1. Nature Chemistry: 一种由定向环组成的链状结构具有非手性拓扑结构
由两个互锁环组成的链烯分子具有独特的拓扑结构，而链烯是其分离环的拓扑异构体，但如果其没有断键，环就不能断开。如果两个环都具有原子序列赋予的方向性，则链烯可以作为拓扑对映体存在，但这导致了由定向环组成的手性链烯立体化学本质上是拓扑的。在这里，南安普顿大学Stephen M. Goldup发现一种由定向环组成的链状结构具有非手性拓扑结构。1) 通过合成一个包含相同基本立体单元，作者证明这种假设是不正确的。这种手性连环烷中的一个环是由外环双链的几何结构决定的，而不是由环内的原子序列决定的。2) 外环双键的异构化导致链烯的外消旋，证实了立体化学本质上不是拓扑的。因此，作者可以将链烯的立体化学与其拓扑上的轮烷立体化学结合起来，从而能够对其进行统一的讨论。
Noel Pairault, et al. A catenane that is topologically achiral despite being composed of oriented rings. Nature Chemistry 2023DOI: 10.1038/s41557-023-01194-1https://doi.org/10.1038/s41557-023-01194-1
2. Chem: 离域电子在钒掺杂效应中的作用
氧化还原化学在精确合成有价值的目标化学品方面发挥着重要作用。然而，实现氧化还原过程的精确控制仍极具挑战性。近日，天津大学巩金龙、赵志坚介绍了掺杂如何提高钒在化学环氧化丙烷脱氢中的氧化还原性能。1) 通过阐明钒的动态氧化还原过程，作者发现钼（Mo）掺杂剂降低了从有缺陷的V2O5向VO2的相变势垒。在VO2相中，Mo的掺杂可以调节每个氧原子的化学性质，而V2O5中的掺杂只影响与掺杂剂直接结合的氧原子。2) 电荷分析表明，VO2的导电性质使晶格内的电荷离域，并改变了整体化学性质。实验证实，Mo掺杂的VO2是氧化还原过程中的主导相，其表现出最佳的催化性能。因此，离域是高效掺杂材料未来化学应用的关键。
Ran Luo, et al. Role of delocalized electrons on the doping effect in vanadia. Chem 2023DOI: 10.1016/j.chempr.2023.04.019https://doi.org/10.1016/j.chempr.2023.04.019
3. EES: 通过固体添加剂抑制高效有机太阳能电池的能量紊乱
能量紊乱是限制有机太阳能电池（OSCs）性能的主要障碍之一。然而，实现限制态密度的有利纳米级形态极具挑战性，特别是在非富勒烯受体（NFAs）系统中。在这里，中国科学院侯剑辉、Yao Huifeng通过固体添加剂抑制高效有机太阳能电池的能量紊乱。1) 作者引入了1，3，5-三甲氧基苯（TMB）作为固体添加剂，以限制能量紊乱并实现OSCs的优异效率。结果表明，TMB与NFA的端基具有强烈的静电相互作用，有利于直接面对面接触。在成膜过程中，TMB作为连接相邻NFA的桥梁，在其随后挥发后可以获得可控的π-π堆积距离。优化的形态限制了能量紊乱，这进一步增强了激子离域并抑制了非辐射能量损失。2) 因此，基于PBDB-TF:eC9的TMB结合的二元器件和基于PBDB-TF:eC9:HDO-4Cl的三元器件分别达到了18.61%和19.30%的高效率。该工作为形态学优化提供了新的见解，并为提高OSC性能开辟了新方法。
Zhihao Chen, et al. Restrained Energetic Disorder for High-Efficiency Organic Solar Cells via a Solid Additive. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE00927K
4. EES: 使用具有不同疏水性的π-共轭芳香族添加剂提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性
钙钛矿太阳能电池（PSC）由于其优异的功率转换效率（PCE）和相对易于制备而收到人们的极大关注。添加剂工程在提高PSC性能和稳定性方面发挥了决定性作用。特别是，π-共轭芳香族添加剂（CAA）具有高电荷传输等关键优势。然而，疏水性和结构在决定CAA作为添加剂的性能方面的作用仍不明确。在这里，曼彻斯特大学Wang Ran、Brian R. Saunders研究了两种香豆素添加剂对基于Cs0.05（FA0.85MA0.15）0.95Pb（I0.85Br0.15）3钙钛矿PSCs的PCE和稳定性的影响。1) CAA是甲基丙烯酸香豆素（CMA）和羟乙基香豆素（CHE），并且在膜沉积之前添加到前体钙钛矿溶液中，其中CMA比CHE更疏水。这些添加剂将对照的最佳PCE（19.15%）分别提高到21.14%和21.28%。含有添加剂的装置稳定性远远优于对照（无CAA）系统的稳定性。对于含有CMA和CHE的设备，PCE降低到初始值的80%所需的时间长度分别为98天和38天，而对照组仅为14天。2) 与含有CHE和对照的体系相比，含有CMA的体系的水分和热稳定性显著提高。结果表明，香豆素与Pb2+的结合程度和钝化程度随着香豆素疏水性的增加而增加，从而减少了复合。该研究结果表明，在前体钙钛矿溶液中添加疏水性增强的CAA有助于实现高性能和长期稳定的PSCs。
Wang Ran, et al. Improving the efficiency and stability of perovskite solar cells using π-conjugated aromatic additives with differing hydrophobicities. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE00247K
5. EES: 通过器件建模和碘化学阐明钙钛矿太阳能电池的降解机制
金属卤化物钙钛矿是一类具有高光吸收系数和高缺陷容限的半导体材料。近日，以色列理工学院Nir Tessler使用包括碘化物扩散和碘化物反应的半导体器件模型研究了卤化物钙钛矿太阳能电池中的复合途径。1) 作者在接近最大功率点的0.9V偏压下对器件进行了应力测试，并比较了离子不可渗透的阻挡层和允许离子传输的阻挡层。对于这两种情况，作者研究了掺入碘化物反应的影响。通过比较黑暗和一个太阳激发条件下的应力，作者发现光激发电荷能够使碘化物重新分布，在可渗透阻挡层的情况下，这导致功率转换效率的恶化和磁滞的出现。2) 如果所有的反应都是可逆的，并且没有碘的损失，那么它们的主要作用是引入可移动的重组中心。引入与碘化物反应并固定碘化物的反应电极会导致在一小时的时间范围内性能的快速损失。作者还发现，在光激发下，会产生碘分子（I2）。如果I2被允许离开设备，这就构成了一个缓慢（1000小时）但不可逆的降解途径。
Sapir Bitton and Nir Tessler, Perovskite ionics – elucidating degradation mechanisms in perovskite solar cells via device modelling and iodine chemistry. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE00881A
6. EES: 揭开燃料电池性能的核心：设计离聚物/催化剂界面
聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）广泛应用的最大障碍是成本，主要是由于铂催化剂的使用。在旋转圆盘电极（RDE）上具有高本征催化剂活性的催化剂在膜电极组件（MEA）中很少实现，这是PEMFC面临的长期挑战，从而导致催化剂利用率低。为了将催化剂的高RDE性能转化为MEA，印第安纳大学与普渡大学印第安纳波利斯联合分校Xie Jian提出了离聚物/催化剂界面的设计：薄的离聚物膜覆盖到Pt纳米颗粒的最大表面，从而同时最大限度地提高催化剂的利用率，（即高质量活性和电化学活性表面积）和O2扩散速率（即高电流密度性能），而不影响质子传导。1) 建立这样的离聚物/催化剂界面是一个长期的挑战，因为离聚物和催化剂颗粒之间缺乏相互作用，从而导致大的离聚物团聚体和离聚物在催化剂纳米颗粒上的不均匀覆盖，进而导致燃料电池性能差。作者利用催化剂油墨中带正电的催化剂和带负电的离聚物颗粒之间的静电吸引作用设计了离聚物/催化剂界面，并将其保存到固体催化剂层中。2) 因此，对于纯Pt催化剂，该界面在质子交换膜燃料电池中具有高的催化剂利用率（75% vs. 45%）和峰值/额定功率密度（即1.430/0.930W/cm2，H2/Air，阴极Pt负载：0.1mgPt/cm2），甚至好于Pt合金催化剂。该工作证明了液相中界面的形成（使用超小角度射线散射结合冷冻TEM、等温滴定量热法）和固体催化剂层中保留的界面（使用TEM），并评估了离聚物膜的有效覆盖率和厚度（使用极限电流密度、RDE和燃料电池性能）。
Chenzhao Li, et al. Unraveling the Core of Fuel Cell Performance: Engineering the Ionomer/Catalyst Interface. EES 2023https://doi.org/10.1039/D2EE03553G
7. EES: 从溶剂化结构的界面特异性吸附重新认识水溶液锌电化学
尽管硫酸盐和磺酸盐基电解质已被广泛用于水性锌离子电池（AZIB）的研究，但在这两个系统中观察到阳离子界面化学的法拉第反应动力学存在差异，包括Mn2+氧化还原反应和Zn沉积，并且其机制尚不清楚。在此，吉林大学Han Wen、南京航空航天大学Chen Duo通过研究电解质溶剂化结构，构建了一个特定的吸附模型，该模型涉及阴离子、阳离子和水分子在电极/电解质界面中的共存。1) 与传统的孤立吸附颗粒研究不同，作者证明了特定的吸附模型能够合理解释具有不同溶剂化结构的阳离子在电极/电解质界面（EEI）上的反应差异。具体而言，由于活性溶剂化Mn2+在内部亥姆霍兹平面附近具有更强烈的吸附，从而使Mn物种在硫酸盐基电解质中的沉积反应增强，并与磺酸盐电解质相比，其具有更强的容量增加和波动。类似地，Zn2+在硫酸盐基电解质中更快的沉积动力学可归因于其在EEI下的强吸附行为。2)此外，作为对所提出模型的验证，作者提出了一种硫酸盐/磺酸盐混合电解质系统，其中在EEI下的优化吸附行为使其在水性Zn-Mn电池的容量和循环稳定性方面具有协同改善作用。该工作为从溶剂化结构的吸附行为角度理解各种水性电解质系统中的界面电化学提供了基本原理。
Yang Hang, et al. Reunderstanding Aqueous Zn Electrochemistry from Interfacial Specific Adsorption of Solvation Structures. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE00658A
8. AM：叠氮遮蔽的瑞喹莫德可被乏氧激活以用于肿瘤选择性治疗
瑞喹莫德(R848)是一种免疫调节剂，由于其肿瘤选择性低，因此会引起严重的全身炎症反应，极大地阻碍了其在癌症治疗中的应用。有鉴于此，中科院长春应化所汤朝晖研究员和Zhilin Liu开发了一种叠氮遮蔽的R848前药(R848-N3)，其在乏氧肿瘤中会被选择性激活。1）与相同剂量的R848相比，R848-N3能够显著降低小鼠的促炎细胞因子（1/12）。此外，实验也进一步利用康普瑞汀 A4纳米颗粒(CA4-NPs)提高肿瘤乏氧水平，进而增强R848-N3的肿瘤选择性。给药1 h后, R848-N3+CA4-NPs能够表现出比肿瘤内注射的R848更高的肿瘤选择性，活性R848的肿瘤浓度是其心脏浓度的21.45倍。2）得益于R848-N3的高肿瘤选择性，R848-N3+CA4-NPs+抗PD1的抑瘤效率能够达到94.1%，肿瘤治愈率为40.0%。综上所述，该研究工作表明叠氮化物遮蔽策略在开发具有低毒性的肿瘤选择性前药方面具有重要潜力。
Jiali Sun. et al. Azide-Masked Resiquimod Activated by Hypoxia for Selective Tumor Therapy. Advanced Materials. 2023DOI: 10.1002/adma.202207733https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202207733
9. AM：具有纵向穿孔结构的高效半透明有机太阳能电池
半透明有机太阳能电池在汽车或建筑集成太阳能收集方面具有巨大的应用潜力。超薄活性层和电极通常可同时保证较高的PCE效率和平均可见光透射率（AVT）；然而，这样的超薄部件不适合于工业高通量制造。北京航空航天大学孙艳明使用纵向通孔结构制造了半透明有机太阳能电池，以实现功能区划分并消除对超薄膜的依赖。1）在这一结构中，垂直对应于银栅的完整电路负责获得高PCE，而嵌入其中的纵向通孔则可使大部分光通过，从而最大化AVT。2）这种结构能够实现可打印的300nm厚器件，其光利用效率（LUE）达到3.25%，迄今为止所记录的最高值。而通过将挤出应力分散到通孔中，半透明有机太阳能电池能够表现出更好的抗弯性。
Xiaopeng Duan, et al. Longitudinal Through-Hole Architecture for Efficient and Thickness-Insensitive Semitransparent Organic Solar Cells. Advanced Materials. 2023DOI：10.1002/adma.202302927https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202302927
10. Anal. Chem.：合理设计不依赖MMP的近红外荧光探针以准确监测线粒体粘度
线粒体粘度会影响代谢物扩散和线粒体代谢，并且与许多疾病有关。然而，线粒体靶向荧光探针在测量粘度方面的准确性仍不令人满意，主要原因在于这些探针会在线粒体自噬过程中随着线粒体膜电位(MMP)的降低而从线粒体中扩散出去。为了避免这一问题，山东师范大学唐波教授、李璐教授和孔凡鹏教授通过在二羟基蒽荧光团(DHX)中加入不同的烷基侧链，开发了六种近红外(NIR)探针来精确检测线粒体粘度。随着烷基链长度的增加，这些探针对粘度的敏感性以及对线粒体的靶向和锚定等能力都有所提高。1）在开发的探针中，DHX-V-C12能够对粘度变化表现出高度的选择性响应性能，并且其受到极性、pH和其他生物相关物种的干扰程度也最低。2）实验结果表明，DHX-V-C12能够用于监测离子载体(制霉菌素、莫能菌素)处理或饥饿条件下的HeLa细胞线粒体粘度变化。综上所述，这种基于增加烷基链长度的线粒体靶向和锚定策略有望成为准确检测线粒体分析物的通用方法，进而为研究线粒体功能提供重要帮助。
Xue Wu. et al. Rational Design of MMP-Independent Near-Infrared Fluorescent Probes for Accurately Monitoring Mitochondrial Viscosity. Analytical Chemistry. 2023DOI: 10.1021/acs.analchem.3c00436https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.3c00436
