1. Chem. Soc. Rev.综述：π-共轭功能材料中的非共价相互作用:进展与展望
设计和开发具有实际应用的功能材料的需求很大，了解和控制分子间和分子内的相互作用为设计新材料提供了机会。对分子结构的合理操纵可以显著改变这种相互作用，并可以促进材料的某些特性和功能。越来越多的证据表明，非共价相互作用(NCIs)的有益作用表明，操纵NCIs可以产生具有各种物理性质的功能材料，从而在催化、药物输送、晶体工程等方面得到应用。近日，哈伊勒大学Ashanul Haque ，苏丹·卡布斯大学Muhammad S. Khan ，香港理工大学Wai-Yeung Wong ，巴斯大学Paul R. Raithby重点综述了可通过NCIs操纵的最先进的π-共轭功能材料。1）首先对π-共轭有机和有机金属骨架中普遍存在的NCIs进行了初步的讨论。然后讨论了NCIs对其结构和光物理性质的影响。在这一部分中，描述了促进NCIs的结构特征。接着，介绍了NCI调制有机半导体及其在不同研究领域的应用。总体而言，NCIs领域的研究是一个充满活力和活跃的领域，新的发展以令人印象深刻的速度出现。可以预见，对NCIs的独特特征有更深入的了解将有助于进一步开发新材料。这篇综述将在不久的将来激发人们对NCI调制材料的开发及其应用的进一步兴趣。对于有意设计和研究非键相互作用对材料的性质和构象的作用的合成化学家和理论化学家来说，这将是有用的。
Ashanul Haque, et al, Non-covalent interactions (NCIs) in p-conjugated functional materials: advances and perspectives, Chem. Soc. Rev., 2023https://doi.org/10.1039/d2cs00262k
2. Chem. Soc. Rev.综述：基于可再生植物生物质的绿色呋喃环聚合物材料研究进展
化石资源正在迅速枯竭，迫使化学和材料科学各个领域的研究人员转向使用可再生资源和开发相应的技术。在这方面，由于在开发具有所需和可控性能的新型聚合物方面取得了重大进展，可持续材料科学领域近年来正经历着极大的兴趣激增。近日，俄罗斯科学院Valentine P. Ananikov综述了近年来有关结构中含有不变(拟)芳香呋喃核的新型可持续聚合物材料的合成、结构和计算研究的重要科学报道。用于热塑性塑料的直链聚合物、用于热固性材料的支化聚合物和其他交联性材料是值得重点关注的新兴材料。基于可持续聚呋喃的各种聚合物共混物和复合材料也被认为是实现高附加值产品的途径。1）基于呋喃单体的可持续材料科学领域的最新进展导致了一系列新型聚合物、共混物和复合材料的生产，这些材料在性能上优于目前在非常不同的领域广泛使用的材料：包装和涂料、自愈合材料和热塑性塑料、可生物降解、生物活性、导电材料和形状记忆聚合物。考虑到不同类别的呋喃聚合物，在线性材料及其分支类似物领域存在主导发展方向。线型聚合物发展的主要方向是寻找可持续的PET类似物，主要是在包装领域取代这种不可再生的材料。与此同时，每年都有大量关于合成呋喃多苯并恶嗪的研究丰富了交联聚合物的领域。呋喃多苯并恶嗪是一类具有高热稳定性和阻燃性的新型聚合物材料，尚未完全攻克它们的工业利基，因此不存在需要将现有技术从基于石油的技术重组为可持续技术的问题。2）尽管可持续材料科学取得了巨大的进步，但该领域仍有几个问题尚未解决。主要问题是可再生和不可再生单体的可获得性和价格之间的巨大差距。呋喃类聚合物在某些物理和化学参数上往往优于以大容量石油为基础的材料，如PET、双酚A、环氧树脂和丙烯酸树脂。然而，尽管可再生能源具有优越的特性，但由于生产和供应技术需要全面重组，将其广泛引入历史悠久的行业是非常困难的。只有通过有意识地走向可持续经济，并将可持续技术和材料广泛引入生活的不同领域，绿色聚合物才能从一个有希望的概念变成现实。
Bogdan Ya. Karlinskii, et al, Recent advances in the development of green furan ring-containing polymeric materials based on renewable plant biomass, Chem. Soc. Rev., 2023https://doi.org/10.1039/d2cs00773h
3. Chem. Soc. Rev.综述：基于自组装肽的仿生矿化
仿生科学在化学、生物、材料科学和能源等领域引起了人们的极大兴趣。仿生矿化是在温和的条件下，在有机分子或生物分子的控制下合成无机矿物的过程。多肽是构成蛋白质的基序，可以自组装成各种层次结构，对无机物表现出很高的亲和力。因此，多肽可以作为合成仿生功能材料的构件。在多肽的参与下，矿化材料的形态、大小和组成都可以得到精确的控制。多肽不仅为无机纳米材料的成核和生长提供了明确的模板，而且还具有赋予无机纳米材料高催化效率、选择性和生物治疗功能的潜力。近日，天津大学王跃飞教授系统地综述了多肽模板矿化材料的形成机理、纳米结构操纵及其应用等方面的研究进展。这将进一步激励研究人员设计结构复杂、功能化的仿生材料，具有广阔的应用前景。1）总结和分析了基于仿生矿化的新型多肽-无机纳米材料(氧化物和金属)的合成和应用的最新进展。首先，列举了在多肽的引导下通过仿生矿化合成的不同结构的无机纳米材料的例子，这些材料分为零维(0D)、一维(1D)、二维(2D)和三维(3D)矿化材料，主要集中在纳米团簇、纳米颗粒、纳米纤维、纳米管、螺旋纳米颗粒、超结构、纳米阵列、手性向列膜、手性超结构和凝胶。2）然后讨论了多肽-无机纳米材料在传感、生物医学、手性光学和催化等领域的应用。3）最后，对以自组装肽为模板的生物矿化材料的合成及应用研究进行了展望。
Qing Li, et al, Biomimetic mineralization based on self-assembling peptides, Chem. Soc. Rev., 2023https://doi.org/10.1039/d2cs00725h
4. Chem. Soc. Rev.综述：二维过渡金属硫属化合物的结构调控：方法学、机理及应用研究进展
随着二维材料的发展，过渡金属二硫属化物(TMD)已成为最受欢迎的一系列基础科学和实际应用模型材料之一。由于日益增长的定制化和多功能化的需求，TMD中引入了数十种调制结构。近日，湖北大学Xiuhua Zhang，Miao-Miao Chen，武汉大学付磊教授对TMDs的结构调制，包括点结构、线结构和面外结构进行了系统和全面的综述，沿袭和更新了对硅和相关块体半导体的传统分类。1）特别是，重点研究了调制TMD结构的结构特征，并分析了相应的根本原因。综述了基于调制TMD结构的调制方法、调制机理、调制特性和调制应用等方面的最新进展。2）最后，展示了TMD结构调整面临的挑战和前景，并预测了TMD结构调整可以取得哪些突破和如何取得突破的潜在方向。
Yao Xiao, et al, Structure modulation of two-dimensional transition metal chalcogenides: recent advances in methodology, mechanism and applications, Chem. Soc. Rev., 2023https://doi.org/10.1039/d1cs01016f
5. Chem. Soc. Rev.综述：用于可伸缩场效应管和功能电路的可伸缩导体
可伸缩电子因其在许多领域具有广阔的应用前景而备受关注，它可以承受较大的变形并与曲面形成紧密接触。可伸缩导体是可伸缩电子设备的重要组成部分，用于可穿戴设备、软机器人和人机交互。可伸缩导体的最新进展推动了基础科学和技术研究的努力。近日，复旦大学Yan Zhao，Yunqi Liu ，Shuai Wang概述和分析了晶体管和电路中可伸缩导体的发展，并考察了材料、器件工程和制备技术的进展。我们将现有的构造具有可伸展导体的可伸展晶体管的方法分为以下两种类型：几何工程和本征可伸展工程。最后，考虑了该领域在提供可伸缩电子产品方面的挑战和前景。1）晶体管由电极(源漏和栅极)、半导体层、介质层和衬底组成，它们是处理信息和执行简单逻辑运算的基本元件。在s-FET器件中，半导体作为电荷传输的有源沟道材料与栅电介质一起工作，在半导体与介质层的界面处积累电荷，而导体充当源漏电极和栅电极。2）基于几何工程的SC是一种广泛用于实现可伸展互连的器件。为了实现可拉伸的晶体管和电路，已经引入了许多几何形状，这使得几乎任何类型的晶体管都能够被拉伸。发展SCs的第一步是通过物理气相沉积在PDMS上创建金膜，然后再进行微米或纳米结构，以产生能够承受相当大的施加应变的电极。然后，可伸缩晶体管和电路所需的导体的可伸缩性不是通过新材料实现的，而是通过现有材料的结构配置实现的。早些时候，许多努力和方法主要是通过设计几何形状来获得具有固体金属和其他导体的SC，这些方法包括预拉伸释放、模塑、压缩、溶剂膨胀和三维(3D)打印。3）卓越的性能和集成度是晶体管的两个关键方面。基于上述结构设计的导线在拉伸时可以保持固有的电性能。然而，它们涉及复杂的多步骤过程，如极端真空沉积、高温和腐蚀性化学腐蚀。此外，这些技术不可避免地牺牲了大成品率、大密度、出色的一致性和显著的透明度的器件的集成能力。这些问题已经通过引入本质上可拉伸的材料得到了解决。4）创建高密度器件阵列或矩阵需要创建灵活的电极测量方法和低成本的图案化。在过去的十年里，在发展可伸缩导体的微制造技术方面取得了长足的进步。除了更专注于可拉伸导体的创新方法外，这些制造技术还包括从传统微制造方法改进而来的方法，如光刻、3D打印和喷墨打印。图案化工艺将是实现大面积可穿戴电子产品大规模添加剂图案化的关键，这些可穿戴电子产品既环保又便宜。用于制造电子设备的图案化方法可以分为两类：接触式方法(转印)和非接触式方法(3D打印、喷墨打印和喷墨打印)。
Liangjie Wang, et al, Stretchable conductors for stretchable field-effect transistors and functional circuits, Chem. Soc. Rev., 2023https://doi.org/10.1039/d2cs00837h
6. Nature Commun.：用于敏感汗液传感中抗坏血酸靶向识别的天然模拟氧化铜-有机骨架
汗液传感器通过动态监测生化标记物来检测个体的生理状态，在个性化医疗保健中发挥着重要作用。对靶生物分子的特异性反应通常依赖于天然的氧化物酶，但它容易受到外界的干扰。近日，华中科技大学夏宝玉教授，Hongfang Liu定制了一种模拟抗坏血酸氧化酶的MOF HTSTAM-17-OET，用于选择性地感知汗液中的抗坏血酸。1）该微滤器能特异地捕获汗液生物分子中的抗坏血酸和电氧化，在酸性和碱性汗液中的灵敏度分别为0.18和0.48 mA cm−2 mm−1。2）具有高亲和力的铜桨轮上的色氨酸/组氨酸通过多个氢键相互作用选择性地识别抗坏血酸，决定了特定和靶向的识别行为。3）HT-STAM-17-OET的电氧化机理是电场触发H2O的电离，生成带正电的铜桨轮，具有很强的氧化能力。这项工作为MOF纳米酶提供了汗液传感器的特定性能，这可能会激发人们对模仿天然酶用于生物和医疗保健应用的重要理解。
Wang, Z., Huang, Y., Xu, K. et al. Natural oxidase-mimicking copper-organic frameworks for targeted identification of ascorbate in sensitive sweat sensing. Nat Commun 14, 69 (2023).DOI：10.1038/s41467-022-35721-4https://doi.org/10.1038/s41467-022-35721-4
7. JACS：芳臂吩嗪类发光材料中聚集效应对多性能改善的影响
聚集体科学的概念被提出来解释伴随着聚集体产生的材料性能的变化，但关于聚集体引发的一类材料的多功能改进的报道很少。近日，香港中文大学唐本忠院士，华南理工大学Zhiming Wang首次报道了一类基于5，10-二芳基吩嗪(DPZ)衍生物的新型多功能聚集诱导发射(AIE)发光体，具有全波长发射。1）有趣的是，多种性质，如荧光强度、自由基和I型活性氧物种(ROS)的效率，可以从单分子水平同时激活到聚集态。2）在充分的性能表征的基础上，详细讨论了这种多重性能改进的机理，一些新制备的抗原在光动力学治疗中对癌细胞表现出毒性。本工作系统地论证了聚集体对改善材料多功能的积极作用，以期推动聚集体科学理论在多功能材料设计中的发展。
Qing Wan, et al, Aggregation Effect on Multiperformance Improvement in Aryl-Armed Phenazine-Based Emitters, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.2c09210https://doi.org/10.1021/jacs.2c09210
8. EES：阳离子超结构有序化对O2型富锂层状氧化物氧氧化还原稳定性的影响
典型的具有氧氧化还原能力的层状氧化物在过渡金属层中含有额外的锂离子，其与氧的局部配位是触发氧氧化还原活性的关键。这些额外的锂离子可以形成独特的阳离子构型，如蜂窝状或带状有序，这取决于过渡金属或掺杂剂的种类和整体组成。近日，首尔大学Kisuk Kang证明了这种超结构有序的存在是确保O2型富锂层状氧化物中氧氧化还原活性的长期稳定性的重要条件，最近已被证明在结构上对电压衰减问题是稳定的。1）结果表明，Co3+等价阳离子取代造成的超结构有序性丧失，使得层状结构在反复循环过程中更容易发生面内和面外过渡金属的迁移，从而促使O2类层状氧化物的氧氧化还原活性逐渐衰减。2）另一方面，Ni2+取代有助于保持超结构阳离子有序性，并能够保持初始高压氧氧化还原活性(~3.4 V vs Li/Li+)和高放电容量(~239 mAh g−1)。3）研究人员进一步阐明了取代基的类型和阳离子有序性对富锂电极宏观脱锂/嵌锂动力学和功率能力的影响。这些发现表明了富锂层状氧化物的初始阳离子构型对于氧氧化还原稳定性的重要性，从而为富锂层状氧化物的组成工程提供了指导，以实现稳定和可逆的氧氧化还原活性。
Donggun Eum, et al, Effects of cation superstructure ordering on oxygen redox stability in O2-type lithium-rich layered oxides, Energy Environ. Sci., 2023https://doi.org/10.1039/D2EE03527H
9. EES：阴离子表面活性剂诱导水平生长的无枝晶锌负极用于高稳定性水系锌离子软包电池
水系锌离子电池因其固有的安全性和较高的理论容量而备受关注，但由于严重的副反应和锌枝晶的生长，电池的寿命仍然有限。解决这些问题的一种常见策略是使用特定的电解液添加剂来调节溶剂化结构，以实现择优的锌(002)取向。近日，中山大学王成新教授，Gongzheng Yang引入了一种阴离子表面活性剂3，3‘-二硫代二丙磺酸钠(SPS)作为一种新型的电解液添加剂，与传统的表面活性剂不同的是，它对溶剂化结构的影响可以忽略不计。1）第一性原理计算表明，SPS阴离子倾向于吸附在其他晶面上，而不是(002)面，有效地限制了锌在(002)晶面上的电沉积。采用实时原位电化学原子力显微镜对锌的电沉积行为进行了表征。在SPS添加剂的辅助下，表面腐蚀、析氢和枝晶生长得到显著抑制。2）结果，使用面积为3×5 cm2的Zn||Zn对称软包电池，而不是通常使用的硬币电池，成功地实现了超过12000 mAh cm−2的惊人的高累积容量；这表明了本系统在实际应用中的巨大潜力。进一步组装了由V2O5·H2O正极和锌负极组成的锌离子电池，其面积容量高达约2 mAh cm−2，200次循环后容量保持率达82.8%，这些性能优于以往报道的大多数水基锌离子电池。
Yuexing Lin, et al, Dendrite-Free Zn Anode Enabled by Anionic Surfactant-Induced Horizontal Growth for Highly-Stable Aqueous Zn-Ion Pouch Cells, Energy Environ. Sci., 2023https://doi.org/10.1039/D2EE03528F
10. EES：弹性界面相在钠金属负极中抑制析气和促进均匀电镀的作用
以乙醚为溶剂的电解液在钠电池阳极上表现出优异的性能，超过了类似锂离子电池通常使用的碳酸盐电解液。揭示促进乙醚电解液如此高性能的机理，并反过来诊断碳酸盐电解液循环不良的原因，对于指导优化电解液的设计以促进完全可逆钠循环至关重要。性能差异的一个重要原因被认为是乙醚衍生的固体电解质界面(SEI)层的弹性增强，然而，关于这如何转化为改善循环阳极微观动力学的实验演示仍鲜有人探索。近日，牛津大学Peter G. Bruce，华威大学Alex W. Robertson揭示了这种更具弹性的SEI如何通过使用操作型电化学透射电子显微镜(TEM)实时成像循环电极-电解液界面来防止金属负极界面上的气体析出。1）透射电子显微镜成像的高空间分辨率揭示了在碳酸盐电解液中钠的电溶出过程中界面上快速形成气泡的现象，这是在高性能的乙醚电解液中没有观察到的现象，它阻碍了完全的钠溶出并导致SEI从电极上剥离。因此，这种非共形和僵硬的SEI必须不断地改革，导致钠流失到SEI形成的增加，这一点得到了质谱学测量的支持。2）弹性较强的乙醚界面能更好地保持与电极的一致性，防止气体生成，有利于平板电镀。研究工作说明了为什么弹性和柔性界面相对于获得高性能的钠负极是重要的。
Chen Gong, et al, The role of an elastic interphase in suppressing gas evolution and promoting uniform electroplating in sodium metal anodes, Energy Environ. Sci., 2023https://doi.org/10.1039/D2EE02606F
11. AM: 光氧化还原促进缺陷Zn3In2S6上二氢异喹啉和H2O2的共生成
以低成本和环境友好方式生产过氧化氢（H2O2）最可持续和最有前景的方法之一是光合作用，然而，光合作用存在载体利用率低和H2O2生产率低的问题。虽然添加异丙醇或乙醇等质子供体可以增加H2O2的产量，但是将不可避免地提高成本，并同时浪费空穴（h+）的氧化能力。近日，中国科学院施剑林院士、华东师范大学陈立松利用光氧化还原促进缺陷Zn3In2S6上二氢异喹啉和H2O2的共生成。1) 作为独特质子供体的四氢异喹啉（THQs）可用于选择性半脱氢反应，从而生成高价值的二氢异喹啉(DHIQs)，同时，在双功能Zn3In2S6光催化剂的光催化下，通过在一个光氧化反应中耦合可以促进H2O2的生成。2) 适当缺陷的Zn3In2S6在可见光（λ≥400nm）下分别以66.4和62.1mmol h−1g−1的高速率生产H2O2和DHIQ。此外，光催化氧化还原反应机理表明H2O2可以通过多种途径生成，从而突出了ROS（·O2−和1O2）、h+和质子供体之间的协同效应，而这在先前的研究中往往被忽略。
Luo Juanjuan, et al. Photoredox-promoted co-production of dihydroisoquinoline and H2O2 over defective Zn3In2S6 Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202210110https://doi.org/10.1002/adma.202210110
12. Anal. Chem.：利用近红外荧光探针对细胞铁死亡过程中的线粒体HClO进行超分辨率成像
铁死亡在生理病理过程中具有重要意义，与多种炎症相关疾病、心血管疾病和癌症都有关联。此外，铁死亡也会引起线粒体活性氧(ROS)的异常变化。次氯酸(HClO)一种是典型的ROS。因此，有必要在亚细胞水平上研究铁死亡过程中线粒体形态与HClO变化之间的关系。基于N,N-二甲基硫代氨基甲酸酯部分的特异性氧化裂解，南京大学何卫江教授、郭子建院士和陈韵聪副教授开发了能够用于快速检测线粒体HClO的近红外激发/发射荧光探针HD-Br-1。1）实验通过利用该探针和超分辨率成像技术实现了对铁死亡过程中线粒体HClO含量波动和线粒体形态变化的实时监测。此外，研究者也成功地将HD-Br-1应用于监测细胞铁死亡过程中的外源性和内源性线粒体HClO和实现对肿瘤的可视化以与健康组织进行区分。2）综上所述，HD-Br-1不仅可以为检测癌细胞线粒体中的HClO提供一种有效的方法，也能够为了解铁死亡机制和实现对铁死亡相关癌症的早期诊断提供一个新的策略。
Hongbao Fang. et al. Super-Resolution Imaging of Mitochondrial HClO during Cell Ferroptosis Using a Near-Infrared Fluorescent Probe. Analytical Chemistry. 2022DOI: 10.1021/acs.analchem.2c03887https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.2c03887
