1. Chem. Soc. Rev.: 晶圆级二维材料生长的衬底工程：策略、机制和前景
晶圆级二维（2D）材料的制造是其工业应用的先决条件和重要步骤。近日，中山大学高平奇、中国科学院胡伟达、Wang Zhen、南京大学Wang Xinran对晶圆级二维材料生长衬底工程的策略、机制和前景进行了综述研究。1) 化学气相沉积（CVD）是生产高质量薄膜的极具扩展性的方法。而在晶圆级单晶石墨烯、六方氮化硼和过渡金属二醇化物外延生长中，衬底工程在晶格取向、表面台阶和能量方面发挥着关键作用。2) 作者着重概括了现有的策略和潜在机制，并讨论了外延衬底工程中为集成电子和光子学合成晶圆级2D材料的未来方向。此外，通过理论和实验的协同作用，为未来将进一步创新晶圆级2D材料生长技术，实现尺寸、质量、厚度和性能的可控生长，同时促进电子和光电子的进一步快速发展。
Tiange Zhao, et al. Substrate engineering for wafer-scale two-dimensional material growth: strategies, mechanisms, and perspectives. Chem. Soc. Rev. 2023https://doi.org/10.1039/D2CS00657J
2. Nature Synthesis：铜碳炔阴离子配合物的合成及活性
碳炔阴离子（R–C–）是探索最少、理解最差的亚价碳物种之一，迄今为止，其仅在气相中观察到。近日，南方科技大学Liu Leo Liu报道了铜膦碳炔阴离子配合物的合成和分离。1) π-供体取代基和正电过渡金属的结合可以实现在室温下对铜-碳炔阴离子配合物进行分离。作者利用密度泛函理论计算分析了分离的亚膦碳炔铜阴离子配合物的电子结构，并且发现铜和碳原子之间的离子相互作用以及磷碳炔阴离子的单线态基态使铜-碳炔阴离子具有平面磷原子和短磷碳键。2) 这些配合物含有一个独特的离子Cu–C键，因此使得碳炔阴离子具有显著反应活性，如通过合成转化形成甲硅烷基和锗基取代的碳烯、二氮磷杂环基取代的烯烃和乙烯亚胺。
Rui Wei, et al. Synthesis and reactivity of copper carbyne anion complexes. Nature Synthesis 2023DOI: 10.1038/s44160-022-00225-yhttps://doi.org/10.1038/s44160-022-00225-y
3. Nature Communication：用于超稳定储钾的相工程阴极
阴极材料的晶相结构对电池性能起着重要作用。而在循环过程中，阴极材料由于相变而承受巨大的应力，导致电池容量下降。近日，湖南大学鲁兵安报道了用于超稳定储钾的相工程阴极。1) 作者将相工程VO2作为改进的钾离子电池正极；即非晶VO2表现出优异的K存储能力，而结晶M相VO2甚至不能稳定地存储K+离子。与其他晶相相比，非晶VO2具有优异的体积变化和改善的电化学性能。2) 所获得的电池在20 mA g-1下的最大容量为111 mAh g−1，并在100 mA g-1下可以连续运行8个月以上。此外，在500 mA g−1下经过8500次循环后，容量保持率达到80% 。该工作说明了相工程的有效性和优越性，并为可充电电池的材料优化提供了见解。
Lichen Wu, et al. Phase-engineered cathode for super-stable potassium storage. Nature Communication 2023DOI: 10.1038/s41467-023-36385-4https://doi.org/10.1038/s41467-023-36385-4
4. Angew：电极-电解液界面层促进Mg电池界面离子转移
Mg金属二次电池具有高安全性和高能量密度，因此受到人们广泛关注，但是人们对Mg电池的电极/电解液界面的重要性仍缺乏深入认识。有鉴于此，青岛生物能源与过程研究所崔光磊（Guanglei Cui）等报道在Mo6S8电极表面通过不含氯的Mg[B(hfip)4]2氧化反应，在合适的截断电压构筑电极/电解液层。1）表征界面层的组成，发现其中的BxOy来自[B(hfip)4]-的氧化，验证生成的BxOy有助于溶剂化的Mg2+界面转移，因此能够改善Mo6S8存储Mg2+的能力，这项工作首次在Mg电池构筑电极/电解液界面，为深入研究高价态电化学系统的界面提供帮助。2）研究发现，Mo6S8的储Mg2+性能与截止电压密切相关，当截止电压设置为2.6 V，Mo6S8的容量在几次活化循环后缓慢增加至最大值，而且电化学活化过程伴随着在Mo6S8表面生成CEI层。
Dingming Wang, et al, Cathode Electrolyte Interphase (CEI) Enables Mo6S8 with Fast Interfacial Magnesium-Ion Transfer Kinetic, Angew. Chem. Int. Ed. 2023DOI: 10.1002/anie.202217709https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202217709
5. Angew：异常稳定的双齿二硫醇配体修饰的Au25团簇二聚体和三聚体：合成、结构和手性研究
将纳米粒子自组装成具有可控形貌的超结构为制造新型材料提供了一条创新途径。近日，日内瓦大学Thomas Bürgi，巴黎萨克莱大学Lay-Theng Lee等报道了使用双齿手性二硫醇 (diBINAS) 配体桥接Au25纳米团簇以形成高稳定的低聚物。1）作者对获得的团簇基低聚物的结构进行了小角 X 射线散射表征，并进行密度泛函理论计算研究。并通过扩散有序核磁共振光谱、透射电子显微镜和基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱研究了它的其它结构细节。2）UV-Vis和荧光光谱分析发现，其光学特性发生显著变化，并具有强的发射增强。进一步的圆二色性研究表明了它的手性特征。该工作获得的Au25低聚物具有高的稳定性，为使用双齿配体作为模板分子在金属纳米团簇的定向自组装中奠定了基础。
Michal Swierczewski, et al. Exceptionally Stable Dimers and Trimers of Au25 Clusters Linked with a Bidentate Dithiol: Synthesis, Structure and Chirality Study. Angew. Chem. Int. Ed., 2023DOI: 10.1002/anie.202215746https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202215746
6. Angew: 高能量和高功率密度电池多孔有机框架中库仑相互作用的离子共存储
在单离子存储的电极中，相同离子之间的库仑排斥作用阻碍了快速和连续的离子插入，从而限制了容量和速率性能。在此，华侨大学Chen Hongwei利用多孔有机框架中库仑相互作用实现多离子共存储。1) 作者设计了一种具有多离子共存储模式的多孔有机框架，包括PF6−/Li+、OTF−/Mg2+和OTF−/Zn2+共存储。框架中阳离子和阴离子载体之间的库仑相互作用可以通过离子载体向框架内部的快速迁移而显著促进电极动力学。2)通过PF6−/Li+共存储模式的框架具有878Wh/kg的高能量密度，并且循环次数超过20000次，以及具有28kW/kg的优异功率密度，其已经可以与商用超级电容器相媲美。因此，通过共存储模式大大提高的能量和功率密度可以为普通单离子电极无法获得的新电极性能提供了指导。
Wenlu Sun, et al. Ion Co-storage in Porous Organic Frameworks through On-site Coulomb Interactions for High Energy and Power Density Batteries. Angew. Chem. Int. Ed. 2023DOI: 10.1002/anie.202300158https://doi.org/10.1002/anie.202300158
7. ACS Nano：通过抗催化界面抑制析氢实现高效水系锌离子电池
由于水基电解质的安全性和可负担性，水系锌离子电池在大规模储能方面具有实用前景；此外，直接使用锌金属作为阳极大大简化了制造过程。然而，由于近地表水离解导致的析氢阻碍了它们的大规模应用。在这里，阿德莱德大学乔世璋教授通过 CuN3 配位的石墨碳氮化物 (CuN3−C3N4) 抗催化界面抑制析氢反应，以实现高效的水性锌离子电池。1）基于原位气相色谱和基于原位同步加速器的 X 射线衍射光谱，我们证明了析氢反应触发了 Zn4SO4(OH)6·xH2O 的形成。2）原位红外光谱和密度泛函理论模拟的结合已证明可以稳定近表面 H3O+ 物种并通过抗催化界面调节 H* 中间体的吸附，以抑制析氢反应。3）因此，抗催化界面在 1 mA cm-2 和 1 mAh cm-2 下大大提高了镀锌/脱锌的库仑效率至 99.7%，可循环 5500 次，循环可逆性超过 1300 小时。通过抗催化界面，全电池在 1C 下显示出超过 400 个循环的 98.3% 的出色库仑效率。这些发现为高效水性锌离子电池的目标设计提供了战略见解。
Chun-Chuan Kao, et al, Suppressing Hydrogen Evolution via Anticatalytic Interfaces toward Highly Efficient Aqueous Zn-Ion Batteries, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.2c12587https://doi.org/10.1021/acsnano.2c12587
8. ACS Nano：调节高性能聚合物电解质电池锂键的配位环境
新一代锂金属电池需要具有高离子电导率和机械性能的聚合物电解质。然而，聚合物电解质的性能受到官能团与锂离子 (Li+) 之间锂键形成的严重影响，这在过去几乎没有被考虑过。在此，东华大学武培怡教授，Yucong Jiao通过将 4-丙烯酰吗啉（ACMO）和 1-乙烯基-3-乙基咪唑双（三氟甲基磺酰基）亚胺（[VEIM][TFSI]）在 1-ethyl-3 中共聚，精心设计了一种富含锂键的聚合物凝胶（PAEV） -甲基咪唑双（三氟甲基磺酰基）亚胺（[EMIM][TFSI]），存在 LiFSI。1）LiFSI 与 PACMO 中羰基之间形成的锂键可通过 Li+ 配位数调节，并通过与 [EMIM][TFSI] 和聚 [VEIM][TFSI] 的氢键进一步弱化，有效地使聚合物电解质具有可调的离子电导率和可调的机械性能。此外，通过调节Li+的配位环境，可以在Li表面均匀形成LiF和Li3N层，促进Li+的成核和沉积。2）因此，PAEV 电解质使 Li/LiFePO4 (LFP) 电池在 1 C、25 °C 和 50 °C 下具有 124 mA h g-1 和 152 mA h g-1 的高容量。这项工作可以促进通过锂键操纵开发高性能聚合物电解质。
Zhilong Tian, et al, Modulating the Coordination Environment of Lithium Bonds for High Performance Polymer Electrolyte Batteries, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.2c11734https://doi.org/10.1021/acsnano.2c11734
9. ACS Nano：在集料上生长纳米晶石墨烯用于导电和坚固的智能水泥复合材料
在智能水泥基设施的开发中，长期以来一直追求高导电混凝土/砂浆以实现结构健康监测。然而，在不降低抗压强度和流动性的情况下显着提高混凝土/砂浆的导电性仍然具有挑战性。在这里，哈工大Jing Zhong，中科院金属所Wencai Ren合成了纳米晶石墨烯涂层的聚集体（称为 Gr@AGs）以打破这种电导率-强度折衷。将 Gr@AGs 与水泥混合可以构建石墨烯导电网络，同时加强骨料和糊状物之间的界面过渡区。1）基于 Gr@AGs 的智能砂浆同时实现了高导电性和改进的机械性能。通过将 Gr@AGs 与低百分比的碳纤维结合，进一步增强了它们的显着积极作用。通常情况下，优化砂浆的 28 天抗压/抗弯强度提高了 12.2%/19.4%，电阻率从 ∼4.6 × 105 降低到 182 Ω cm，降低了 3 个数量级以上。2）在此基础上，展示了高灵敏度的水泥基压阻式传感器，其电阻率的小数变化高达 ~25%，比同类系统中报道的高出 1 个数量级以上。因此，本研究通过充分利用石墨烯的特性，为开发智能水泥基复合材料的关键问题提供了解决方案。
Dong Lu, et al, Growing Nanocrystalline Graphene on Aggregates for Conductive and Strong Smart Cement Composites, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.2c10141https://doi.org/10.1021/acsnano.2c10141
10. ACS Nano：能够克服肝细胞癌耐药的级联靶向型线粒体功能失调纳米药物
化疗耐药是临床抗癌治疗所面临的一个棘手问题，其与化疗药物疗效降低和肿瘤自我修复过程的激活有关。有鉴于此，南方医科大学喻志强教授、国家纳米科学中心梁兴杰研究员和华中科技大学协和深圳医院罗迪贤教授合成了含有半乳糖配体和高密度二硫化物的双功能两亲体，并将其用于包封靶向线粒体的四价铂前药，构建得到了级联靶向型、诱导线粒体功能失调纳米药物(Gal-NP@TPt)。1）研究发现，Gal-NP@TPt具有对肿瘤和线粒体的连续靶向功能，以提高铂药物的时空水平。与此同时，Gal-NP@TPt也能够通过消耗谷胱甘肽抑制铂的解毒过程，诱导产生对线粒体铂药物的敏感性。此外，通过Gal-NP@TPt将铂药物递送到缺乏DNA修复机制的线粒体也能够降低铂药物失活的可能性。2）实验结果表明，Gal-NP@TPt能够在肝细胞癌患者源性肿瘤异种移植模型型中表现出显著的抗肿瘤作用。基于RNA测序的全基因组分析表明，该研究所提出的克服耐药性的策略是有效的。综上所述，该研究构建了一种新型的多功能纳米药物，能够有效解决的化疗耐药性问题，其在治疗顽固性肿瘤的应用方面具有广阔的前景。
Yuanyuan Yang. et al. A Cascade Targeted and Mitochondrion-Dysfunctional Nanomedicine Capable of Overcoming Drug Resistance in Hepatocellular Carcinoma. ACS Nano. 2023DOI: 10.1021/acsnano.2c09342https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c09342
11. ACS Nano：L-组氨酸和 L-苯丙氨酸的熵驱动共组装形成超分子材料
分子自组装和共组装允许形成具有显着物理特性的多样且定义明确的超分子结构。在缔合分子中，氨基酸由于其固有的生物相容性和简单性而特别有吸引力。 L-组氨酸 (L-His) 的生物活性对映体在蛋白质中发挥结构和功能作用，但不会自组装形成离散的纳米结构。为了扩展结构空间以包括含 L-His 的材料，特拉维夫大学Ehud Gazit探索了 L-His 与所有芳香族氨基酸的共组装，包括苯丙氨酸 (Phe)、酪氨酸 (Tyr) 和色氨酸 (Trp)，所有两种对映体形式。1）与原始的 L-His 相比，这种结构单元与所有芳香族氨基酸的组合产生了不同的形态，包括纤维、棒状和片状结构。2）电喷雾电离质谱 (ESI-MS) 表明在所有六种组合中均形成了超分子共组装，但飞行时间二次离子质谱 (ToF-SIMS) 表明最佳无缝共组装发生在 L-His 之间和 L-Phe，而在其他情况下，可以观察到不同程度的相分离。3）事实上，等温滴定量热法 (ITC) 表明 L-His 和 L-Phe 之间的亲和力最高，其中共组装结构的形成是由熵驱动的。因此，在所有组合中，L-His 和 L-Phe 的共同组装产生了单晶。该结构揭示了 3D 网络的形成，该网络具有通过 -N (L-His) 和 -NH (LPhe) 之间的氢键稳定的纳米腔。总之，使用共组装方法，研究人员扩展了氨基酸纳米材料的领域，并展示了基于其与 L-Phe 的特定相互作用获得包含 L-His 的离散超分子纳米结构的能力。
Om Shanker Tiwari, et al, Entropically-Driven Co-assembly of L‑Histidine and L‑Phenylalanine to Form Supramolecular Materials, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.2c09872https://doi.org/10.1021/acsnano.2c09872
12. ACS Nano：载 Au超顺磁性介孔双金属 CoFeB 纳米载体用于灵敏的自身抗体检测
由于非贵金属高度暴露的活性位点和可接近的表面，因此构建明确的介孔纳米结构对于在催化和生物医学中应用非贵金属至关重要。然而，可控地合成具有可调成分和暴露大孔的超顺磁性 CoFe 基介孔纳米球仍然是一个巨大的挑战，这些纳米球用于固定或吸附客体分子以进行磁性捕获、分离、预浓缩和纯化。在此，昆士兰大学Carlos Salomon，Yusuke Yamauchi，早稻田大学Toru Asahi开发了一种简单的嵌段共聚物组装策略来制造具有丰富金属 Co/Fe 原子的介孔 CoFeB 非晶合金，该合金可作为通过电置换良好分散负载 Au 纳米粒子 (~3.1 nm) 的理想支架反应。1）制备的 Au-CoFeB 具有高饱和磁化强度以及均匀且大的开放中孔（~12.5 nm），这为核酸、酶、蛋白质和抗体等生物分子提供了充足的可及性。2）通过这种超顺磁性 (CoFeB) 和生物有利性 (Au) 的独特组合，所得 Au−CoFeB 被用作可分散的纳米载体，用于从血清样品中直接捕获和分离 p53 自身抗体。实现了自身抗体的高灵敏度检测，检测限为 0.006 U/mL，比传统的基于 p53-ELISA 试剂盒的检测系统低 50 倍。这种检测能够量化差异表达模式，以检测卵巢癌患者的 p53 自身抗体。该测定提供了一种快速、廉价且便携的平台，具有检测广泛的临床相关蛋白质生物标志物的潜力。
Yunqing Kang, et al, Au-Loaded Superparamagnetic Mesoporous Bimetallic CoFeB Nanovehicles for Sensitive Autoantibody Detection, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.2c07694https://doi.org/10.1021/acsnano.2c07694
