可以調節RNA靶標的、具有生物活性的化合物，并驗證其在細胞和臨床前模型中的直接作用效果。作者同樣也對這一領域的進展及影響、關于SMIRNAs的新技術和一些里程碑突破進行了簡述，提出這些將為以RNA為小分子藥物靶點的研究工作提供良好的契機。

Disney, M.D. Perspectives on targeting RNA with small molecules tocapture opportunities at the intersection of chemistry, biology, and medicine. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.8b13419

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b13419

4. JACS：通過捕獲超氧化物，促進金屬-氧電池的氧還原反應

非質子電解質中的氧還原反應(ORR)是金屬-氧氣電池的基本反應。在正極表面捕獲和轉移金屬超氧化物中間體是闡明ORR機理、加速ORR反應以及提高金屬-氧氣電池穩定性和能量密度的一項長期的挑戰。有鑒于此，河南大學趙勇教授等人通過仿生學研究途徑，將正極固體催化劑和可溶性蒽醌(AQ)分子形成一個“酶-輔酶”協同催化機制，大大提高了固體催化劑的催化活性。AQ充當搬運工來捕獲超氧化物并將其從正極表面轉移到非質子性電解質。以鋰-氧(Li-O₂)電池為模型，很好地闡明了在AQ分子存在下電池放電的ORR機理，電池容量提高3倍以上。通過模擬輔酶輔助反應大大加快固體催化劑的ORR催化，并提高了金屬-氧氣電池的性能。

Peng Zhang, Liangliang Liu, Xiaofeng He, Xiao Liu, Hua Wang,Jinling He, and Yong Zhao*. Promoting Surface-mediated Oxygen Reduction Reaction of Solid Catalysts in Metal-O₂ batteries by Capturing Superoxide Species. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.8b13568

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b13568

5. JACS：普適方法修飾MOFs電子結構

金屬有機框架（MOFs）電子結構的定向修飾對其光電性能、傳感、光催化應用至關重要。修飾MOFs電子結構最主要的控制因素包括禁帶寬度、帶邊緣的絕對能量位置、激發態電荷分離和金屬-配體的雜化程度等，金屬替換或摻雜就是修飾MOFs這些性質好的方法。近日，洛桑聯邦理工學院Olga A.Syzgantseva團隊以MIL-125和UiO-66為模型體系，報告了一種普適的選擇性金屬摻雜的方法。實驗發現，金屬摻雜能有針對性的優化關鍵的電子結構參數。更重要的是，該方法適用于任何MOFs結構，能對現有MOFs的電子性質進行有針對性的調整。

Maria A. Syzgantseva, Olga A. Syzgantseva,* et al. Metal Substitution as the Method of Modifying Electronic Structure of Metal-Organic Frameworks. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.8b13667

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b13667

6. Angew.：會呼吸的MOFs輸送天然氣

尋找合適的促進因素來控制柔性金屬有機框架(MOFs)的呼吸性質具有很高的挑戰性。近日，新加坡國立大學Dan Zhao等多團隊合作，采用溶劑誘導改變柔性MOFs MIL-53的粒徑和不同呼吸相的穩定性。作者通過改變H₂O/DMF的比例來調控MIL-53系列MOFs的呼吸性質，并研究其高壓甲烷吸附性能。實驗發現，增加DMF的濃度可以減小MIL-53系列MOFs的尺寸，提高多孔相的穩定性，提高5.8-65 bar甲烷的吸附差異。該工作為MOFs應用于天然氣儲存開辟了道路。

Tanay Kundu, Dan Zhao*,et al. Solvent Induced Control over Breathing Behavior in FlexibleMetal-Organic Frameworks for Natural Gas Delivery. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201902738

https://doi.org/10.1002/anie.201902738

7. Angew.：使用全無機鈣鈦礦量子點調諧全光譜持久發光

持久性發光磷光粉作為夜間或暗光視覺材料在許多技術領域中的應用推動了對磷光粉發射分布的合理控制的不斷增長的需求，然而，迄今為止仍然是一項艱巨的挑戰。近日，中科院功能納米結構設計與組裝重點實驗室Xueyuan Chen以及WeiZheng報道了一種獨特的策略，通過使用全無機CsPbX₃（X = Cl，Br和I）鈣鈦礦量子點（PeQD）作為有效的光轉換材料來調節持久發光。通過定制PeQD帶隙，與PeQD的窄帶寬和由于單個能量存儲源的高度同步的余輝衰減并行地實現具有覆蓋整個可見光譜區域的波長的全光譜持久發光。這些發現突破了傳統余輝熒光粉的局限性，從而為持久發光材料開辟了許多革命性應用的新機會，例如制造發白光的持久光源和暗光多色顯示器。

Gong, Z. et al. Full-spectrum persistentluminescence tuning using all-inorganic perovskite quantum dots. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/ange.201901045

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/ange.201901045

8. AM：Au₂₅納米團簇薄膜的場效應和光電導性

量子限域的Au納米團簇具有明確結構和離散能級等類似分子的性質。Au納米團簇薄膜團簇間相互的電子耦合強度不同可導致導電率有幾個數量級的差別。與半導體量子點類似，團簇薄膜電子耦合取決于團簇的尺寸、Au內核及外圍配體的長度與結合。近日，漢堡大學Christian Klinke等多團隊合作，通過合理選擇團簇的尺寸和配體，使得Au團簇薄膜具有電子耦合并成為半導體，體現出電場效應和光電導性。與摻雜的無序有機半導體薄膜類似，跳躍傳輸機制體現出了團簇的類似分子性質。團簇薄膜的半導體性質說明團簇具有巨大的潛力應用于半導體設備。

Michael Galchenko, Christian Klinke,* et al. Field Effect and Photoconduction in Au₂₅ Nanoclusters Films. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201900684

https://doi.org/10.1002/adma.201900684

9. AM：分子凝膠功能化方面獲得最新研究進展

陜西師范大學房喻教授、劉凱強研究員與華中科技大學翟天佑教授以分子凝膠為結晶介質，利用分子凝膠三維網絡結構的空間限域效應及反溶劑誘導富勒烯晶核形成策略，成功實現了一維富勒烯晶體的可控生長（直徑與長度可控）。該研究工作通過改變膠凝劑濃度、富勒烯濃度、反溶劑種類等因素有效調節富勒烯、溶劑與反溶劑在分子凝膠介質中的傳質速率，抑制了溶劑擴散或對流對晶核形成的影響，顯著降低了晶核沿凝膠纖維隨機生長的幾率，成功實現了一維富勒烯晶體在凝膠介質里沿反溶劑滲透的方向生長，富勒烯晶體的長度（L）及長度直徑比（L/D）均可根據實際需求實現有效調控（L可長達 70 mm，L/D可高達70, 000）。

研究結果表明富勒烯晶體表現出優異的光電性能與良好的穩定性（響應度：2595.6 mA W^?1；探測率：2.7 × 10¹² Jones；開關比：540； 量子效率：800%；穩定性：不低于6個月），進一步證實了凝膠結晶法在高質量晶體培養中的突出優勢，為后續相關研究奠定了堅實基礎。該工作所采用的分子凝膠結晶策略有望拓展到其他一維有機半導體晶體的控制生長，并獲得普適性應用。

圖1 富勒烯在間二甲苯凝膠中的結晶（反溶劑：乙腈）與富勒烯晶體形貌。

圖2 富勒烯在間二甲苯凝膠中的結晶機理（反溶劑：乙腈）。

圖3 富勒烯晶體的光電性能。

Kaiqiang Liu, Sheng Gao, Zhi Zheng, XinlingDeng, Somnath Mukherjee, Suansuan Wang, Hua Xu, Jinqiang Wang, Jianfei Liu,Tianyou Zhai, Yu Fang. Spatially Confined Growth of Fullerene to Super-Long Crystalline Fibers in Supramolecular Gels for High-Performance Photodetector. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201808254

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201808254

10. AM封面綜述：碳原子調制及結構設計用于金屬-空氣電池雙功能電催化

開發非金屬碳作為新的雙功能電催化劑，以提高金屬-空氣電池的性能受到廣泛關注。隨著對電催化性質和技術的快速發展的重要理解，碳基電催化劑的活性能夠通過引入特定摻雜劑/缺陷和結構調節而很好地定制。

清華大學張強、中國科學院Yaobing Wang和山東大學Jintao Zhang團隊總結了近年來關于氧還原反應和析氧反應的碳基電催化劑合理設計的最新進展，特別關注在Zn-空氣和Li-空氣電池中的雙功能應用。該研究進展的目的是為從合成和機理的理解，獲取設計非金屬碳基電催化劑應用于金屬空氣電池的明確途徑。研究者總結了調節碳的電催化活性和結構設計的原子調制策略，以深入了解雙功能機制。目前的挑戰和未來前景也是為了加速探索有前途的雙功能碳催化劑并用于金屬-空氣電池。

Yiyin Huang, Yueqing Wang, Cheng Tang, Jun Wang, Qiang Zhang,Yaobing Wang, Jintao Zhang. Atomic Modulation and Structure Design of Carbonsfor Bifunctional Electrocatalysis in Metal-Air Batteries. Advanced Materials,2019.

DOI: 10.1002/adma.201803800

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201803800

11. Nano Lett.：石墨烯/金屬氧化物作為鈉離子電池負極的獨特雙間隙和界面存儲機制

由于理論比容量高，石墨烯/金屬氧化物（G/MO）復合材料作為鈉離子電池（SIB）負極引起了廣泛關注。大多數金屬氧化物基于轉化和合金化機理，在第一次循環后變為Na₂O，然而，G / Na₂O（G/N）對隨后的脫嵌鈉過程的影響從未明確闡明過。北京航空航天大學Qianfan Zhang和西安理工大學Jian Qin團隊從理論模擬和實驗表征兩個方面對G / N界面進行系統研究。

通過第一性原理模擬，發現G/MO材料中的緩慢動力學主要是由Na₂O體內的高擴散勢壘（0.51 eV）引起的，而G / N界面通過獨特的雙重間隙機制顯示出更快的傳輸動力學（0.25 eV）。此外，通過電子結構分析也闡明了Na離子在G/N界面處的贗電容存儲機制行為。研究者通過制造G / SnO₂ / G中空結構作為鈉負極進一步驗證了這一理論設計，實驗表明，G / N的高界面比結構大大提高了倍率性能，并賦予G/MO材料界面儲存，此外也有利于SnO₂和Sn循環過程中的部分可逆反應。最后，探索了G / N界面的（N,O,S）摻雜效應，進一步優化了界面結構。

Tianshuai Wang, Jiale Qu, Dominik Legut, JianQin, Xifei Li, Qianfan Zhang. Unique Double-Interstitialcy Mechanism andInterfacial Storage Mechanism in the Graphene/Metal Oxide as the Anode for Sodium-Ion Batteries. Nano Letters, 2019.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b00544

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.nanolett.9b00544

12. Nano Lett.綜述：用于人工光合作用和生物調節的生物界面

納米材料因其尺寸和形狀依賴的光學特性和優良的合成控制性能，已顯示出作為吸光材料或能量傳感器的獨特優勢。具有良好生物相容性的納米材料也被納入生物分子、細菌和真核細胞等生物系統中，用于大量的基礎研究和應用。在光催化生物燃料的生產中，無論是被分離的細菌酶還是整個細菌都會與納米材料相結合，進而將兩者的功能進行集成。而將納米材料與真核系統連接起來后也能夠對細胞行為進行光學調節，構建具有活性的細胞材料。美國芝加哥大學田博之團隊綜述討論了基于納米材料的太陽能轉換如何被應用于生物界面的設計；對納米材料如何通過光電或光熱過程引起生物系統產生電/機械變化的方法進行了介紹；最后也討論了如何在未來實現對細胞的非基因調控。

Lee, Y.V., Tian, Z.B. et al. Learning from Solar EnergyConversion: Biointerfaces for Artificial Photosynthesis and Biological Modulation. Nano Letters, 2019.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b00388

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.nanolett.9b00388

13. CM：MnO₂偽裝的上轉換納米復合材料用于腫瘤微環境觸發的UCL/MR生物成像和增強化學動力學治療

中科院長春應化所馬平安、林君研究員團隊合作報道了一種利用犧牲模板法在UCNPs表面原位生長MnO₂的方法，并構建了一種利用MnO₂偽裝的、對腫瘤微環境(TME)響應的結構。這種復雜的結構不僅可以實現腫瘤微環境觸發的磁共振成像(MRI)和增強的上轉換發光(UCL)成像，而且還通過消耗GSH和激活順鉑去產生更多的?OH，顯著提高了化學動力學治療(CDT)的治療效率。結果證明，CDT與化療的協同效應在體內也表現出良好的治療效果。

Ding, B.B., Ma, P.A., Lin, J. et al. MnO₂-DisguisedUpconversion Hybrid Nanocomposite: An Ideal Architecture for Tumor Microenvironment-Triggered UCL/MR Bioimaging and Enhanced Chemodynamic Therapy.Chemistryof Materials, 2019.

DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b00893

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.chemmater.9b00893