1. Nature Catalysis：人工球形色团纳米胶束选择性还原水中CO2
在自然界中，光合细胞器利用太阳辐射，通过精细的超分子组装，从水和大气中的二氧化碳中产生富含能量的化合物。尽管人工光催化循环已被证明以更高的本征效率发生，但在水中对多电子CO2还原的低选择性和稳定性阻碍了其实际应用。为选择性和高效的太阳能燃料生产创造模仿自然光合装置的水相容性人工光催化系统仍然是一个重大挑战。鉴于此，来自中国科学院大学的Jia Tian，香港城市大学Ruquan Ye，香港大学David Lee Phillips和Lili Du等人开发了一种高度稳定和高效的人工球形色团纳米胶束系统。1) 该研究开发的这一系统由锌卟啉两亲物和钴催化剂在水中自组装，用于CO2到甲烷的转化，周转数>6600，选择性89%超过30天，且分级自组装诱导了球形天线效应，可以促进光催化过程，初始太阳能与燃料的效率为15%；2) 此外，该研究还发现，这一系统具有在水中以高选择性有效地将大气中的CO2还原为甲烷的能力。
Yu, J., Huang, L., Tang, Q. et al. Artificial spherical chromatophore nanomicelles for selective CO2 reduction in water. Nat. Catal. (2023).10.1038/s41929-023-00962-zhttps://doi.org/10.1038/s41929-023-00962-z
2. Nature Reviews Chemistry：有机金属化学和催化中的环戊二烯环活化
环戊二烯基（Cp）配体是现代有机金属化学的基石。近日，罗格斯大学Demyan E. Prokopchuk综述研究了有机金属化学和催化中的环戊二烯环活化。1) 自从二茂铁被发现以来，Cp配体及其各种衍生物已成为催化、医学和材料科学的基础序列。尽管其在很大程度上被认为是改变过渡金属中心立体电子性质的辅助配体，但越来越多的证据表明，核心Cp环结构也可充当反应性质子（H+）、氢化物（H-）或自由基氢（H•）原子。2) 作者对Cp环活化领域进行系统概括，并强调了Cp配体在电催化H2合成、N2还原、氢化物转移反应和质子耦合电子转移中的关键作用。此外，作者还对其他含Cp复合物的动力学和热力学前景进行了展望。
Andrew VanderWeide and Demyan E. Prokopchuk. Cyclopentadienyl ring activation in organometallic chemistry and catalysis Nature Reviews Chemistry 2023DOI: 10.1038/s41570-023-00501-1https://doi.org/10.1038/s41570-023-00501-1
3. PNAS: 通过表面封端配体操纵催化剂价态促进CO2的电还原
在接近平衡电位条件下CO2还原反应是将CO2电化学还原为增值化学品的有效手段，即在钯基催化剂上可以合成甲酸盐。然而，钯催化剂的活性在很大程度上受到电势依赖性失活途径的困扰（例如-PdH至β-PdH相变，CO中毒），从而将甲酸盐的合成限制在0 V至−0.25 V（vs. RHE）的窄电位窗口内。在此，新加坡国立大学Wang Lei通过表面封端配体操纵催化剂价态促进CO2的电还原。1) 作者发现用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）配体封端的Pd表面对电势依赖性失活表现出有效的抗性，并且可以在延长电势窗口（超过–0.7 V）下催化甲酸盐的合成，与原始Pd表面相比，其活性显著提高（在−0.4 V下提高约14倍）。2) 物理和电化学表征、动力学分析和第一性原理模拟的综合结果表明，PVP封端配体可以有效稳定催化剂合成和预处理产生的高价态Pd物种（Pdδ+），这些Pdδ+物种负责抑制α-PdH至β-PdH相变以及抑制CO和H2的形成。该研究提供了一种新型催化剂设计原理，将正电荷引入钯基电催化剂中，以实现高效稳定的CO2到甲酸盐的转化。
Yilin Zhao, et al. Promote electroreduction of CO2 via catalyst valence state manipulation by surface-capping ligand. PNAS 2023DOI: 10.1073/pnas.2218040120https://doi.org/10.1073/pnas.2218040120
4. PNAS: 用两种源自Aβ的三角形三聚体探讨Aβ低聚物之间的差异
β-淀粉样肽（Aβ）组装形成低聚物和原纤维与阿尔茨海默病的发病机制和进展密切相关。Aβ是一种变形肽，能够在肽形成的大量低聚物和原纤维中产生许多构象和折叠。这些特性阻碍了均匀、明确的Aβ低聚物的详细结构阐明和生物学表征。近日，加州大学Adam G. Kreutzer、James S. Nowick比较了源自中心和C-末端区域Aβ的两种不同共价稳定的同构三聚体结构、生物物理和生物学特性。1) 作者通过X射线晶体学揭示了三聚体的结构，并表明每个三聚体形成球形十二聚体。溶液相和基于细胞的研究表明，这两种三聚体具有明显不同的组装和生物特性。一种三聚体形成小的可溶性低聚物，通过内吞作用进入细胞并激活capase-3/7介导的细胞凋亡，而另一种三聚物形成大的不溶性聚集体，积聚在外质膜上并通过细胞凋亡非依赖性机制引发细胞毒性。2) 两种三聚体对全长Aβ的聚集、毒性和细胞相互作用也表现出不同的影响，其中一种三聚体比另一种更倾向于与Aβ相互作用。研究表明，这两种三聚体与全长Aβ的低聚物具有相同的结构、生物物理和生物学特征。两种三聚体不同的结构、组装和生物学特性为不同的Aβ三聚体如何组装并导致不同的生物学效应提供了一个模型，这有助于阐明Aβ低聚物之间的差异。
Adam G. Kreutzer, et al. Probing differences among Aβ oligomers with two triangular trimers derived from Aβ. PNAS 2023DOI: 10.1073/pnas.2219216120https://doi.org/10.1073/pnas.2219216120
5. JACS：Rh-O5/Ni(Fe)协同作用实现高效生物质转化和制氢双功能
设计高效耐久的双功能催化剂用于5-羟甲基糠醛（HMF）氧化反应和HER反应是能够实现生物质增值和制氢的好方法。但是其中面临着OHads和HMF竞争吸附的问题和困难。有鉴于此，北京大学郭少军、香港理工大学黄勃龙等报道一种Rh-O5/Ni(Fe)位点修饰在多孔层状双金属氢氧化物的催化剂，通过原子尺度的协同吸附位点，从而实现高活性碱性HMFOR和HER，在集成的电催化体系达到100 mA cm-2电流密度仅需1.48 V，而且稳定电催化时间达到>1000 h。1）通过原位红外和XAS光谱表征，说明HMF分子在单原子Rh选择性吸附，并且通过相邻Ni位点原位生成的OHads氧化。2）理论计算进一步说明Rh和Ni的强d-d轨道耦合作用非常好的促进表面电荷与吸附物（OHads和HMF分子）之间的电荷转移。此外，研究发现Fe位点能够促进催化剂的稳定性，这项研究有助于设计含有复杂中间体吸附反应的催化剂。
Lingyou Zeng, et al, Cooperative Rh-O5/Ni(Fe) Site for Efficient Biomass Upgrading Coupled with H2 Production, J. Am. Chem. Soc. 2023DOI: 10.1021/jacs.3c02570https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c02570
6. JACS：金属催化和有机催化在具有锚定脯氨酸的金属纳米团簇中的整合
手性金属纳米团簇最近引起了极大的关注。通过原子精确的金属纳米团簇实现不对称催化具有挑战性。在此，清华大学王泉明 报道了手性簇[Au7Ag8(dppf)3(L-/D-proline)6](BF4)2(L-/D-Au7Ag8)的合成和总结构测定。1）超原子团簇L-/D-Au7Ag8在其CD光谱中显示出强烈的镜像Cotton效应。研究人员进行密度泛函理论(DFT)计算以了解电子结构与对映体对的光学活性之间的相关性。2）令人惊讶的是，在金属纳米团簇中加入脯氨酸可以显着提高不对称羟醛反应的催化效率。与脯氨酸的有机催化相比，Au7Ag8的催化活性增加归因于金属核和脯氨酸的协同作用，显示了金属催化和有机催化在金属纳米团簇中的整合优势。
Jia-Qi Wang, et al, Integration of Metal Catalysis and Organocatalysis in a Metal Nanocluster with Anchored Proline, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c02567https://doi.org/10.1021/jacs.3c02567
7. JACS视角：可作为生物医学诊疗探针的超小币金属纳米簇
新加坡A*STAR研究所Jackie Y. Ying和青岛科技大学袁勋教授对可作为生物医学诊疗探针的超小币金属纳米簇的相关研究研究了介绍和展望。1）因具有原子级精确尺寸和工程化的物理化学性质，超小的币金属纳米簇(NCs，< 3nm)已逐渐发展成为一类新型的诊疗探针。对金属NC的原子级工程化技术也使得金属NC诊疗探针的设计和应用取得了快速进展。2）作者在文中探讨了：(1) 如何设计金属NCs的功能以实现治疗应用；(2) 如何设计基于金属NC的诊疗探针以及金属NCs的物理化学性质会如何影响其治疗性能；(3)如何将金属NCs用于多种疾病的诊断和治疗。作者首先从生物相容性和肿瘤靶向性等方面总结了金属NCs在治疗应用中的定制特性，重点讨论了金属NCs在生物成像导向的疾病诊断、光诱导疾病治疗、纳米医学、药物递送和光学尿液分析等方面的治疗应用；最后，作者也展望了金属NCs在诊疗应用等方面所面临的挑战和未来的发展机遇。
Ge Yang. et al. Ultrasmall Coinage Metal Nanoclusters as Promising Theranostic Probes for Biomedical Applications. Journal of the American Chemical Society. 2023DOI: 10.1021/jacs.3c02880https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c02880
8. JACS：单原子Mo-Al协同催化木质素解聚
木质素是重要并且丰富的天然芳烃聚合物，并且是可再生的木质纤维素生物质资源。发展高效率催化转化木质素解聚制备高附加值的酚类产物，仍具有非常大的挑战和困难。有鉴于此，清华大学王定胜、吴玉龙、华南理工大学岳凤霞等设计一种协同催化剂，将原子分散Mo和Al Lewis酸修饰在MgO基底上（Mo1Al/MgO），能够将桉树木质素(Eucalyptus lignin)通过切断β-芳基醚化学键的方式解聚。1）在N2气氛使用Mo1Al/MgO解聚反应能够以接近理论产率46 %生成单酚，并且松柏醇甲基醚和芥子基甲基醚的选择性高达92 %，而且具有优异的循环稳定性。2）通过第一性原理计算和控制实验，验证Mo1-O5单原子位点和相邻Al Lewis酸位点之间协同催化反应，同时甲醇参与反应。该反应有助于设计更加高效的协同位点催化剂，将复杂可再生生物聚合物解聚生成高附加值产物。
Ge Meng, et al, Synergy of Single Atoms and Lewis Acid Sites for Efficient and Selective Lignin Disassembly into Monolignol Derivatives, J. Am. Chem. Soc. 2023DOI: 10.1021/jacs.3c04028https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c04028
9. ACS Nano：界面重构层可控制单层过渡金属硫化物的取向
在不破坏晶界的情况下生长过渡金属硫化物（TMDs）的连续单层膜仍然是一个艰巨的挑战。香港大学李连忠、阿卜杜拉国王科技大学Vincent Tung和阿卜杜勒阿齐兹国王大学Areej Aljarb报道了在衬底-外延层间隙内的界面重建（IR）层的实验构象。1）控制外延衬底上的TMDs取向是基于匹配原子、对称性和可穿透的范德华力。2）IR层深刻地影响了成核TMDs畴的取向，从而影响了材料的性能。这些发现为掩埋界面提供了更深入的见解，有望对基于TMD的电子和光电子的发展产生深远的影响。
Areej Aljarb, et al. Interfacial Reconstructed Layer Controls the Orientation of Monolayer Transition-Metal Dichalcogenides. ACS Nano. 2023DOI：10.1021/acsnano.2c12103https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c12103
10. Anal. Chem.：利用动态可逆荧光成像揭示内质网超氧化物对肝缺血再灌注损伤的调节作用
肝缺血再灌注损伤(HIRI)是肝切除和移植手术中较为常见的并发症，并且与氧化应激密切相关。超氧阴离子自由基(O2•−)是生物体产生的重要活性氧之一，其也是HIRI的重要标志物。内质网(ER)是产生O2•−的主要部位，并且内质网氧化应激也与HIRI密切相关。因此，ER O2•−的动态变化可以准确地指示HIRI的程度。然而，目前仍然缺乏能够动态可逆检测ER O2•−的有效工具。有鉴于此，山东师范大学唐波教授和李平教授设计并制备了一种靶向ER的可逆荧光探针DPC，并将其用于实时示踪O2•−的波动情况。1）实验成功地利用DPC探针观察到HIRI小鼠体内ER O2•−水平的显著增加，并揭示了HIRI小鼠体内存在的NADPH氧化酶4−ER O2•−−SERCA2b−caspase 4信号通路。2）实验结果表明，该研究构建的DPC探针能够被用于对HIRI部位的精确荧光导航和手术切除。
Wen Zhang. et al. Uncovering Endoplasmic Reticulum Superoxide Regulating Hepatic Ischemia-Reperfusion Injury by Dynamic Reversible Fluorescence Imaging. Analytical Chemistry. 2023DOI: 10.1021/acs.analchem.3c01068https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.3c01068
