1. Nature Materials：魔角多层石墨烯家族稳健的超导性
魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）中相关态和超导性的发现为探索相互作用驱动和拓扑现象建立了一个新平台。然而，尽管在莫尔系统中观察到大量相关相，但稳健的超导性似乎是最不常见的，仅在MATBG和魔角扭曲三层石墨烯中发现。近日，麻省理工学院Pablo Jarillo-Herrero，Jeong Min Park等报道了超导魔角扭曲四层和五层石墨烯的实验实现，因此将交替扭曲魔角多层石墨烯建立为稳健的莫尔超导体家族。1）这一发现表明，共享的平带在超导性中起着核心作用。2）在平行磁场中的测量，特别是泡利限制违反和自发旋转对称性破坏的研究揭示了N=2和N>2层结构之间的明显区别，这与它们对磁场的轨道响应之间的差异一致。该工作扩展了新兴的莫尔超导体家族，为设计新的超导材料平台提供了新的见解和潜在的影响。
Jeong Min Park, et al. Robust superconductivity in magic-angle multilayer graphene family. Nat. Mater., 2022DOI: 10.1038/s41563-022-01287-1https://www.nature.com/articles/s41563-022-01287-1
2. Chem. Rev.：用于超分辨率成像的荧光纳米颗粒
剑桥大学Clemens F. Kaminski和华南农业大学雷炳富教授对用于超分辨率成像的荧光纳米颗粒相关研究进行了综述。1）超分辨率成像技术能够克服光的衍射极限，因此其在实现纳米分辨率的细胞结构可视化方面得到了广泛的应用。随着硬件的不断发展，开发具有优良性能的新型荧光探针也变得越来越重要。在此背景下，荧光纳米颗粒(NPs)作为一种明亮且具有光稳定性的探针能够有效克服传统荧光探针的许多缺点，因此也受到越来越多研究者的关注。2）作者在文中综述了各种超分辨成像方法，并讨论了它们对荧光NPs性能的要求；随后，作者详细介绍了每种NPs的特征、优点和缺点以及它们在各种生物系统中的应用实例；最后，作者也对能够实现纳米分辨率的多路亚细胞成像探针在材料科学领域中的发展前景进行了展望。Wei Li. et al. Fluorescent Nanoparticles for Super-Resolution Imaging. Chemical Reviews. 2022DOI: 10.1021/acs.chemrev.2c00050https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.2c00050
3. JACS：具有近红外二区聚集诱导发光性能的自组装金属笼用于增强多模态诊疗
构建具有癌症诊疗功能的超分子配位复合物(SCCs)是一项重要但也极具挑战性的研究任务。深圳大学王东教授和香港中文大学（深圳）唐本忠院士通过将具有AIE性能的四臂配体与90°Pt受体Pt(PEt3)2(OTf)2进行组装，合理设计并构建了具有近红外二区(NIR-II)高效荧光发射的棱镜状金属笼C-DTTP。1）C-DTTP的最大发射波长为1005 nm，其光热转换效率高达39.3%，且具有显著优于前驱体配体的活性氧生成性能。2）体内外实验结果表明，负载金属笼的纳米颗粒具有良好的生物相容性和稳定性，能够用于NIR-II荧光/光热双模态成像指导的光动力/光热协同治疗，以同时实现精确的肿瘤诊断和完全的肿瘤消除。Yi Qin. et al. Self-Assembled Metallacage with Second Near-Infrared Aggregation-Induced Emission for Enhanced Multimodal Theranostics. Journal of the American Chemical Society. 2022DOI: 10.1021/jacs.2c03895https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c03895
4. Angew综述：葫芦脲基超分子聚合物及其生物医学应用
澳门大学王瑞兵教授和新加坡国立大学陈小元教授对葫芦脲基超分子聚合物及其生物医学应用相关研究进行了综述。1）具有独特性能的超分子聚合物引起了研究者的广泛关注。主-客体相互作用使得SPs具有可调的物理化学性质、可逆的层次结构和刺激响应性，可用于多种的生物医学领域。葫芦[n]脲(CB[n])与客体分子之间具有很强的动态相互作用，因此可作为功能聚合物的重要组成部分以在生物医学领域中表现出广阔的应用潜力。2）作者在文中总结了基于CB[n]的超分子聚合物(CSPs)的最新设计、制备和生物医学应用实例，并根据CB[n]和聚合物骨架之间的相互作用而将CSPs分为非共价和共价CSPs；随后，作者讨论了CSPs的设计原则及其在生物医学领域中的独特应用优势，并对该交叉学科领域的未来发展趋势进行了展望。Ziyi Wang. et al. Cucurbituril-Based Supramolecular Polymers for Biomedical Applications. Angewandte Chemie International Edition. 2022DOI: 10.1002/anie.202206763https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202206763
5. Angew：锂离子电池微米级颗粒铝负极中离子和电荷传输的异常尺寸效应
铝（Al）具有理论容量高、导电性好、资源丰富等优点，是作为锂离子电池负极材料的理想选择。近日，中科院深圳先进技术研究院唐永炳研究员首次发现并研究了微米级Al负极的反常尺寸效应。1）研究人员通过实验和理论分析，确定了两个关键因素。第一，对于较小的Al颗粒(<10μm)，表面氧化层的体积分数很大，这将严重阻碍电子的传输。另一个原因是由于溶剂分子对氧化层的亲和力较低，表面氧化层的电解液润湿性较差。氨基接枝是改善电解液润湿性的一种有效方法。本工作为Al负极的进一步应用提供了重要的提示和设计原则。此外，由于表面氧化是金属材料的常见现象，对其他金属基负极材料也应给予相当大的关注。Chunlei Jiang, et al, Unusual Size Effect in Ion and Charge Transport in Micron-sized Particulate Aluminum Anodes of Lithium-ion Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2022DOI: 10.1002/anie.202208370https://doi.org/10.1002/anie.202208370
6. Angew：合理调节多硫化锂分子实现无负极锂-硫电池
制约锂-硫（Li-S）电池实用化的两大障碍是锂（Li）金属负极较差的可逆性差和硫（S）正极缓慢的动力学。近日，德克萨斯大学奥斯汀分校教授Arumugam Manthiram提出了一种简单而有力的多硫化锂分子调节方法，能够协同增强负极的可逆性和正极的动力学。1）研究发现SnI4与锂多硫化物配位形成了可溶的络合物，形成了富Li2SnS3的负极界面层。由于Li2SnS3对寄生反应的稳定性和循环时的离子阻力较低，大大提高了镀锂/脱锂效率。2）SnI4与多硫化锂形成的可溶性配合物对抑制多硫化锂分子的聚集行为起到了不可忽视的作用，从而显著提高了贫电解液条件下的硫转化动力学。3）这种协同改善在无负极、贫电解液的软包电池中得到了验证，该电池采用Li2S正极，100次循环后容量保持率为78%。Yuxun Ren, et al, Anode-Free Lithium-Sulfur Cells Enabled by Rationally Tuning Lithium Polysulfide Molecules, Angew. Chem. Int. Ed. 2022DOI: 10.1002/anie.202207907https://doi.org/10.1002/anie.202207907
7. Angew：Au20(tBu3P)8：氧化态为0的高度对称准金属金团簇
准金属金团簇在尺寸和结构方面具有独特的性质，是研究分子化合物与相应金属体相之间转变的关键中间体。近日，德国图宾根大学Andreas Schnepf，乔治梅森大学Andre Z. Clayborne等报道了仅由氧化态为0的金原子构建的全膦配体保护的准金属Au20(tBu3P)8团簇的合成、表征与性质。1）该团簇是在乙醇溶液中用NaBH4还原tBu3PAuCl前驱体生成的。2）X射线单晶衍射分析揭示了该团簇金原子具有高度对称的空心立方八面体排列，类似于体相金结构。3）量子化学计算表明，该团簇为一个具有 20 个电子的超原子。光谱研究表明，该团簇具有类似分子的行为。Florian Fetzer, et al. Au20(tBu3P)8: A highly symmetric metalloid gold cluster in oxidation state 0. Angew. Chem. Int. Ed., 2022DOI: 10.1002/anie.202206019https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202206019
8. Angew：多个官能团配合拟酶催化改善CO2还原活性
在酶催化位点结构中,催化位点的不同基团在化学反应过程中能够以不同方式促进催化反应，但是酶催化反应体系中的专一作用很少能够用于合成催化反应。有鉴于此，陕西师范大学曹睿、张学鹏等报道分别以顺式或者反式方式修饰两个阳离子N,N,N-三甲基苯甲胺官能团的Fe-卟啉催化剂的CO2还原反应，催化反应性能测试发现，当使用苯酚提供质子，在乙腈溶剂中进行催化反应，顺式催化剂比反式催化剂的TOF更高，达到4.4x105 s-1。1）理论计算结果显示，以顺式结构分布的两个阳离子配体比单个阳离子能够更好的改善CO2的结合作用，而且两个配体以不同的作用和相互配合的方式改善切断C-O化学键：其中一个阳离子与CO2的加合物之间产生相互作用，另一个阳离子通过静电相互作用与苯酚分子产生作用。2）这项工作对于催化合成是重要的改进，为发展专一性活化底物实现增强化学反应效果提供一种方法。Kai Guo, et al, Role-Specialized Division of Labor in CO2 Reduction with Doubly-Functionalized Iron Porphyrin Atropisomers, Angew. Chem. Int. Ed. 2022DOI: 10.1002/anie.202209602https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202209602
9. AM：过渡金属二硫属化物纳米线可调的强耦合
具有光时空控制的亚波长光学谐振器对光学器件的小型化至关重要。近日，德克萨斯大学奥斯汀分校Yuebing Zheng，Donglei Emma Fan等报道了一种化学方法合成过渡金属二硫属化物 (TMDC) 纳米线，并将其用作新型介电纳米谐振器，以同时实现显著的激子和米氏共振。1）作者通过化学合成了二硫化钼 (MoS2) 纳米线，其具有可定制的尺寸。作者证明了获得的单个纳米线中强的光物质耦合和可调的激子极化子。2）此外，激子响应可以以优异的再现性进行可逆调制，为开发可调谐光学纳米器件提供了潜力。TMDC纳米谐振器处于具有高度可调光学特性的移动胶体状态，在集成有源光学器件中具有广泛的应用潜力，包括全光开关和传感器。Jingang Li, et al. Tunable Strong Coupling in Transition Metal Dichalcogenide Nanowires. Adv. Mater., 2022DOI: 10.1002/adma.202200656 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202200656
10. AM：空心S/N掺杂碳大孔纤维中暴露单镍原子实现高效电化学析氧
开发用于析氧反应（OER）的高效且具有成本效益的电催化剂对于清洁能源生产和燃料转化是非常重要的。近日，新加坡南洋理工大学楼雄文，内蒙古大学Xiaojun Gu等报道了通过热解CdS-NiSx/聚丙烯腈复合纤维简便制备了Ni单原子嵌入空心S/N掺杂碳大孔纤维 (Ni SAs@S/N-CMF) 的催化剂，并将其用作高效OER催化剂。1）具体而言，CdS为聚丙烯腈衍生碳基体的掺杂提供硫源，同时形成中空大孔结构，而NiSx首先被还原为纳米颗粒，最后通过原子迁移捕获策略演变为单Ni原子。2）得益于大量暴露的镍单原子和中空大孔结构，所得的 Ni SAs@S/N-CMF 电催化剂具有出色的OER活性和稳定性。3）实验表明，该催化剂达到 10 mA cm-2的基准电流密度，过电位为285 mV， Tafel斜率仅为50.8 mV dec-1。该工作有望为设计和构建高效的SACs用于各种具有挑战性的反应提供新的思路。Yafei Zhao, et al. Exposing Single-Ni Atoms in Hollow S/N-doped Carbon Macroporous Fibers for Highly Efficient Electrochemical Oxygen Evolution. Adv. Mater., 2022DOI: 10.1002/adma.202203442https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202203442
11. Adv Mater：通过机器学习研究单层MoS2的Raman和荧光对映关系
能够调控荧光强度的二维过渡金属硫化物为光电器件和光二极管、光探测器、单光子发射器等光子学器件的发展提供机会，在各种二维材料的表征技术中，Raman光谱成为一种快速非损坏性表征技术，能够解释材料的晶化和掺杂、应力变化情况。但是由于荧光与Raman光谱之间的规律表现非线性变化特点，因此目前人们还没有能够很好的理解其关系。有鉴于此，麻省理工学院Jing Kong、Ang-Yu Lu等系统性的研究MoS2荧光与Raman光谱之间的关系，因此对荧光和Raman光谱之间的性质进行理解。进一步的，作者通过机器学习的方式给出材料的掺杂和应力导致Raman光谱变化。1）通过空间分辨Raman光谱分布图预测荧光分布变化情况，此外通过梯度提升树模型XGBoost（gradient boosted trees model）和可解释学习方法（SHAP技术）在特征Raman吸收与荧光之间建立联系，因此得以解释单层MoS2的应力和掺杂。最后，通过支持向量机SVM（support vector machines）将荧光特征投影到Raman光谱的频率。2）这项工作能够将机器学习技术应用于2D材料表征，为调控2D半导体材料和高荧光效率提供机会。Ang-Yu Lu, et al, Unraveling the Correlation between Raman and Photoluminescence in Monolayer MoS2 through Machine Learning Models, Adv. Mater. 2022DOI: 10.1002/adma.202202911https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202202911
12. ACS Nano：界面降低NiCoP/Ti3C2Tx Mxene上碱性加氢动力学能垒
异质界面可以调节处于过渡态的中间体的吸附能，大大降低动力学能垒（Ea）。近日，青岛大学Tong Sun，北京航空航天大学Wei Zhou将一种典型的过渡金属磷化物NiCoP颗粒(∼5 nm)固定在Ti3C2Tx MXene单分子膜(∼1 nm)上，以促进碱性析氢反应（HER）动力学。1）不同温度下的电化学测试结果表明，NiCoP纳米粒子的表观活化能为31.4 kJ mol−1，比其对应的NiCoP纳米粒子的表观活化能(40.3 kJ mol−1)降低22.1%。2）当温度从25°C升高到65°C时，10 mA m−2 下，NiCoP@Mxene的过电位从71 mV急剧下降到4 mV 。此外，在单片NiCoP@Mxene上，扫描电化学显微镜测试也得到了非常接近的值Ea=31.9 kJ mol−1相对误差为∼1.6%。3）密度泛函理论(DFT)计算证实，NiCoP/MXene界面能有效地降低水的解离能垒16.0%。宏观、微/纳米和原子尺度的三种研究表明，界面可使动力学能垒降低约16.0−22.1%。此外，MXenes的光热效应在紫外−近红外光下可以很容易地提高催化剂的温度，这一点已经在阳光下的实际场景中应用，以节省能源。Hua-Jie Niu, et al, Interfaces Decrease the Alkaline Hydrogen-Evolution Kinetics Energy Barrier on NiCoP/Ti3C2Tx Mxene, ACS Nano, 2022DOI: 10.1021/acsnano.2c03711https://doi.org/10.1021/acsnano.2c03711
