1. Nature Catalysis：轻质烷烃在室温和环境压力下的活化轻质烷烃在温和条件下的活化仍然是一个巨大的挑战。在这里，清华大学陆奇、北京大学徐冰君报道了一种水性反应系统，该系统能够使用铜粉作为催化剂和O2作为氧化剂，在室温和环境压力下选择性地将轻质烷烃转化为相应的烯烃和含氧化合物。1) 在乙烷活化中，作者以2.27mmol gCu−1 h−1的速率实现了乙烯和乙酸的联合生产 ，并且组合选择性高达97%。丙烷转化为丙烯的选择性高达94%，生产率高达1.83 mmol gCu−1 h−1，而甲烷主要转化为二氧化碳、甲醇和乙酸。2) 在催化实验、同位素标记实验、光谱表征和密度泛函理论计算的基础上，作者发现氧化过程中产生的表面氧化物物种活化C–H键，从而形成烷基作为关键反应中间体。
Haochen Zhang, et al. Activation of light alkanes at room temperature and ambient pressure. Nature Catalysis 2023DOI: 10.1038/s41929-023-00990-9https://doi.org/10.1038/s41929-023-00990-9
2. Nature Chemistry：自旋轨道态选择的Ar+（2P3/2）与N2的电荷转移反应的成像揭示了特定振动态机制
电荷转移反应在各种气体环境中发挥着重要作用，但尽管其有着悠久的研究历史，但对其量子态间动力学的理解仍然缺乏。在这里，中国科学院Gao Hong、新墨西哥大学Guo Hua报道了电荷转移反应的量子态分辨实验Ar+ + N2 → Ar + N2+，并利用三维速度成像交叉束设备，使其仅在自旋-轨道2P3/2状态下制备Ar+束。1) 作者发现，高分辨率散射图像显示旋转和角度分布对N2+产物的振动量子数的强烈依赖性。并且轨道表面跳跃计算半定量地再现了实验观测结果，即存在两种不同的电荷转移机制。2)此外，正向上的高度旋转激发产物归因于硬碰撞光荣散射机制，这是由于碰撞物种之间的强吸引力被短程排斥相互作用抵消而发生的。
Guodong Zhang, et al. Imaging of the charge-transfer reaction of spin–orbit state-selected Ar+(2P3/2) with N2 reveals vibrational-state-specific mechanisms. Nature Chemistry 2023DOI: 10.1038/s41557-023-01278-yhttps://doi.org/10.1038/s41557-023-01278-y
3. Science Advances：纳米疫苗-水凝胶复合材料可对大肿瘤实现强大的免疫治疗
目前的癌症免疫治疗[如免疫检查点阻断（ICB）]只对少数患者有益，这主要是由于免疫抑制肿瘤微环境（TME）的存在。原位肿瘤疫苗则可以减少TME免疫抑制，从而有望改善癌症免疫治疗。密歇根大学Guizhi Zhu、广州医科大学郭伟圣和中山大学林水宾提出了单剂量注射（纳米疫苗+ICBs）-水凝胶（NvIH）复合材料，用于具有远隔效应的大肿瘤的免疫治疗。1）NvIH是一种热响应水凝胶，可与ICB抗体和新型聚合物纳米颗粒共包封，其中聚合物纳米颗粒还负载了三种针对Toll样受体7/8/9（TLR7/8/9）的免疫刺激激动剂和干扰素基因刺激剂（STING）。2）在原位肿瘤疫苗接种后，NvIH经历快速的溶胶-凝胶转化，延长肿瘤滞留时间，持续释放药物实现免疫疗法，并减少急性全身炎症。3）在多个免疫原性较差的肿瘤模型中，单剂量NvIH减少了多层面的TME免疫抑制，通过免疫记忆引发强大的TME/系统先天和适应性抗肿瘤免疫，并使局部（接种疫苗）和远端的大肿瘤（包括远端的原位胶质母细胞瘤）消退。
Furong Cheng, et al. Single-dose injectable nanovaccine-in-hydrogel for robust immunotherapy of large tumors with abscopal effect. Science Advances. 2023DOI：10.1126/sciadv.ade6257https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ade6257
4. Angew：具有金属缺陷的手性多氢化物Cu57纳米团簇的全结构、电子结构及催化加氢活性
准确识别和深入理解纳米材料的缺陷位点有助于特定的缺陷-活性关系的构建。然而，具有表面空位缺陷的原子级精确的币金属纳米团簇（NCs）非常稀少，主要是由于在合成和分离这类有缺陷的NCs时面临的挑战。近日，华侨大学Geng-Geng Luo，山东大学Di Sun等报道了一种混合配体策略，用于合成具有固有手性和金属缺陷的铜氢纳米团簇[Cu57H20(PET)36(TPP)4]+（Cu57H20）。1）作者通过实验和计算研究相结合，确定了该团簇的总体结构（包括氢化物）和电子结构。2）晶体结构揭示了Cu57H20具有一个立方体状的Cu8内核，其嵌入在一个缺失一个角的金属配体壳层中，该壳层由Cu49(PET)36(TPP)4构成。在壳层的一个角上出现了单个Cu空位缺陷，类似于单空位缺陷多氧杂金属酸盐。3）理论计算表明上述点缺陷导致一个表面氢化物暴露，形成一个μ3-H-，这在化学反应中是可以被接触的，这一点通过氘代实验得到了证实。此外，Cu57H20在硝基芳烃的加氢反应中表现出催化活性。该工作为手性金属缺陷Cu和其他金属纳米团簇（NCs）的合成开辟了道路，包括探索它们在不对称催化中的应用。
Geng-Geng Luo, et al. Total Structure, Electronic Structure and Catalytic Hydrogenation Activity of Metal-Deficient Chiral Polyhydride Cu57 Nanoclusters. Angew. Chem. Int. Ed., 2023DOI: 10.1002/anie.202306849https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202306849
5. Angew：通过打破原子级精确铜团簇铜位点的配位对称性实现在CO2电还原中高效合成烃类
电化学CO2还原（CO2RR）制高价值化学品和燃料是实现碳中和的一种有前景的方法。近日，中科院福建物构所Yuan-Biao Huang，Rong Cao，山东大学Di Sun等提出了一种高效的最高占据d轨道调节策略，通过打破原子级精确的铜纳米团簇中位点的配位对称性，将CO2电还原的产物从甲酸/一氧化碳切换为更高价值的烃类。1）作者选择包含硫和氮配位原子的配体，设计并合成了一个具有破缺对称性的Cu-S2N1活性位点的原子级精确的Cu6纳米团簇（Cu6(MBD)6，MBD = 2-巯基苯并咪唑）。2）与先前报道的具有Cu-S3位点的Cu纳米团簇高选择性产甲酸相比，Cu6(MBD)6具有Cu-S2N1配位结构，在-1.4 V电位（vs. RHE）下显示出高的烃类法拉第效率为65.5%（包括42.5% CH4和23% C2H4），烃类分电流密度为-183.4 mA cm−2。3）理论计算研究表明，对称性破缺的Cu-S2N1位点可以重新排列Cu的3d轨道，使得dx2-y2成为最高占据的d轨道，从而有利于生成关键的中间体*COOH而不是有利于*CO形成的*OCHO，随后通过氢化和/或C-C偶联生成烃类。该工作首次通过调节Cu纳米团簇中Cu原子的配位方式以产生烃类，为设计原子级精确的纳米团簇以实现高效CO2RR生产高价值产物提供了新的思路。
Qiu-Jin Wu, et al. Atomically Precise Copper Nanoclusters for Highly Efficient Electroreduction of CO2 towards Hydrocarbons via Breaking the Coordination Symmetry of Cu Site. Angew. Chem. Int. Ed., 2023DOI: 10.1002/anie.202306822https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202306822
6. Angew：通过控制相似纳米团簇的结构揭示一个表面原子在点击化学中的关键作用
解释单个原子对纳米颗粒基本性质上影响极具挑战性，因为单个原子的改变通常伴随着整个颗粒结构的显著变化。近日，阿卜杜拉国王科技大学Osman M. Bakr，Magnus Rueping等报道了一个结构新颖的纳米团簇 [Cu58H20PET36(PPh3)4]2+（Cu58；PET：苯乙硫醇；PPh3：三苯基膦），其可以转变成表面缺陷的类似体[Cu57H20PET36(PPh3)4]+（Cu57）。1）单晶X射线分析表明，这两个纳米团簇在结构上几乎相同，都有五个同心金属壳层，唯一的区别在于Cu57团簇缺少一个表面铜原子。2）值得注意的是，Cu57团簇单个表面原子的丢失极大地改变了纳米团簇的反应性质。 与Cu58相比，Cu57表现出对点击化学，特别是光诱导的[3+2]偶极环加成（AAC），高的活性，这归因于在Cu57中移除一个表面铜原子后产生的活性催化位点。该工作不仅提供了一个独特的系统来揭示单个表面原子修改对纳米颗粒性质的影响，还展示了单个原子表面修饰作为设计纳米颗粒催化剂的强大作用。
Chunwei Dong, et al. Isostructural Nanocluster Manipulation Reveals Pivotal Role of One Surface Atom in Click Chemistry. Angew. Chem. Int. Ed., 2023DOI: 10.1002/anie.202307140https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202307140
7. Angew：靶向单线态氧电池用以对抗耐药性细菌深层组织感染
一般的光动力疗法（PDT）依赖于外部施加的光（辐照）和氧气，但辐照的穿透深度有限不足以治疗深层组织的感染。此外，活性氧（ROS）的半衰期和扩散距离都很短，这也限制了PDT的抗菌效率。北京化工大学徐福建和俞丙然设计了一种靶向单线态氧输送系统CARG-Py，可实现无需辐照和无氧的PDT。1）CARG-Py由与吡啶酮基团偶联的金黄色葡萄球菌靶向肽CARGGLKSC组成。在预处理过程中，激光辐照甲基蓝所产生的单线态氧被装载到CARG-Py中，以形成单线态氧电池CARG-1O2。2）CARG-1O2通过增加细菌内部的活性氧水平而破坏DNA、蛋白质和膜，最终导致耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）死亡。3）在MRSA感染的肺炎小鼠模型中的体内研究也证明了CARG-1O2在有效治疗深度感染方面的潜力。这项工作提供了一种新的策略来改进传统的PDT，同时也提高了PDT的操作简易性。
Yiwen Zhu, et al. A Targeting Singlet Oxygen Battery for Multidrug-Resistant Bacterial Deep-Tissue Infections. Angew. 2023DOI：10.1002/anie.202306803https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202306803
8. AM综述：单原子纳米酶及其生物应用研究进展
中科院长春应化所李敬研究员对单原子纳米酶及其生物应用的相关研究进行了综述。1）纳米酶是一类模拟酶功能的纳米材料。由于其具有多样化的晶体纳米结构、组成和表面构型，因此其也具有丰富可调的特性，并在多个应用领域中引起了研究者的广泛关注。然而，与天然酶相比，纳米材料催化活性位点的不确定性和较低的内在缺陷促使研究者开始通过模拟生物活性中心来开发高效的替代品。其中，具有明确结构的单原子纳米酶(SAzymes)能够实现原子利用率的最大化，并可作为研究结构与催化活性之间关系的重要桥梁。由于具有灵活的原子工程结构，SAzymes已从体外生物分析工具逐步发展到体内治疗应用，并成为了天然酶的新兴替代品。2）作者在文中首先详细概述了单原子催化剂的合成策略，包括自下而上和自上而下的方法；随后，作者根据单原子纳米催化剂的结构特点，讨论了中心金属原子、配位数、杂原子掺杂和金属-载体相互作用等能够影响活性的因素，并重点介绍了其具有代表性的生物应用，包括抗菌/抗病毒性能、癌症治疗和生物传感等；最后，作者也对该领域未来的前景和面临的挑战进行了阐述和展望。
Chao Peng. et al. Current Advances on the Single-Atom Nanozyme and Its Bioapplications. Advanced Materials. 2023DOI: 10.1002/adma.202211724https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202211724
9. AEM：用于高倍率、长寿命可充电锂离子电池的异质堆积纳米结构氟化铁纳米复合材料
高性能金属氟化物正极对于设计参与下一代储能市场的超高容量锂金属电池至关重要。然而，它们的绝缘性质和缓慢的反应动力学导致电压滞后、低倍率能力和快速容量衰减。在此，南京工业大学Ningzhong Bao报道了一种可推广的一步熔融合成方法来构建FeF3@C-沥青纳米复合材料的异质堆积纳米结构，其中超细FeF3纳米颗粒均匀地被高导电碳框架覆盖。1）通过电化学动力学计算和多物理场模拟，这种FeF3@C-沥青纳米复合材料由超细纳米粒子和受限碳骨架组成，具有高振实密度（1.8 g cm−3）、显着提高的电导率和增强的电荷路径，从而实现快速电子传输、快速离子迁移、降低电极内应力并减轻体积膨胀。2）结果，优化的FeF3@C-沥青正极具有517 mAh g−1的高容量，在5 A g−1（10 C）下循环1000次后循环稳定性高达87.5%，并且容量保持率高达77%从0.5 A g−1到10 A g−1（20 C，250 mAh g−1）。该工作提供了一种易于操作且低成本的方法来实现高循环稳定性金属氟化物锂电池，这将指导新能源行业快速充电超高容量正极材料的开发。
Tuxiang Guan, et al, Hetero-Packing Nanostructures of Iron (III) Fluoride Nanocomposite Cathode for High-Rate and Long-Life Rechargeable Lithium-Ion Batteries, Adv. Energy Mater. 2023, 2301680DOI: 10.1002/aenm.202301680https://doi.org/10.1002/aenm.202301680
10. Nano Letters：用光学显微镜直接观察常温−硫/硒电池的演化过程
了解电极中活性物质的转化机理对于指导常温Na−硫/硒(RT Na−S/Se)电池的设计具有重要意义。然而，关于绝缘活性粒子的溶解和形成仍然存在一些混乱。传统的检测方法很难捕捉和呈现这些微小颗粒在黑匣子电池中的动态过程。近日，中南大学Zhian Zhang应用可视化技术对RT-Na−S/Se电池的内部演化过程进行跟踪监测，实时可视化绝缘固体颗粒的溶解和形成细节。1）研究人员在该体系中还首次观察到过冷的液态硫和球晶。通过对微观颗粒动态信息的观察，推测了其微观组织演变机制。2）该研究提供了对RT Na−S和Na−Se电池的内部工作原理的见解，使人们能够更全面和深入地了解它们的动力学。
Jingqiang Zheng, Zhian Zhang, Direct Observation of the Evolutionary Process in Room-Temperature Sodium−Sulfur/Selenium Batteries Using operando Light Microscopy, Nano Lett., 2023DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c01601https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01601
11. Nano Letters：3D打印TiNb无线阳极氧化TiNb纳米管的流通式气相光催化
半导体在光催化领域引起了人们的极大兴趣，例如，用于光催化降解污染物。近日，帕杜比斯大学Jan M. Macak首次用直接墨水写入的方法制备了不同成分的三维Ti-Nb网格，即Ti、Ti-1Nb、Ti-5Nb和Ti-10Nb。1）这种添加剂制造方法允许通过简单地混合纯钛和Nb粉末来调节网目组成。3D网格非常坚固，具有很高的压缩强度，在光催化流动系统中具有潜在的应用前景。2）在利用双极电化学法成功地将3D网格无线阳极氧化到Nb掺杂的纳米管(TNT)层后，首次将其用于在基于ISO标准的流通式反应器中光催化降解乙醛。与未掺杂的TNT层相比，掺Nb的低Nb浓度的TNT层具有更低的复合表面中心数量，表现出更好的光催化性能。3）高浓度的Nb会导致TNT层内复合中心的数量增加，从而降低光催化降解速率。
Hanna Sopha, et al, Flow-through Gas Phase Photocatalysis Using TiO2 Nanotubes on Wirelessly Anodized 3D-Printed TiNb Meshes, Nano Lett., 2023DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c01149https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01149
12. Nano Letters：基于DNA折纸术制造人工细胞护甲
在细胞的生物工程应用中，如细胞打印和多细胞组装，细胞会受到恶劣环境的影响而受到损伤，甚至出现死亡。因此，提高的细胞稳健性激发了对细胞封装的研究，这类策略可为细胞提供必要的保护。卡内基梅隆大学Rebecca E. Taylor和Xi Ren通过靶向细胞表面糖盏，并将细胞质膜上的两层DNA纳米棒进行交联，形成了模块化和可编程的纳米壳。1）研究发现，DNA折纸纳米壳通过增强细胞膜硬度和降低脂质流动性来调节细胞膜的生物物理特性。纳米壳还可以作为保护细胞的盔甲，提高细胞抵抗渗透失衡、离心力和流体剪切应力等机械应力的生存能力。2）此外，这一盔甲能够介导细胞-细胞相互作用，实现有效和强大的多细胞组装。该研究结果证明了纳米壳的潜力，它不仅是一种细胞保护策略，而且有望成为细胞和细胞膜操作的平台。
Weitao Wang, et al. Synthetic Cell Armor Made of DNA Origami. Nano Letters. 2023DOI：10.1021/acs.nanolett.3c01878https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c01878
