1. Sci. Adv.：MOF纳米孔调控离子和质子反向快速传输

纳流体和膜分离领域的生物控制亚纳米通道中的离子传输过程目前得到人们广泛关注。构建人工离子通道的重要一点是整流离子实现特异性运输，但是仍具有非常大的难度和挑战。有鉴于此，莫纳什大学王焕庭(Huanting Wang)、中国科学技术大学吴恒安等报道以往未曾明确结构的MOF纳米通道纳米流体体系，实现碱金属离子和质子的单一取向以反方向进行传输。通过理论计算发现，这种高效离子选择性整流传输能力来自对金属离子和质子具有两种不同的传输机理。

本文要点：

1）由于质子具有的非常高的移动能力（迁移率达到11.3×10^-7 m²/V·s），使得MOF NC具有超高的质子导电性能，能垒仅为0.075 eV。此外，MOF NC展示了优异的渗透能收集性能。

2）本文工作有助于发展多功能生物离子通道和应用于纳流、生物模拟、分离等场景。

Jun Lu, et al, Ultrafast rectifying counter-directional transport of proton and metal ions in metal-organic framework–based nanochannels, Sci. Adv. 2022, 8(14), eabl5070

DOI: 10.1126/sciadv.abl5070

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abl5070

2. Sci. Adv.：微生物甲烷代谢同位素变化模型

微生物制备甲烷在引起大气温室效应中起到的影响超过一半。目前通过研究甲烷分子的稳定同位素组分含量能够用于理解来源和汇聚情况，但是对产甲烷生物的同位素描述通常是经验性，因此这种方法的应用受到限制。

有鉴于此，以色列魏兹曼科学研究所Jonathan Gropp等报道发展了产甲烷过程CO₂还原的代谢同位素标记模型，能够预测随着细胞环境变化，碳和氢同位素的系数，同位素分布的集中情况。

通过代谢同位素模型，将代谢过程中生物化学反应的热力学和动力学效应与同位素区分效应结合到模型中，能够用于研究甲烷分子中的碳、氢同位素组成情况中因为微生物导致的部分。

本文要点：

1）从机理角度揭示多种同位素分别在实验室、天然条件中的变化和分布，发现这些现象导致甲烷代谢过程中的能量限制。

2）当模型与能量受限情况中环境条件中甲烷代谢的数据进行结合，这个模型能够用于预测生物产甲烷量和有关的同位素效应，预测由于环境和由于代谢作用分别对同位素组分的控制作用。

Jonathan Gropp*, Qusheng Jin, Itay Halevy, Controls on the isotopic composition of microbial methane, Sci. Adv. 2022, 8(14), eabm5713

DOI: 10.1126/sciadv.abm5713

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm5713

3. JACS：单链DNA编码的金纳米粒子簇作为可编程酶等价物

纳米酶是一类新型的催化纳米材料，在各种应用中替代天然酶显示出巨大的潜力。然而，纳米酶中多个亚基的空间组织，以合理地设计其催化性质仍然是一个巨大的挑战。有鉴于此，中国科学院上海高等研究院的李江等研究人员，报道了单链DNA编码的金纳米粒子簇作为可编程酶等价物。

本文要点：

1）研究人员报告了一种基于DNA的方法来编码金纳米颗粒簇（GNCs）的组织，用于构建可编程酶当量（PEEs）。

2）研究发现，单链（ss-）DNA支架可以通过特定的聚腺嘌呤（polyA）环和双链茎自折叠成纳米结构，polyA环可以作为GNCs无籽成核和生长的特定位点，具有明确的粒子数和粒子间空间。

3）以这种方式原位合成了一系列GNCs，从具有离散粒子数（2-4）的低聚物到类聚合物链。

4）以多个空间排列的纳米颗粒为亚单位的聚合物GNCs显示出可编程的过氧化物酶样催化活性，可通过支架尺寸和polyA间隔区长度进行调节。

本文研究为各种生物和生物医学应用中纳米酶的合理设计开辟了新途径。

Xiaoliang Chen, et al. Single-Stranded DNA-Encoded Gold Nanoparticle Clusters as Programmable Enzyme Equivalents. JACS, 2022.

DOI：10.1021/jacs.1c13116

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c13116

4. JACS：巨噬细胞中多肽的自放大组装用于增强炎症治疗

酶调节的多肽原位自组装是开发诊疗试剂的一种通用策略，然而，这一策略严重受限于对酶过表达的依赖。鉴于此，南开大学余志林等人报道了能在巨噬细胞中精确自放大、自组装的多肽，用于提高常规药物的抗炎效果。

本文要点：

1）通过将酶响应的多肽与经蛋白配体修饰的多肽衍生物共同组装，研究者构建了自扩增组装系统。该系统中的多肽被NAD(P)H醌脱氢酶1（NQO1）还原后，能形成对蛋白质具有高亲和力的纳米纤维，进而促进NQO1的表达。NQO1的表达增加又能进一步促进多肽组装成纳米纤维，因而在巨噬细胞中形成多肽组装和NQO1表达之间的正反馈放大。

2）当以该自扩增组装系统作为药物载体搭载地塞米松时，能通过被动靶向使药物蓄积在急性损伤的肺中。体外内研究证实，自扩增组装系统能够通过同时减轻活性氧的副作用并下调促炎细胞因子，以增强地塞米松的抗炎效果。这项研究为在活细胞中创建超分子诊疗试剂提供了新的思路。

Yanqiu Song. et al. Self-Amplifying Assembly of Peptides in Macrophages for Enhanced Inflammatory Treatment. JACS. 2022

DOI：10.1021/jacs.2c01323

https://doi.org/10.1021/jacs.2c01323

5. JACS：通过氧化态控制实现镅/镧系元素的超高效分离

镧系元素/锕系元素分离是原子能和核废物处理的世界性挑战。将核燃料循环中的关键锕系元素镅（Am）从镧系元素（Ln）中分离出来，对于最大限度地降低核废物的长期放射性毒性是非常可取的，但考虑到三价Am（III）和Ln（III）之间的化学相似性，这是一项极具挑战性的工作。选择氧化Am（III）到更高的氧化状态（OS）可以促进这种分离，但到目前为止，由于Am在高氧化状态下的不稳定性，其实际应用还远远不能令人满意。有鉴于此，清华大学的许超、李隽等研究人员，通过氧化态控制实现镅/镧系元素的超高效分离。

本文要点：

1）研究人员发现了一种新的策略，通过Am（III）与二乙醇酰胺配体的配位以及在有机溶剂存在下与Bi（V）物种的氧化来生成稳定的五价Am（Am（V））。

2）该策略通过溶剂萃取中的一次接触，使Am（V）高效稳定，并使Am与Ln的分离系数极高（>10⁴），从而为研究Am的高OS化学和完成核燃料循环中Ln/Am分离的关键任务开辟了新途径。

3）发现有机溶剂中存在协同配位和氧化过程，量子理论模型很好地阐明了其机理。

Zhipeng Wang, et al. Ultra-Efficient Americium/Lanthanide Separation through Oxidation State Control. JACS, 2022.

DOI：10.1021/jacs.2c00594

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c00594

6. JACS：利用不对称功能化双膦Cu₄I₄立方体克服团簇发光二极管的效率限制

电致发光（EL）纳米团簇有望成为新一代团簇发光器件（CLEDs）。然而，缓慢的辐射和团簇发射体的严重猝灭在很大程度上限制了器件的性能。有鉴于此，黑龙江大学的许辉等研究人员，报道了利用不对称功能化双膦Cu₄I₄立方体克服团簇发光二极管的效率限制。

本文要点：

1）研究人员报道了两种单官能团化双膦螯合Cu₄I₄簇，[DMACDBFDP]₂Cu₄I₄和[DPACDBFDP]₂Cu₄I₄。

2）吖啶基团的不对称修饰和给电子效应导致团簇呈现以碘-配体电荷转移为主的激发态，其特征是热激活延迟荧光，单重态辐射速率常数显著提高，三重态非辐射速率常数降低。

3）因此，与非功能化母体簇相比，[DPACDBFDP]₂Cu₄I₄的光致发光效率提高了16倍（81%），EL量子效率提高了20倍（19.5%）。

本文研究表明，这种新的记录效率使CLEDs实现了各种EL技术的最先进性能。

Nan Zhang, et al. Overcoming Efficiency Limitation of Cluster Light-Emitting Diodes with Asymmetrically Functionalized Biphosphine Cu₄I₄ Cubes. JACS, 2022.

DOI：10.1021/jacs.2c01588

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01588

7. JACS：电催化酮α-C-H键不对称烯烃化

电催化与不对称催化结合的协同催化提供了一种环境友好的高效率的催化方法学构建非消旋的手性分子。但是在实验操作上手性催化剂面临着在电催化反应过程中不稳定或者不兼容的问题。有鉴于此，马尔堡大学Eric Meggers等报道发展了一种不对称催化方法，通过具有氧化还原能力的介导分子和Lewis手性Rh催化剂，对酮的亲核性α-C(sp³)-H进行不对称烯基化。

本文要点：

1）该反应能够对2-酰基咪唑底物与烯烃三氟硼酸钾进行烯基化，最高的产率达到94 %，实现了优异的对映选择性（27个反应例都达到≥99 % ee），反应无需使用化学计量比氧化剂。

2）这种新型的电催化能够非常简单的进行克级量放大合成。而且该反应方法能够应用于天然产物分子cryptophycin A、cathepsin K抑制剂的中间体合成。

Peng Xiong, Marcel Hemming, Sergei I. Ivlev, and Eric Meggers*, Electrochemical Enantioselective Nucleophilic α-C(sp³)–H Alkenylation of 2-Acyl Imidazoles, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c01686

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01686

8. AM：手机闪光灯激发的红色余辉生物成像

具有超长寿命的有机室温磷光(RTP)材料在利用特征时间尺度消除背景噪声的生物成像方面具有非常显著的优势。然而，大多数RTP发光原都需要被紫外线(UV)灯激发，并表现出绿色或黄色的发射，其穿透性能较浅，极大地限制了其在体内生物成像以及临床诊断和病理研究中的应用。有鉴于此，武汉大学李振教授、李倩倩副教授和南京大学甄叙副教授采用有机发光剂和各种电子拉-推系统而实现了由阳光和手机闪光灯激发的安全过程。

本文要点：

1）实验通过优化分子的几何形状和电子性质，可以获得寿命高达344 ms的亮红色RTP发射。

2）此外，该研究也首次实现了手机闪光灯对活鼠淋巴结的红光余辉成像，从而为实现具有高穿透深度、高信噪比的活鼠余辉成像提供了一种安全可行的方法。

Yuanyuan Fan. et al. Mobile Phone Flashlight-Excited Red Afterglow Bioimaging. Advanced Materials. 2022

DOI: 10.1002/adma.202201280

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202201280

9. AM：MOF材料是否能催化全分解水

加州大学伯克利分校Ha L. Nguyen报道讨论了MOF材料用于全分解水的稳定性和光催化活性问题。由于MOF材料的结构能够根据特定应用进行设计，因此MOF材料目前得到广泛研究，其中一个应用领域是光催化。虽然目前人们基本上得到共识认为MOF材料能够进行光催化剂用于有机合成和CO₂还原，但是MOF材料的稳定性和光催化活性受到一些研究者的质疑，特别是MOF材料是否能够用于分解水。一些无机化学工作者怀疑：MOF材料能否进行这种能量爬升的光催化反应过程？MOF的稳定性和电子结构是两个相关的特征，并且决定了MOF的光催化应用能力。

本文要点：

1）首先作者讨论了MOF材料分解的原因，随后讨论了什么结构MOF材料有可能在全分解水的过程中保持稳定，最后总结了目前用于全分解水的MOF相关研究进展。

Ha L. Nguyen, Metal–Organic Frameworks Can Photocatalytically Split Water—Why Not?, Adv. Mater. 2022, 2200465

DOI: 10.1002/adma.202200465

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202200465

10. ACS Nano：基于陷阱−键合策略的表面富集型Ru纳米团簇的超组装用于高效析氢

水分解析氢反应（HER）是实现可持续制取H₂的一种有潜力的技术，但缓慢的水解离和昂贵的铂基催化剂严重阻碍了其发展。近日，复旦大学孔彪研究员提出了一种陷阱-键合策略，以实现表面富集型Ru纳米团簇在植酸(PA)修饰的氮掺杂碳骨架（NCPO-Ru NCs）上的超组装。

本文要点：

1）研究发现，PA修饰的骨架(NCPO)对金属离子具有很高的亲和力，可以捕获大量的Ru离子。捕获的Ru离子主要分布在骨架表面，而在50 ℃时，具有较强还原性的骨架上附近的空位可以诱导捕获的Ru离子的还原和聚集。同时，PA在骨架表面的岛状分布以及磷酸基团与Ru离子之间较强的成键作用将限制Ru离子的迁移和聚集。因此，在多种因素的协同作用下，可以在NCPO表面形成尺寸约为1.6 nm的Ru纳米团簇。进一步，通过调节PA的含量，可以得到分布和密度可调的表面富集型Ru纳米团簇。

2）由于活性中心的充分暴露和超小Ru纳米团簇的致密分布，NCPO-Ru NCs催化剂能够在碱性电解液中高效电催化HER，其活性（在50 mV过电位下）分别是商品Ru/C和Pt/C催化剂的14.3倍和9.6倍。Ru纳米团簇与NCPO之间形成稳定的Ru−O共价配位结构，使NCPO-Ru NCs的稳定性大大优于商用催化剂。此外，NCPO-Ru NCs催化剂在太阳能到氢能的转换体系中也具有良好的性能，这为其在水分解中的广泛应用提供了更大的潜力。

Qirui Liang, et al, Superassembly of Surface-Enriched Ru Nanoclusters from Trapping−Bonding Strategy for Efficient Hydrogen Evolution, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c00901

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c00901

11. ACS Nano：硅量子点的双光子激发光谱及其在生物成像中的应用

德克萨斯州大学奥斯汀分校Michael C. Downer、Brian A. Korgel、Brandon J. Furey和墨西哥光学研究中心Ramon Carriles证明了具有光致发光特性的纳米晶体硅量子点(nc-SiQDs)在近红外(NIR)双光子激发的深度生物成像领域中具有良好的应用价值。

本文要点：

1）实验在1.46<ℏω<1.91 eV光谱范围内（波长为850 >λ > 650 nm）利用双光子激发测定了胶体nc-SiQDs的双光子吸收截面(2PA)，并利用已知浓度的罗丹明B染料在甲醇中对直径d=1.8±0.2 nm和d =2.3±0.3 nm的c-SiQDs进行双光子激发光致发光(2PE-PL)光谱强度进行校准。

2）对于直径较小的纳米晶体而言，其2PA的横截面也更小，并且其2PA的起始点会从体相Si的双光子间接带隙蓝移，这一点也与激子的量子限制相符。实验在多种生物组织中模拟了使用具有2PE-PL性能的nc-SiQDs进行生物成像的效率，并将其与其他量子点和分子荧光团的效率进行了比较，发现它们在深度成像方面具有一定的优越性。

Brandon J. Furey. Et al. Two-Photon Excitation Spectroscopy of Silicon Quantum Dots and Ramifications for Bio-Imaging. ACS Nano. 2022

DOI: 10.1021/acsnano.1c11428

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c11428

12. ACS Nano：可将二氧化碳捕获到纳米孔中的塑料垃圾产品

塑料垃圾(PW)和不断增加的大气二氧化碳(CO₂)水平是目前人类社会发展面临的最大环境问题之一。随着2050年零CO₂排放目标的实现，人们对经济的CO₂捕获路线的需求也与日俱增。尽管，人们已经报道了以聚丙烯腈、聚对苯二甲酸乙二酯和聚氯乙烯等高固定碳含量的聚合物为原料来合成多孔碳。然而，从高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和聚丙烯(PP)等低固定碳含量的聚合物废物中生产多孔碳仍然是一个挑战。

近日，莱斯大学James M. Tour介绍了一种替代的PW热解方法，在钾盐的存在下，低固定碳含量的PW聚合物被热解，以获得具有高CO₂捕集能力的多孔碳，而不是传统热解过程中的无价值的碳。

本文要点：

1）多孔碳具有宽度为0.70−1.4 nm的网状孔。同时，所开发的合成路线比以前报道的活性碳合成路线更有优势，允许碳化低固定碳含量的PW。此外，热解是在低于产生金属钾的温度下进行的，因此使用非腐蚀性活化剂提供了更安全的转化过程。

2）该脱碳剂在25 ℃下的CO₂容量为17.0±1.1 wt%(3.8±0.25 mmol g⁻¹)（1 bar）和5.0 wt%(1.13±0.13 mmol g⁻¹)(0.15 bar)，并在达到75±5 ℃时可再生。此外，通过该技术从烟气中捕获二氧化碳的成本估计为< $21 ton⁻¹ CO2，远低于竞争的CO₂捕获技术。

这项研究通过可逆地从燃烧后来源(如烟道气)捕获CO₂来增强和利用PW产品的价值，为PW和不断上升的大气CO₂水平这两个环境挑战提供了一种可行的解决方案。

Wala A. Algozeeb, et al, Plastic Waste Product Captures Carbon Dioxide in Nanometer Pores, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c00955

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c00955