1. Science：利用C-H氢键超分子笼捕获氯离子

紧密结合和高选择性是生物分子识别的标志。通过合成受体实现这些行为通常是与O-H键和N-H键有关的。与这一传统观点相反，美国印第安纳大学的A. H. Flood、Yun Liu等人设计了一种氯离子选择性受体，利用C-H键设计一个超分子笼。晶体学研究显示氯离子被笼中1,2,3-三唑形成的氢键所稳定。采用液-液萃取法，将氯离子从水中萃取到非极性二氯甲烷溶剂中，其亲和能力达到了10¹⁷ M^-1。对照实验进一步证明了三唑在固定三维结构，以及影响识别亲和力和选择性方面的作用，对不同阴离子的选择顺序是：Cl ^- > Br ^- > NO₃ ^- >I ^-。

Yun Liu*, Wei Zhao, Chun-Hsing Chen, Amar H.Flood. Chloride capture using a C–H hydrogen-bonding cage.Science. 2019

DOI：10.1126/science.aaw5145

https://science.sciencemag.org/content/365/6449/159

2. Nature Mater.：电子束光谱技术用于纳米光子学

近年来，电子束光谱技术的发展使得研究结合空间、能量和时间分辨率在纳米、毫伏和飞秒范围内的光激发成为可能，从而为研究纳米光子结构及其详细的光学响应提供了独特的途径。这些技术采用~ 1-300 keV电子束聚焦于亚纳米大小的样品，在几飞秒长的波包中暂时压缩，在某些情况下由超快光脉冲控制。电子会经历能量损失和增益(也会产生阴极发光)并被记录下来揭示光束路径上的光学行为。近日，阿姆斯特丹纳米光子学中心Albert Polman团队综述了上述研究的进展，着重于相干激发，强调了对电子波函数控制水平的提高及其在研究中的应用，以及光学共振模型和极化子在纳米粒子、二维材料和工程纳米结构中的技术应用。

Albert Polman*, et al. Electron-beamspectroscopy for nanophotonics. Nat. Mater., 2019

DOI: 10.1038/s41563-019-0409-1

https://www.nature.com/articles/s41563-019-0409-1

3. Nature Electron.综述：用于低功耗电子器件的二维自旋电子学

互补金属氧化物半导体（CMOS）技术的扩展越来越具有挑战性，但对低功耗数据存储和处理的需求持续增长。在二维（2D）材料中生成，传输和操纵自旋信号的能力表明CMOS可以提供合适的平台来构建超CMOS自旋电子器件。北京航空航天大学Weisheng Zhao团队回顾了2D自旋电子学的发展，并探讨了为低功耗电子应用提供器件和电路的潜力。研究了基本的自旋电子能函数以及其如何用于构建电子器件和电路。最后，还考虑了提供实用存储器和逻辑器件必须解决的挑战。

Lin, X., Yang, W., Wang, K. L. & Zhao, W.Two-dimensional spintronics for low-power electronics. Nature Electronics, 2019

Doi:10.1038/s41928-019-0273-7.

https://www.nature.com/articles/s41928-019-0273-7

4. Nature Methods：机器学习引导蛋白质工程的定向进化

蛋白质工程在机器学习的引导下实现定向进化，进而实现蛋白质功能的优化。利用机器学习方法来预测序列如何以数据驱动的方式映射到功能，而不需要物理或生物路径的详细模型。这种方法通过学习特征变量的特性，并利用这些信息来选择表现出改进特性的序列，从而加速定向进化。本文中，美国加州理工学院Frances H. Arnold(2018年诺贝尔化学奖得主)等人介绍了构建机器学习序列函数模型并使用这些模型指导工程所需的步骤，并在每个阶段提出建议。本文综述了与蛋白质工程中机器学习应用相关的基本概念，以及该工程模型的当前文献和应用。作者用两个案例研究来说明这个过程。最后，作者展望在未来利用机器学习使发现未知的蛋白质功能成为可能，并揭示蛋白质序列和功能之间的关系。

Kevin K. Yang, Zachary Wu & Frances H.Arnold. Machine-learning-guided directed evolution for protein engineering.Nature Methods. 2019

DOI: 10.1038/s41592-019-0496-6

https://www.nature.com/articles/s41592-019-0496-6

5. Chem. Soc. Rev.：抗体-药物偶联物中的可裂解连接物

抗体-药物偶联物(ADCs)是目前公认的一类重要的癌症临床治疗药物。而抗体和药物之间的连接物的性质也被证明是成功构建ADCs的关键。尽管ADCs之间的连接物在正常状况下往往是不可裂解的，但临床开发中的绝大多数ADCs也都有着特定的释放机制，可以实现连接物在靶点部位发生裂解。近年来，大量研究致力于开发从ADCs中释放药物的新方法，有鉴于此，剑桥大学David R. Spring团队综述了近年来对ADCs之间可裂解连接物和连接技术的研究进展，并对这一领域的未来进行了展望。

Jonathan D. Bargh, David R. Spring. et al.Cleavable linkers in antibody–drug conjugates. Chemical SocietyReviews. 2019

DOI:10.1039/C8CS00676H

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/cs/c8cs00676h#!divAbstract

6. Science Adv.：卤化铅钙钛矿中的大的负热光系数

卤化铅钙钛矿是有前途的高性能光子器件半导体。由于折射率决定了半导体器件的最佳设计和性能极限，所以折射率及其在外部调制时的变化是高级光子应用的最关键特性。京都大学Yoshihiko Kanemitsu团队报道了卤化钙钛矿CH₃NH₃PbCl₃的折射率随着温度的升高而显示出明显的降低，即大的负热光系数，这与传统的无机半导体相反。通过使用该负系数，证明了传统半导体中发生的热致光学相移的补偿。此外，研究观察到，在光照射下CH₃NH₃PbCl₃的大且缓慢的折射率变化，并且证实了其起源是理论分析支持的非常低的热导率。CH₃NH₃PbCl₃的巨大热光响应促进了可见光的有效相位调制。

Large negative thermo-optic coefficients of alead halide perovskite,

Science Advances, 2019

DOI: 10.1126/sciadv.aax0786.

https://advances.sciencemag.org/content/5/7/eaax0786

7. Acc. Chem. Res.：富勒烯衍生物的异构体对有机光伏和钙钛矿太阳能电池影响

富勒烯衍生物已被用作OPV和PSC中的电子受体和电子传输材料。然而，如果是多加合物或甚至由具有低对称性的富勒烯产生的单加合物，则需要注意它们的异构体。其不均匀结构和电子特性可能对光伏特性产生负面影响。然而，OPV和PSC领域的大多数研究人员都没有意识到异构现象的重要性。甚至最普遍的高性能富勒烯受体PC71BM也已用作异构体混合物。

京都大学Tomokazu Umeyama和Hiroshi Imahori总结了最近关于富勒烯衍生物的异构体分离对OPV和PSC的器件性能的影响的研究。很大程度上，含有各种异构体的富勒烯衍生物分为[60]富勒烯双加合物，[70]富勒烯双加合物和[70]富勒烯单加合物。在所有情况下，发现异构现象的差异对PCE有很大影响。与聚合物供体的混溶性和富勒烯衍生物的成膜性质受到异构体分离的影响，其对器件性能产生最有效的影响。虽然异构体中能级的紊乱并未明确影响异构体混合物的光伏特性，但富勒烯衍生物的分子堆积结构对其光伏特性产生显着影响。值得注意的是，异构纯的富勒烯衍生物通常表现出比异构体混合物更高的PCE。寻找富勒烯衍生物的最佳异构体及其最佳组成比，这在很大程度上取决于它们的作用和组合材料，将是实现OPV和PSC始终如一的更高器件性能不可或缺的一步。

Umeyama, T. & Imahori, H. Isomer Effectsof Fullerene Derivatives on Organic Photovoltaics and Perovskite Solar Cells.Acc. Chem. Res., 2019

Doi:10.1021/acs.accounts.9b00159 (2019).

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.accounts.9b00159

8. Angew：石墨化氮化碳限域的低配位氧化铱助力高效氧析出反应

发展具有高活性和高稳定性的氧析出电催化剂对于实现高效水分解至关重要。在本文中，澳大利亚伍伦贡大学的Xusheng Zheng 与中科大的Wenping Sun 等通过将低配位的IrO₂纳米颗粒限域在酸性坏境下OER活性高的超亲水高稳定石墨化氮化碳(GCN)纳米片中合成了一种IrO₂/GCN异质结构。

多功能GCN纳米片不仅能够确保IrO₂纳米粒子的均匀分布，同时还能够赋予整个异质催化体系以超亲水界面，从而有助于活性位点的最大化暴露和快速传质。由于IrO₂与GCN纳米片间存在强烈的相互作用，因此Ir原子的配位数被显著降低。这就导致Ir原子周围晶格应力和电子密度均实现了增长，对于修饰催化剂-反应中间体界面十分有利。这种优化的IrO₂/GCN异质结构不仅实现了到目前为止最高的质量活性而且具有十分高的稳定性。

Jiayi Chen, Xusheng Zheng, Wenping Sun et al,Low‐Coordinated Iridium Oxide Confined on GraphiticCarbon Nitride for Highly Efficient Oxygen Evolution, Angew. Chem. Int. Ed.,2019

DOI: 10.1002/ange.201907017

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.201907017?af=R

9. EES：具有Grotthuss锂离子传导机理的多功能单离子电解质助力无枝晶锂金属电池

使用锂金属负极的电池具有高能量密度的理想特性。然而，众所周知，金属锂的枝晶形成严重阻碍了其实际应用。在本文中，复旦大学的Yonggang Wang 与美国明尼苏达大学的Donald G. Truhlar等提出了一种多用途的单离子电解质，它通过在金属有机骨架的开放金属位点上配位电解质中阴离子的策略来实现的。研究人员对活化能和理论量子力学计算的进一步研究表明，Cu-MOF-74孔内的Li离子传输是通过类Grotthuss的机理进行的，即通过高氯酸盐基团之间的Li离子的配位跳跃来传输电荷。

这种单离子电解质的用途十分广泛。当单离子电解质用于Li/Li对称电池和Li /LiFePO₄全电池时，Li枝晶的形成能够被抑制，从而赋予这两种电池超长的使用寿命。此外，当单离子电解质组装到Li/LiMn₂O₄电池中时，即使在高温下也能抑制Mn²⁺在电解质中的溶解，从而提高了Li/LiMn₂O₄电池的容量保持率，延长了电池的使用寿命。

Shouyi Yuan, Yonggang Wang, Donald G. Truhlaret al, Versatile Single-Ion Electrolyte with Grotthuss-like Li ConductionMechanism for Dendrite-Free Li Metal Batteries, Energy Environ. Sci, 2019

Doi: 10.1039/C9EE01473J

https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2019/EE/C9EE01473J#!divAbstract

10. AFM：激活氧-氧化还原助力层状P2型钠基化合物

韩国世宗大学Jongsoon Kim和Seung-Taek Myung团队实现了在层状钠基化合物中由钴辅助的高速氧氧化还原，详细介绍了由快速氧氧化还原激活的P2型Na_0.6[Mg_0.2Mn_0.8-xCo_x]O₂（x = 0-0.2）的结构和机制。X射线吸收光谱分析表明氧-氧化还原物质（O^{2- /1-}）在循环期间是活跃的。第一性原理计算表明，Co的加入将带隙能量从≈2.65降低到≈0.61eV，Co 3d和O 2p轨道的重叠促进了电子的简单转移，即使在高倍率下也能实现氧化还原的长期可逆性。

合理设计的Na_0.6[Mg_0.2Mn_0.6Co_0.2]O₂具有出色的电极性能，放电容量为214 mAh g^-1（26 mA g^-1），100次循环后容量保持率为87％。在7C（1.82 A g^-1）下也实现了高倍率性能107 mAh g^-1。且Na_0.6[Mg_0.2Mn_0.6Co_0.2]O₂化合物能够在5C（1.3 A g^-1）下1000个循环后容量保持率为72％。

Hee Jae Kim, Aishuak Konarov, Jae Hyeon Jo, JiUng Choi, Kyuwook Ihm, Han‐Koo Lee, Jongsoon Kim, Seung‐Taek Myung, Controlled Oxygen Redox for Excellent Power Capabilityin Layered Sodium‐Based Compounds, Advanced FunctionalMaterials, 2019.

DOI: 10.1002/aenm.201901181

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201901181

11. AFM：操作寿命47h! 调控电荷注入平衡提高钙钛矿LED的稳定性

钙钛矿发光二极管（PeLED）的外部量子效率（EQE）超过21％。然而，他们的EQE随着电流密度（J）的增加而下降，并且它们的寿命仍然仅限于几个小时。导致EQE滚降和器件不稳定的机制需要研究清楚。

近日，鲁汶大学Azhar Fakharuddin、PaulHeremans 通过调整电子/空穴传输到混合的2D / 3D钙钛矿发光层的平衡来减弱了EQE滚降并改善了PeLED的寿命。混合的2D / 3D钙钛矿层诱导激子约束并有利地影响了钙钛矿层内的电子/空穴分布。通过调整电子注入来匹配这种有源层中的空穴注入，当J = 0.1-200mA cm^-2时，EQE没有滚降，直到J= 250 mA cm^-2，EQE开始滚降，并且半衰期 在J = 10 mA cm^-2时达到约47小时。研究人员还提出了一种模型来解释这些改进，这些改进解释了空间电子/空穴分布。

Fakharuddin, A. Heremans, P. etal. Reduced Efficiency Roll-Off and Improved Stability of Mixed 2D/3DPerovskite Light Emitting Diodes by Balancing Charge Injection. AFM 2019.

DOI:10.1002/adfm.201904101

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201904101

12. AFM：14％效率的有机太阳能电池

非富勒烯受体（NFA）的分子取向和π-π堆积决定了其与聚合物供体的本体异质结共混物中的域尺寸和纯度。南京大学Weihua Tang和阿卜杜拉国王科技大学Derya Baran团队设计了两种新型NFA，并分别表示为m-INPOIC或p-INPOIC。通过与带有对烷基苯基侧链的对应物（INPIC-4F）的比较研究，揭示了烷氧基定位对NFA的分子取向和光伏性能的影响。随着向共轭骨架的向内收缩，m-INPOIC呈现出主要的正面取向以促进电荷传输。

通过将m-INPOIC和PBDB-T混合作为活性层的有机太阳能电池（OSC）表现出12.1％的效率。通过引入PC71BM作为固体加工助剂，三元OSC进一步优化，以提供14.0％效率，这是迄今为止文献中报道的单结OSC中最高的效率。PBDB-T：m-INPOIC：基于PC71BM的OSC表现出超过11％效率，即使有效层厚度超过300 nm。

Molecular Orientation Unified NonfullereneAcceptor Enabling 14% Efficiency As‐Cast Organic Solar Cells.Adv. Funct. Mater. 2019, 1903269. https://doi.org/10.1002/adfm.201903269

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201903269

13. AFM：共掺杂氮和镧系元素的碳量子点与用于多模态成像

纳米粒子由于其具有很好的成像性能，正日益成为生物成像领域中常用造影剂的替代品。西班牙奥维尔多大学Jose ManuelCosta-Fernandez教授和Juan Carlos Mayo博士合作采用一锅微波辅助水热法合成了共掺杂氮和镧系元素（Gd和Yb）的碳量子点，并将其一种多模态成像造影剂。这种掺杂后的CQDs具有强烈的荧光发射量子产量(66 7%)以及很好的磁共振(MR)和计算机断层扫描(CT)成像性能，并且具有很好的生物安全性。实验进一步将这些共掺杂的CQDs应用于体外荧光、MR和CT细胞成像，并通过尾静脉注射入小鼠体内后发现可以在膀胱和肾脏中观察到显著的MR和CT对比增强，表明这一材料确是一种很好的体内外多模态成像造影剂。

Diego Bouzas-Ramos, Juan Carlos Mayo, JoseManuel Costa-Fernandez. et al. Carbon Quantum Dots Codoped with Nitrogen andLanthanides for Multimodal Imaging. Advanced Functional Materials. 2019

DOI: 10.1002/adfm.201903884

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201903884

14. Nano Lett.：对pH与热敏感的纳米颗粒介导进行免疫-微波热协同抗肿瘤治疗

阳离子抗癌多肽可诱导肿瘤细胞免疫原性死亡来进一步提高肿瘤特异性免疫反应，它也为缓解肿瘤免疫抑制微环境提供了一种很好的解决方案。然而，肽类药物往往容易降解，缺乏靶向性，导致其应用受到很大的限制。

浙江大学游剑教授、杜永忠教授和纪建松教授合作报道了一种对pH值和热敏感的，负载牛乳铁蛋白肽的纳米粒子，它可以实现抗肿瘤和活化免疫细胞的作用，因此可以用于免疫-微波热联合肿瘤治疗。牛乳铁蛋白肽可以通过纳米载体被递送到肿瘤部位，在溶酶体的酸性环境和微波热条件下从纳米颗粒中迅速地被释放出来，进而通过释放损伤相关分子模式(DAMPs)来诱导肿瘤细胞凋亡。体内实验表明，在静脉注射该材料后通过进一步结合微波热治疗不仅可以显著地抑制肿瘤生长，也会产生很强的抗肿瘤免疫反应。

Jing Qi, Jian You, Jiansong Ji, Yongzhong Du.et al. pH and Thermal Dual-Sensitive Nanoparticle-Mediated Synergistic Antitumor Effect of Immunotherapy and Microwave Thermotherapy. Nano Letters.2019

DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b01061

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b01061