1. Science Robotics：四面体DNA框架纳米机器！
仿生机器能够以类似于头足类动物的方式将机械驱动转换为自适应着色，已经在各种长度尺度上得到了广泛的应用。在纳米尺度上，非常需要一种具有自适应颜色的可变形纳米机器，它可以感知和调节细胞或细胞内的相互作用。鉴于此，上海交通大学樊春海院士、左小磊、毛秀海等人报告了一种 DNA 框架纳米机器 (DNA framework nanomachine, DFN) 的设计，它可以根据单个突触小泡的 pH 值变化自主改变形状，进而通过机械荧光驱动机制显示自适应荧光颜色。为了构建 DFN，研究人员使用四面体 DNA 纳米结构作为框架，将嵌入的 pH 响应 i-motif 序列与 Förster 共振能量转移对和靶向囊泡膜的亲和胆固醇部分标记在一起。研究人员发现，由于尺寸排阻效应，被内吞的 DFN 被单独困在活突触细胞的单个内吞小泡中。DFN 的适应性荧光显色能够以连续的方式对静息 pH 值进行单囊泡定量，从而可以长期跟踪细胞内过程和细胞间通讯中的胞吐作用和融合动力学。鉴于 DFN 的精确可编程性，它们的大小和颜色适应囊泡腔环境为过程跟踪突触细胞囊泡融合的动力学提供了可行的解决方案。
Jiangbo Liu, et al. Mechano-fluorescence actuation in single synaptic vesicles with a DNA framework nanomachine. Science Robotics 2022.DOI: 10.1126/scirobotics.abq5151https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abq5151
2. Nature Synthesis：镍催化未活化末端烯烃的加氢二聚
末端烯烃的位置选择性均聚和交叉加氢二聚一直是有机合成中的一个长期挑战。金属氢化物催化的选择性二聚、低聚或聚合方法通常局限于电子偏置或小烯烃底物。近日，上海大学龚和贵报道了镍催化未活化末端烯烃的加氢二聚。1) 作者开发了一种镍催化方案，该方案能够使未活化的线性和空间拥挤的末端烯烃选择性均聚和交叉二聚，并以良好的产率和高线性/支链选择性合成线性烷基-烷基产物。该过程可以涵盖一系列功能，包括杂原子、饱和杂环和生物活性基序。2) 作者使用共氧化剂CuBr2和二叔丁基过氧化物通过单电子转移过程将二烷基Ni（II）中间体转化为相应的Ni（III）物种。该氧化步骤避免了热力学不稳定的二烷基-Ni（II）中间体的分解，并通过还原消除Ni（III）络合物促进了加氢二聚产物的形成。在没有CuBr2的情况下，作者实现了高的支化选择性，合成了难以以良好产率合成的甲基支化产物。
Li Cheng, et al. Nickel-catalysed hydrodimerization of unactivated terminal alkenes. Nature Synthesis 2023DOI: 10.1038/s44160-023-00239-0https://doi.org/10.1038/s44160-023-00239-0
3. Chem. Rev.: 用于电离辐射探测的卤化物钙钛矿材料和器件的最新进展
电离辐射（如X射线和γ射线）已被广泛研究并应用于医学成像、射线无损检测、核防御、国土安全和科学研究等各个领域。因此，利用基于高灵敏度和低成本的材料和装置检测这种高能辐射是非常重要的。近日，华中科技大学翟天佑、Li Yuan、美国西北大学Vinayak P. Dravid对于电离辐射探测的卤化物钙钛矿材料和器件的最新进展进行了综述研究。1) 由于与商用硅（Si）和非晶硒（a-Se）相比，卤化物钙钛矿具有大的光吸收系数、大的电阻率、低的漏电流、高的迁移率以及合成和加工的简单性，因此其实极具潜力的辐射检测材料。作者对辐射检测的材料开发和相应设备架构方面的当前进展进行了广泛综述。2) 作者讨论了大量涉及有机-无机杂化、全无机、全有机钙钛矿和反钙钛矿结构的化合物特性，以及器件结构、性能和环境稳定性方面的持续突破。作者专注于该领域过去几年的关键进展，并为辐射检测和成像应用的下一代材料和设备的开发提供了见解。
He Xiaoyu, et al. Recent Development of Halide Perovskite Materials and Devices for Ionizing Radiation Detection. Chem. Rev. 2023DOI: 10.1021/acs.chemrev.2c00404https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.2c00404
4. Chem. Rev.: 层状结构各向异性金属硫族化合物的合成、调制和应用
低对称各向异性（1D和2D）金属硫族化合物（MC）具有独特的电子和催化特性，使其成为极具潜力的下一代电子学、光电子学、电化学储能装置和化学传感装置材料。近日，浦项科技大学Unyong Jeong全面综述了各向异性硫族化合物的合成、机理理解、性质调制策略和应用方面的最新进展。1) 作者首先介绍了各向异性硫族化合物的基本晶体结构，然后介绍了一维和二维MC的独特物理和化学特性。并总结了各向异性MC晶体的可控合成策略，以及列举了溶液相合成、气相合成和剥离方面的进展。此外，作者还讨论了调节各向异性MC尺寸、相位、成分、缺陷和异质结构的几种重要方法。2) 作者还概括了各向异性MC在电子、光电子器件、催化剂、电池、超级电容器、传感平台和热电器件等应用领域的重大进展。最后，作者展望了各向异性MC的学术研究和实际工程中需要解决的未来机遇和挑战。
Anupam Giri, et al. Layer-Structured Anisotropic Metal Chalcogenides: Recent Advances in Synthesis, Modulation, and Applications. Chem. Rev. 2023DOI: 10.1021/acs.chemrev.2c00455https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.2c00455
5. Joule: 碳水化合物逐步光催化分解为H2
利用太阳能进行生物质转化可以生成绿色氢气。而由于太阳光的间歇性特征和生物质C–C键的不完全降解，使得目前生物质光催化分解制氢效率有限，并且产量不稳定。有鉴于此，中国科学院罗能超、Wang Feng、的里雅斯特大学Paolo Fornasiero将碳水化合物逐步光催化分解为H2。1) 作者优先将碳水化合物转化为适合运输的液态氢载体LHCs，而LHCs由HCOOH和HCHO组成，从而绕过不易运输的缺陷。随后，作者将LHC完全分解并释放H2和CO2。该逐步过程能够完全切断碳水化合物C–C键，并且每千克葡萄糖可以产生44克的H2。2) 在碳水化合物逐步分解为H2过程中，间歇太阳光提供光能和热量，并在液流装置中将葡萄糖碳分解为LHC。该工作通过实现生物质C–C键的完全断裂来生成氢气，并为光催化制氢提供了一个新的视角。
Puning Ren, et al. Stepwise photoassisted decomposition of carbohydrates to H2. Joule 2023DOI: 10.1016/j.joule.2023.01.002https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.01.002
6. EES: 电化学储能器件中二维共价有机框架（2D COFs）的电荷和传质机制
智能手机和电动汽车的发展需要具有更高的容量、更快的充电速度和更高的安全性的电化学储能设备。而开发这些器件的关键是开发更好的电极和电解质材料。在过去几年中，一种新型的有机材料——二维共价有机框架（2D COFs）引起了科研工作者越来越多的关注，并将其作为储能装置（如金属离子电池、金属电池和超级电容器）中的电极和电解质材料进行探索。近日，上海大学李浩源对电化学储能器件中2D COFs的电荷和传质机制进行了综述研究。1) 2D COF的纳米多孔结构及其可调的功能结构特征促进了电化学储能材料的发展，而电化学储能装置的性能在很大程度上取决于两个基本过程：电荷和物质（离子）传输。并且这两种过程都携带电荷流，但它们具有不同的微观机制。对这些过程的准确理解可以加速电化学储能装置中2D COF的开发进程。然而，2D COF上的电荷和物质传输机制过于复杂。2) 作者对该领域的最新研究进展进行了综述，并对用于能量存储应用的2D COF中电荷和物质传输的基本因素进行了概述。还讨论了用于能量存储设备的2D COF的应用路径。该综述将为科研工作者对2D COF和电化学储能应用研究指明了方向。
Zhang Hanyin, et al. Charge and Mass Transport Mechanisms in Two-Dimensional Covalent Organic Frameworks (2D COFs) for Electrochemical Energy Storage Devices. EES 2023https://doi.org/10.1039/D2EE02742A
7. AM: 强质子吸附钴基电催化剂实现高活性和稳定的中性电解海水
直接中性电解海水以产生氢气是储存可再生能源的一种极具潜力的方法。然而，由于阳极析氯反应和析氧反应（OER）之间的竞争关系，使得直接电解海水的电流密度低和操作稳定性差。因此，探索具有OER过电位低于次氯酸盐形成过电位（～490 mV）的催化剂对于抑制氯化物析出和促进电解海水至关重要。近日，多伦多大学Edward H. Sargent院士、天津大学Liang Hongyan利用强质子吸附钴基电催化剂实现高活性和稳定的中性电解海水。1) 作者报道了一种质子吸附促进策略，其以提高OER速率，从而促进和稳定中性电解海水。作者报道的钯掺杂氧化钴（Co3-xPdxO4）催化剂是强质子吸附（SPA）材料。在中性模拟海水中，该催化剂在10mA/cm2下的OER过电势为370 mV，超过Co3O4的70 mV过电位。2) Co3-xPdxO4催化剂在200mA/cm2下具有450小时的稳定催化性能，并在中性海水中的1 A/cm2电流密度下具有20小时的稳定性能。实验研究和理论计算表明，SPA阳离子的加入加速了中性OER过程中的速率控制步骤，而通过对照研究排除了其具有额外OER位点的因素。
Wang Ning, et al. Strong-Proton-Adsorption Co-based Electrocatalysts Achieve Active and Stable Neutral Seawater Splitting. Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202210057https://doi.org/10.1002/adma.202210057
8. Angew: 用于水性锌离子电池的非晶态异质界面氧化钒
可充电水性Zn-VOx电池在大规模储能应用中备受关注。然而，其缓慢的Zn2+扩散动力学和模糊的结构-性质关系始终限制着电池巨大潜力的实现。近日，东北大学Song Yu通过电沉积合成了具有高度无序结构的氧化钒纳米带（VO-E）。1) 该电极具有高容量（约5mAh cm-2、516mAh g-1）、良好的速率和循环性能。通过对其进行详细的结构分析表明，VO-E由集成的非晶-晶体纳米畴组成，并在体电极中形成了高效的异质界面网络，使其具有良好的电化学特性。2) 理论计算表明，与非晶和晶体对应物相比，非晶-晶体异质结构具有良好的阳离子吸附和较低的离子扩散能垒，从而加速了电极的电荷载流子迁移率和电化学活性。此外，非晶-晶体界面网络在VO-E中的重要作用将促进更多电化学储能系统的发展，如超级电容器和锂离子电池。
Zhihui Wang, et al. Vanadium oxides with amorphous-crystalline heterointerface network for aqueous zinc-ion batteries Angew. Chem. Int. Ed. 2023DOI: 10.1002/anie.202216290https://doi.org/10.1002/anie.202216290
9. AFM：基于天然皮肤的机械坚固透明有机水凝胶电子皮肤
电子皮肤（e-skin）在机械上与人体皮肤兼容，被视为非侵入式人机交互和可穿戴设备的理想电子设备。为了完全模拟人类皮肤，电子皮肤应具有可靠的机械财产，能够抵抗热、冷、干燥和细菌等外部环境因素，同时感知温度、湿度和应变等多种外部刺激。鉴于此，陕西科技大学刘新华、王学川和四川大学郭俊凌等人通过在甘油/水二元溶剂中整合甜菜碱、银纳米颗粒和氯化钠，对透明、机械坚固、环境稳定、多功能的天然皮肤衍生有机水凝胶（NSD凝胶）进行纳米工程化。1）透明NSD-Gel电子皮肤具有出色的拉伸强度（7.33 MPa）、抗穿刺性、保湿性、自我再生和抗菌性能。此外，NSD凝胶电子皮肤具有增强的耐寒/耐热性和刺激响应特性，能够有效地感知环境温度和湿度变化以及人体生理运动信号。2）体外和体内实验表明，即使在极端恶劣的环境中（−196°C至100°C），NSD凝胶电子皮肤也具有理想的生物兼容性和组织保护特性。NSD凝胶电子皮肤在多维可穿戴电子设备、人机界面和人工智能方面具有巨大的应用潜力，为开发具有按需财产的高性能电子皮肤创造了一个通用平台。
Bai, Z., et al., Mechanically Robust and Transparent Organohydrogel-Based E-Skin Nanoengineered from Natural Skin. Adv. Funct. Mater. 2023, 2212856.https://doi.org/10.1002/adfm.202212856
10. AFM：基于液晶聚合物/聚氨酯网络的光响应可编程形状记忆软致动器
液晶聚合物（Liquid crystalline polymers, LCP），尤其是液晶弹性体（liquid crystalline elastomers，LCE）可以产生超高的形状变化幅度，但机械强度较低。尽管已经尝试了一些尝试来提高 LCE 的机械性能，但仍然存在制造复杂和驱动温度高等局限性。鉴于此，首都医科大学朱思泉、于湛和北京大学兰若尘等人报道了一种通过将聚氨酯(PU)共价交联到LCP网络 (PULCN) 中来制造光驱动致动器的通用方法。1）这种新方案有别于以往的互穿网络策略，本研究利用氢键和共价键来改善非液晶PU和LCP材料的混溶性，增强复合体系的稳定性。 这种材料不仅具有 PU 的形状记忆特性，而且显示出 LCP 的形状变化行为。 在相变温度下收缩率为 20%，所制备的材料达到了 20 MPa 的最大机械强度，高于传统的 LCP。2）同时，通过构建跨薄膜厚度的交联密度梯度，所得薄膜显示出多样化和可编程的初始形状。通过将PULCN与近红外光响应聚多巴胺集成，实现了局部和顺序光控制。这项研究可能为制造可编程和机械坚固的光驱动软致动器提供一条新途径。
Song, C., et al., Light-Responsive Programmable Shape-Memory Soft Actuator Based on Liquid Crystalline Polymer/Polyurethane Network. Adv. Funct. Mater. 2023, 2213771.https://doi.org/10.1002/adfm.202213771
11. Nano Today：手风琴启发的平行组装摩擦电纳米发电机：用于有效的生物力学能量收集和音乐响应
从人体运动中获取生物力学能量是电化学电源（如便携式电子设备的电池）的一个有前途的补充。于此，北京化工大学张立群院士和中科院纳米能源所曹霞等研究人员从手风琴的结构出发，提出了一种阵列并联组装摩擦电纳米发电机（PS-TENG）。1）设计的TENG通过手部运动产生可持续的电力，显著提高了电气化效率和可靠性。在相同的操作条件下，平行组装的TENG（PS TENG）的输出与激励频率和往复距离呈正相关，比串联电极的TENG高2.8倍。2）此外，基于PS的TENG可以用作智能家居应用的自供电传感器。这样的设计促进了TENG在为便携式电子设备供电方面的应用。
Linan Feng, et al. Accordion-inspired parallelly assembled triboelectric nanogenerator: For efficient biomechanical energy harvesting and music responding. Nano Today 2023.https://doi.org/10.1016/j.nantod.2023.101760
12. Biomaterials：可生物降解的二氧化硅纳米胶囊通过核靶向递送天然蛋白质以用于癌症治疗
细胞核是许多治疗药物的重要亚细胞器靶点。尽管已有研究开发了多种基于纳米材料的递送策略以促进对小分子药物的核靶向递送，但目前还很少有递送外源性天然蛋白质的方法。有鉴于此，南京工业大学黄维院士、李林教授和新加坡国立大学Shao Q. Yao设计了一种方便可靠的新方法，即使用表面修饰了不同核定位信号(NLS)肽的可生物降解二氧化硅纳米胶囊(BSNPs)以有效地对天然蛋白质/抗体进行核靶向递送。1）研究发现，当通过内吞作用进入哺乳动物细胞后，该纳米胶囊(protein@BSNP-NLS)可在胞内体溶解肽(即L17E)的帮助下有效地从内溶酶体囊泡中逃逸，并在细胞核中积累和释放具有生物活性的囊泡蛋白。2）经HeLa细胞膜包裹后，DNase@BSNP-NLS/L17E-m可在肿瘤异种移植小鼠模型中向癌细胞的细胞核递送功能蛋白。研究者也对该纳米胶囊的体内外抗肿瘤性能（如长血液循环时间和有效的肿瘤生长抑制等）进行了评价，充分证明了该核靶向、细胞膜隐形的BSNPs (DNase@BSNP-NLS/L17E-M)平台能够作为一种治疗核相关疾病的有效方法。
Wei Du. et al. Biodegradable Silica Nanocapsules Enable Efficient Nuclear-Targeted Delivery of Native Proteins for Cancer Therapy. Biomaterials. 2023https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014296122300008X
