1. Nature Review Chemistry: 无定形配位聚合物和金属有机框架的直接合成
配位聚合物（CP）及其子集金属-有机骨架（MOF）具有多孔结构和混合物理化学特性，可用于多种应用。近日，墨尔本大学Frank Caruso综述研究了无定形配位聚合物和金属有机框架的直接合成。1)迄今为止，尽管结晶CP和MOF受到了广泛关注，但它们的非晶状态也越来越受到关注，因为它们可以在温和的条件下直接合成。直接合成的非晶CP（aCP）可以由比其晶体和晶体衍生对应物更广泛的金属和配体构成。2) 直接合成的非晶CP具有许多独特的材料特性，例如更高的机械稳定性、更高的稳定性和更好的加工性。作者综述研究了直接合成aCP和非晶MOF的方法，以及它们的特性和表征途径，并对直接合成aCPs的机遇进行了展望。
Zhixing Lin, et al. Direct synthesis of amorphous coordination polymers and metal–organic frameworks. Nature Review Chemistry 2023DOI: 10.1038/s41570-023-00474-1https://doi.org/10.1038/s41570-023-00474-1
2. Nature Catalysis: 单分子电导捕获甲酸脱氢酶的催化循环
了解酶促反应的机理和动力学对生命科学和生物工程的研究至关重要。近日，厦门大学Hong Wenjing、Fang Baishan、Wang Binju报道了单分子电导捕获甲酸脱氢酶的催化循环。1) 作者使用扫描隧道显微镜断裂连接技术，通过其特征电导来区分甲酸脱氢酶催化循环中的不同反应状态，并进一步利用这些电导作为标记物来监测来自波氏假丝酵母的甲酸脱氢酶催化机制。结合多尺度模拟，作者证明了在甲酸脱氢酶催化循环过程中，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）的结合还原形式通过原位氢化物转移反应直接转化为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）。2) 这种转化不是通过传统Theorell–Chance机制中调用脱辅酶状态进行的。该工作为甲酸脱氢酶的催化机制提供了新的见解，并突出了单分子技术在揭示NADH/NAD+依赖性氧化还原酶催化机制方面的潜力。
Aihui Zhang, et al. Catalytic cycle of formate dehydrogenase captured by single-molecule conductance. Nature Catalysis 2023DOI: 10.1038/s41929-023-00928-1https://doi.org/10.1038/s41929-023-00928-1
3. Nature Commun.：超低空间串扰可拉伸压力传感器阵列的微笼结构定位应变
具有高空间分辨率的触觉传感器是制造大规模柔性电子产品的关键，低串扰传感器阵列结合先进的数据分析有助于提高检测精度。在这里，中国科学院北京纳米能源与纳米系统研究所的Junyi Zhai展示了光网状应变定位薄膜(prslPDMS)来制备超低串扰传感器阵列，它形成了一个微笼结构，与传统柔性电子器件相比，像素变形溢出减少了90.3%。1）值得注意的是，prslPDMS作为粘附层，并为压力传感提供间隔。因此，该传感器具有足够的压力分辨率，即使在弯曲情况下也能检测1g的重量，并且可以监测不同状态下的人体脉搏或分析抓取姿势。2）实验表明，该传感器阵列无需复杂的数据处理，即可获得清晰的压力成像和超低的串扰(33.41 dB)，在精确触觉检测方面具有广阔的应用前景。
Zhang, Y., Lu, Q., He, J. et al. Localizing strain via micro-cage structure for stretchable pressure sensor arrays with ultralow spatial crosstalk. Nat Commun 14, 1252 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-36885-3https://doi.org/10.1038/s41467-023-36885-3
4. Nature Commun.：部分互变制备可调杂化沸石
沸石互变是一种广泛使用的策略，它在某些沸石的合成中具有独特的优势。近日，阿利坎特大学Javier García-Martínez和Noemi Linares通过使用长链季胺作为结构导向剂和致孔剂，获得了优质催化剂，由于它们的结构由不同类型沸石的构建单元组成，研究人员将其命名为混合沸石。1）这些材料的性质可以方便地调整，并且可以通过在不同时间停止相互转化来优化它们的催化性能。2）对于裂解1，3，5-三异丙苯，由FAU和MFI单元制成的杂化沸石对目标产物1，3-二异丙苯的选择性比商业FAU提高了5倍，在恒定选择性下的转化率比MFI沸石提高了7倍。
Mendoza-Castro, M.J., Qie, Z., Fan, X. et al. Tunable hybrid zeolites prepared by partial interconversion. Nat Commun 14, 1256 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-36502-3https://doi.org/10.1038/s41467-023-36502-3
5. Nature Communication：具有Ir/IrOx电子传输层的有机太阳能电池寿命超过10000小时
有机太阳能电池的稳定性是促进其实际应用的关键问题。近日，国家纳米科学中心周惠琼报道了具有Ir/IrOx电子传输层的有机太阳能电池寿命超过10000小时。1) 作者发现Ir/IrOx电子传输层增强了有机太阳能电池的器件性能，这得益于其合适的功函数和纳米尺度表面能量的非均匀分布。值得注意的是，基于Ir/IrOx的器件在货架储存条件下表现出优异的稳定性（T80 = 56696 h） ，热老化（T70 = 13920 h） 和最大功率点跟踪（T80 = 1058 h）性能 。2) 这归因于其光活性层的稳定形态，并且由于供体和受体的优化分子分布以及基于Ir/IrOx的器件中不存在光催化，这有助于保持老化器件中改进的电荷提取和抑制的电荷复合。该工作为稳定的有机太阳能电池提供了可靠和有效的电子传输材料。
Yanxun Li, et al. Lifetime over 10000 hours for organic solar cells with Ir/IrOx electron-transporting layer. Nature Communication 2023DOI: 10.1038/s41467-023-36937-8https://doi.org/10.1038/s41467-023-36937-8
6. Nature Commun.：一氧化氮驱动的趋化纳米马达用于增强胶质母细胞瘤的免疫治疗
胶质母细胞瘤免疫治疗所面临的主要挑战之一是药物不能准确地靶向肿瘤部位和适当地激活复杂的免疫反应。有鉴于此，南京师范大学万密密教授、沈健教授和毛春教授设计并制备了一种负载脑内皮细胞靶向剂血管内皮素-2和抗肿瘤药物(线粒体靶向剂三苯基膦修饰的氯尼达明, TLND)的趋化纳米马达。1）在胶质母细胞瘤微环境中特异性高表达的活性氧和诱导型一氧化氮合酶(ROS/iNOS)能够作为趋化剂以诱导纳米马达的趋化行为。基于此，研究者提出了一种精确的脑内皮细胞-肿瘤细胞-线粒体靶向策略。2）实验结果表明，释放的NO和TLND可通过触发肿瘤免疫原性细胞死亡、诱导树突状细胞成熟、促进细胞毒性T细胞浸润和调节肿瘤微环境等多个步骤调节免疫循环，增强免疫治疗效果。综上所述，该研究设计的治疗策略可形成有效的免疫记忆效应，防止肿瘤转移和复发。
Huan Chen. et al. A nitric-oxide driven chemotactic nanomotor for enhanced immunotherapy of glioblastoma. Nature Communications. 2023https://www.nature.com/articles/s41467-022-35709-0
7. JACS：ITO 负载的亚纳米 Ptn 团簇在全原子利用下的电催化析氢：由流动 Pt 氢化物物种控制的高尺寸依赖性活性
析氢反应 (HER) 是能量转换和储存的主要过程，激发了人们对提高电解槽成本效益的极大兴趣。为了降低电催化剂的高昂成本，目前电催化剂由Pt和Ir等昂贵的金属制成，因此贵金属浓度必须降低。近日，犹他大学Scott L. Anderson，加州大学洛杉矶分校Philippe Sautet结合密度泛函理论 (DFT) 和沉积在氧化铟锡 (ITO) 电极上的原子尺寸选择的Ptn簇实验，用于检查施加电位和 Ptn 尺寸对Ptn(n=1、4、7 和 8)电催化HER活性的影响。1）研究发现，ITO上孤立的Pt原子的活性可以忽略不计，随着Ptn尺寸的增加而迅速增加，使得Pt7/ITO和Pt8/ITO与多晶Pt表面层中的原子相比，每个Pt原子的活性大约翻倍。2）DFT 和实验都发现，氢欠电位沉积 (Hupd) 导致Ptn/ITO（n = 4、7 和 8）在 HER 阈值电位下吸附～2H 原子/Pt 原。大约相当于铂块体或纳米颗粒的Hupd的两倍。因此，电催化条件下的簇催化剂最好描述为 Pt 氢化物化合物，与金属Pt簇明显不同。Pt1/ITO是个例外，在 HER 阈值电位下的 H 吸附在能量上是不利的。3）该理论将全局优化与潜在影响的大规范方法相结合，揭示了几个亚稳结构对 HER 有贡献的事实，并随着应用的潜力而变化。因此，关键是要包括能量可及的 PtnHx/ITO 结构的整体反应，以正确预测活性与Ptn大小和应用潜力。
Simran Kumari, et al, Electrocatalytic Hydrogen Evolution at Full Atomic Utilization over ITO-Supported Sub-nano-Ptn Clusters: High, Size-Dependent Activity Controlled by Fluxional Pt Hydride Species, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.2c13063https://doi.org/10.1021/jacs.2c13063
8. JACS：VEGF分泌驱动的肿瘤细胞选择性膜受体聚集以用于体内治疗
使细胞膜受体聚集能够调节细胞的行为。尽管受体聚集方案已在癌症治疗领域中得到广泛应用，但如何在对正常细胞影响不大的情况下选择性地对癌细胞进行受体聚集仍然是一个很大的挑战。有鉴于此，南京大学刘颖教授设计了一种针对CD20、可选择性调控Raji细胞受体聚集(SMARC)策略，该策略是由Raji细胞的内源性分泌所驱动的。1）实验将具有重复发夹结构单元的可伸缩型DNA纳米串锚定在细胞膜CD20上，其能够响应Raji细胞分泌的血管内皮生长因子(VEGF)而发生收缩，使得CD20受体发生聚集。研究发现，DNA纳米线的收缩可通过VEGF放大器(包括DNA循环反应)来被加强，以持续触发DNA纳米线中的发夹结构单元的折叠。2）实验结果表明，SMARC策略对Raji细胞具有选择性和高效的促凋亡作用，且对正常B细胞干扰小，可实现良好的体内治疗效果。综上所述，该研究为癌症精准治疗提供了一种极具发展前景的新工具。
Shiyi Bi. et al. Cancer Cell-Selective Membrane Receptor Clustering Driven by VEGF Secretion for In Vivo Therapy. Journal of the American Chemical Society. 2023DOI: 10.1021/jacs.2c10428https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c10428
9. JACS：废旧锂离子电池正极直接再生表面结构的拓扑转变
回收废旧锂离子电池已成为解决资源短缺和潜在环境污染问题的重要途径，然而，废旧LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（NCM523）阴极的直接再循环仍然具有挑战性，尤其是会导致再生阴极具有较差的容量和循环性能。鉴于此，来自清华深圳国际研究生院和清华伯克利深圳学院（TBSI）的Guangmin Zhou和上海交通大学Zheng Liang等人提出了稳定的岩盐/尖晶石相的拓扑结构转变为Ni0.5Co0.2Mn0.3（OH）2，然后再生NCM523阴极。1) 该研究发现，在通道中（一个八面体位置到另一个八面的体位置，通过一个四面体中间物），Li+更容易传输，且静电排斥减弱，从而发生具有低迁移势垒的拓扑再硫化反应，因此可以大大改善了再生过程中的锂补充；2) 此外，该研究所提出的方法可以扩展到修复废旧NCM523、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2和废LiCoO2阴极，其再生后的电化学性能可与商业化原始阴极相当，这一工作通过修改Li+传输通道，成功证实了再生过程中的快速拓扑再硫化过程，为废旧LIB阴极的再生提供了新的策略。
G.M. Zhou, et al. Topotactic Transformation of Surface Structure Enabling Direct Regeneration of Spent Lithium-Ion Battery Cathodes. J. Am. Chem. Soc. (2023).DOI: 10.1021/jacs.2c13151https://doi.org/10.1021/jacs.2c13151
10. AM: 用于高性能胶体量子点太阳能电池的开壳双自由基敏化电子传输层
氧化锌 (ZnO) 纳米粒子 (NPs) 是光电器件中优异的电子传输层 (ETL)。然而，ZnO NPs 的固有表面缺陷很容易导致载流子的严重表面复合。因此，探索 ZnO NPs 的有效钝化方法对于最大化器件性能至关重要。近日，苏州大学马万里和Zeke Liu、华南理工大学Li Yuan报道了用于高性能胶体量子点太阳能电池的开壳双自由基敏化电子传输层。1) 作者探索了一种混合策略，即通过结合稳定的有机开壳供体-受体型双自由基来提高 ZnO ETL 的性能。双自由基分子的高给电子特性可以有效地钝化深能级陷阱态，提高 ZnO NP 薄膜的导电性。自由基策略的独特优势在于其钝化效果与自由基分子的给电子能力高度相关，可以通过分子化学结构的合理设计进行精确控制。2) 通过将钝化良好的 ZnO ETL 应用于硫化铅 (PbS) 胶体量子点 (CQD) 太阳能电池中，使其功率转换效率 (PCE) 达到 13.54%。更重要的是，作为一项概念验证研究，该工作将激发对使用自由基分子构建高效溶液处理光电器件的一般策略探索。
Shiwen Fang, et al. Open-shell Diradical-sensitized Electron Transport Layer for High-Performance Colloidal Quantum Dot Solar Cells. Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202212184https://doi.org/10.1002/adma.202212184
11. AM：用于超高 CO2 转化的能带位置无关压电电催化
压电催化作为一种新兴的机械-化学能量转换技术，在过去十年中开启了多种创新机会并引起了极大的兴趣。然而，压电电催化中的两种潜在机制，即屏蔽电荷效应和能带理论，通常在大多数压电材料中共存，使得其基本机制仍然存在争议。在这里，重庆大学Xiaoyuan Zhou，Li-Yong Gan，Guang Han首次通过使用MoS2纳米薄片作为演示的窄带隙压电电催化剂策略来区分压电电催化CO2还原反应(PECRR)的两种机制。1）导带为-0.12 eV的MoS2纳米薄片不满足-0.53 eV的CO2到CO氧化还原电位，但它们在PECRR中实现了~ 543.1 μmol·g-1·h-1的超高CO产率。2）研究人员通过理论研究和压电光催化实验的组合分析验证了 CO2-to-CO 势能在振动下的能带位置偏移仍然不令人满意，进一步表明压电电催化的机制与能带位置无关。此外，MoS2纳米薄片在振动下表现出意想不到的强烈“呼吸”效应，能够实现肉眼可见的CO2气体吸入，独立实现从CO2捕获到转化的完整碳循环链。 此外，研究人员通过自行设计的原位反应池揭示了PECRR 中的 CO2 吸入和转化过程。这项工作为压电电催化的基本机制和表面反应演变带来了新的见解。
Jiangping Ma, et al, Band position-independent piezo-electrocatalysis for ultrahigh CO2 conversion, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202300027https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202300027
12. AFM：用于彩色人工肌肉和运动湿度传感器皮肤的胆甾醇液晶聚合物涂层与磁性复合材料集成
结构彩色胆甾醇对外部刺激表现出令人印象深刻的敏感性，导致在电/机械变色装置中的应用。然而，基于胆固醇的结构彩色致动器的平面外驱动以及与其他刺激的集成仍然不发达。鉴于此，马克斯普朗克智能系统研究所Metin Sitti等人使用湿度响应胆甾醇液晶网络（CLCN）和磁性复合材料开发了彩色致动器和运动湿度传感器。开发的彩色致动器可以表现出协同的平面外形状变形和颜色变化，以响应湿度，CLCN作为彩色人工肌肉。通过与磁控制的集成，运动传感器可以借助摩擦力导航到开放和受限空间，以检测局部相对湿度。胆甾型磁致动器的多刺激驱动的集成将拓展用于受限空间的结构彩色致动器和运动传感器的研究前沿。
Feng, W., et al., Cholesteric Liquid Crystal Polymeric Coatings for Colorful Artificial Muscles and Motile Humidity Sensor Skin Integrated with Magnetic Composites. Adv. Funct. Mater. 2023, 2300731.https://doi.org/10.1002/adfm.202300731
