1. Chem. Soc. Rev.：纳米胶体水凝胶的设计、表征及应用
纳米胶体凝胶（NCG）是一类新兴的软物质，其中纳米颗粒充当胶体网络的构建块。近日，多伦多大学Eugenia Kumacheva对纳米胶体水凝胶的设计、表征及应用进行了综述研究。1) 化学或物理交联使NCG能够从广泛的纳米颗粒、聚合物和低分子量分子合成和组装。NCG的协同性能由纳米颗粒的组成、尺寸和形状、纳米颗粒结合的机制、NCG结构以及分子交联剂的性质决定。纳米胶体凝胶应用于软机器人、生物工程、光学活性涂层和传感器、光电子器件和吸收剂。2) 作者综述了目前NCG的形成、性质、表征和应用等方面。作者描述了NCG构建块的多样性，讨论了NCG形成的机制，回顾了表征技术，概述了NCG的制造和加工方法，并重点介绍了最常见的NCG应用。最后，对NCG的设计和开发前景进行了讨论。
Sofia M. Morozova, et al. Design, characterization and applications of nanocolloidal hydrogels Chem. Soc. Rev. 2023https://doi.org/10.1039/D3CS00387F
2. Chem. Soc. Rev.：锂基可充电电池液体电解质中的溶剂化化学
锂基可充电电池由于其优异的电化学性能，在储能领域占据了主导地位，并引起了科研工作者的极大研究兴趣。电解质作为不可或缺的组分，不仅在传输锂离子，而且在扩大电化学稳定电位窗口、抑制副反应和操纵氧化还原机制方面发挥着关键作用，所有这些都与电解质中的溶剂化化学行为密切相关。因此，全面了解电解质中的溶剂化化学具有重要意义。在这里，国防科技大学Xia Peitao、Zheng Chunman、清华大学Zhou Guangmin批判性地回顾了各种锂基可充电电池中电解质的发展，包括锂金属电池（LMB）、非水锂离子电池（LIBs）、锂硫电池（LSB）、锂氧电池（LOBs）和水性锂离子电池，以及溶剂对溶剂化化学的影响，还有不同类型电解质（强溶剂化电解质、中等溶剂化电解质和弱溶剂化电解质）中的溶剂化化学对上述可充电电池的电化学性能和氧化还原机制的作用。1) 溶剂化化学对电极-电解质界面稳定性具有显著的影响。作者对LMB中锂枝晶的抑制，对LIBs中溶剂共嵌入的抑制，在LMB、LIBs和ALIB中高截止电压下阳极稳定性的改善，对LSB和LOB中氧化还原途径的调节，以及对LOB中析氢/析氧反应的抑制进行了全面总结。2) 最后，该综述以前瞻性展望结束，其中包括电解质的实际问题、能够阐明溶剂化化学机制的先进原位/操作技术、，还提出了“基于材料知识的机器学习”和“人工智能+大数据”驱动的高性能电解质策略等先理论计算和仿真技术。
Peitao Xiao, et al. Insights into the solvation chemistry in liquid electrolytes for lithium-based rechargeable batteries. Chem. Soc. Rev. 2023https://doi.org/10.1039/D3CS00151B
3. Chem. Soc. Rev.：可见光诱导Csp3–H键激活的C–C交叉耦合机制
通过激活Csp3–H键实现Csp3-C交叉偶联是化学界的重要反应，在温和的反应条件下，可见光诱导的过渡金属催化被认为是实现这一目标的有力工具。近日，阿卜杜拉国王科技大学Bholanath Maity、Luigi Cavallo综述研究了可见光诱导Csp3–H键激活的C–C交叉耦合机制。1) 由于这种催化的化学和技术复杂性，该研究领域的进展仍处于起步阶段。阐明操作反应途径的机理研究可以使不断增加的实验催化数据合理化，并为该领域更快、合理的发展提供知识基础。2) 这一目标需要补充实验和理论机制研究，因为每一项研究都不适合单独阐明操作机制。作者总结了具有代表性的实验和计算机制研究，强调了这两种方法之间的弱点、优势和协同作用。
Bholanath Maity, et al. The mechanism of visible light-induced C–C cross-coupling by Csp3–H bond activation. Chem. Soc. Rev. 2023https://doi.org/10.1039/D2CS00960A
4. JACS：通过非中心对称孔诱导各向异性组装构建三维树枝状分层多孔金属有机框架纳米结构
作为一类独特的模块化纳米材料，金属有机框架（MOF）纳米颗粒因其多样化的化学功能、固有的微孔性和三维（3D）纳米结构而在各个领域的应用引起了广泛的兴趣。然而，赋予MOF纳米材料精确控制的结构对称性和分级宏观/介孔孔隙仍然是研究人员面临的巨大挑战。在此，昆士兰大学Yusuke Yamauchi，吉林大学关卜源教授报道了一种简便的非中心对称孔诱导各向异性组装策略，以制备一系列具有高度可控结构对称性和分级宏观/介观/微观孔隙度的3D树枝状MOF（UiO-66）纳米材料。1）这些纳米材料的合成路线取决于具有非中心对称中心径向通道的MOF球形纳米锥的各向异性成核，以及它们通过半径和立体角的连续增加定向生长为各向同性纳米球。2）该策略通过调节两亲性三嵌段共聚物模板的浓度，能够可控地制造具有丰富几何形状和多孔结构的不对称MOF纳米结构。此外，通过微调反应温度，可以在35至130 nm的宽范围内系统地控制所得MOF纳米球的平均孔径。同时，该策略还可以扩展到合成具有类似结构的其他MOF纳米颗粒。3）与微孔UiO-66纳米晶相比，具有可控结构对称性和宏观/介观/微孔率的MOF纳米颗粒在CO2环加成反应中表现出增强的催化活性。该方法为合理构建分层多孔MOF的复杂不对称开放纳米结构提供了新的见解，可用于许多潜在的应用。
Tianyu Wu, et al, Construction of Three-Dimensional Dendritic Hierarchically Porous Metal−Organic Framework Nanoarchitectures via Noncentrosymmetric Pore−Induced Anisotropic Assembly, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c03029https://doi.org/10.1021/jacs.3c03029
5. JACS：用于多步串联催化的肽/纳米颗粒生物界面
多功能纳米颗粒系统的实现对于实现特定应用的高效催化材料至关重要；然而，他们的生产仍然相当具有挑战性。它们通常是通过结合多种无机成分来实现的；然而，功能性的结合也可以在有机配体层上实现。在这项工作中，迈阿密大学Marc R. Knecht展示了使用基于肽的配体实现串联催化功能来生成多功能纳米颗粒催化剂。1）为此，研究人员设计了嵌合肽，其中包含金结合序列和可以驱动酯水解的催化序列。2）使用这种嵌合体，制备了金纳米颗粒，其充分呈现肽的催化结构域，以驱动肽配体层和金纳米颗粒表面发生的串联催化过程。3）这项工作代表了通过无机和生物/有机成分调节的纳米颗粒系统实现多功能性的独特途径，这对于催化以外的应用非常重要，包括治疗诊断、传感和能源技术。
Yuliana Perdomo, et al, Peptide/Nanoparticle Biointerfaces for Multistep Tandem Catalysis, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c04097https://doi.org/10.1021/jacs.3c04097
6. JACS：通过共价适体进行细胞表面标记和检测蛋白质
共价适体是一种新型的生物化学工具，用于将标记物快速选择性地转移到靶蛋白。这些核酸探针配备了可切割的亲电试剂，能够在天然蛋白质上安装功能手柄。匹茨堡大学Alexander Deiters介绍了共价适体首次应用于通过邻近驱动的标记转移修饰特定细胞表面蛋白。1）研究以蛋白质酪氨酸激酶7（PTK7）为靶点，PTK7是一种显著的癌症标记物，证明了适体介导的生物素可转移到蛋白质胞外结构域上的特定赖氨酸残基。2）上述标记转移行为可追踪PTK7的表达、定位和细胞内化。这些研究验证了共价适体的可编程性，并强调了它们在细胞环境中的适用性。
Savannah Albright, et al. Cell Surface Labeling and Detection of Protein Tyrosine Kinase 7 via Covalent Aptamers. JACS. 2023https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c02752
7. JACS：氢化物掺杂对八电子Rh/Ag超原子[RhHx@Ag21–x{S2P(OnPr)2}12] (x = 0–2)结构和性质的影响
由于其独特的物理化学特性，配体保护的具有精确原子和几何排列的纳米团簇引起了人们的关注。近日，国立东华大学C. W. Liu，法国雷恩第一大学Jean-Yves Saillard等合成并表征了三个新颖的八电子铑/银合金纳米团簇，[RhAg21{S2P(OnPr)2}12]（1）、[RhHAg20{S2P(OnPr)2}12]（2）和[RhH2Ag19{S2P(OnPr)2}12]（3）。1）团簇1包含一个规则的Rh@Ag12二十面体内核，而团簇2和3则展示出畸变的RhH@Ag12和RhH2@Ag12二十面体内核。2）单晶中子结构分析显示，团簇2中的氢位于一个扩大的RhAg3四面体的中心位置。通过中子衍射在团簇3中的类似位置也找到一个氢，而团簇3中的另一个氢则是以三角配位方式与Rh相连，并延伸至一个Ag-Ag边缘。3）由于外围Ag原子的不对称排列，团簇1-3的固态结构具有C1对称性。4）研究表明，插入一个氢化物掺杂剂会导致团簇表面一个银原子的消除，从而产生通用的化学式[RhHx@Ag21–x{S2P(OnPr)2}12] (x = 0–2)，保持相同数量的团簇电子以及中性电荷。5）团簇1-3在近红外（NIR）区域表现出强烈的发射。与其PdAg21和PdHAg20类似物相反，这些团簇中的封装异质金属的4d轨道在略微参与光学过程中。
Tzu-Hao Chiu, et al. Hydride Doping Effects on the Structure and Properties of Eight-Electron Rh/Ag Superatoms: The [RhHx@Ag21–x{S2P(OnPr)2}12] (x = 0–2) Series. J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c04482https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c04482
8. JACS: 合成聚合物和工程细菌孢子的可编程组装实现的催化材料
天然生物材料是通过自组装过程形成的，并催化无数的反应。在这里，加州大学欧文分校Seunghyun Sim报告了一种设计的带有工程细菌孢子的合成聚合物的可编程分子组装。1）这种自组装过程是由孢子表面葡聚糖上动态共价键的形成驱动的，并产生结构稳定、自我修复和可回收的宏观材料。2）聚合物物种的分子编程决定了这些材料的物理性质，而代谢休眠的孢子允许在环境中长时间储存。3）将孢子与基因编码的功能结合在一起，可以实现操作简单和重复的酶催化。研究工作结合了分子工程和基因工程，为可持续生物催化提供了可扩展和可编程的坚固材料的合成。
Masamu Kawada, et al, Catalytic Materials Enabled by a Programmable Assembly of Synthetic Polymers and Engineered Bacterial Spores, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c05153https://doi.org/10.1021/jacs.3c05153
9. JACS：流动相合成粒径<2 nm高熵合金纳米粒子
因为多元合金纳米粒子具有多元相邻原子之间的相互作用导致形成具有吸引力的催化活性，因此多元合金纳米粒子受到人们的广泛关注。但是，因为元素周期表不同位置的元素的性质不同，并且无法混溶，因此如何在超小的纳米粒子实现多种元素混合仍是个非常大的挑战。有鉴于此，京都大学Hiroshi Kitagawa、Kohei Kusada等发展了一种四通路流动相反应器，能够合成由d区和p区元素构成的小尺寸高熵合金。1）通过分别向反应器内注入IV-XV族金属前驱体，能够合成由15种元素组成的BiCoCuFeGaInIrNiPdPtRhRuSbSnTi合金纳米粒子。合成过程在较低的温度（66 ℃）进行，得到的纳米粒子尺寸平均1.9 nm。2）合成的高熵纳米粒子在电催化醇氧化反应中表现较好的持久性和催化活性，非常高的耐CO毒性。本文研究结果说明多元素之间的相互作用能够非常好的促进醇氧化反应。
Hiroki Minamihara, et al, Continuous-Flow Chemical Synthesis for Sub-2 nm Ultra-Multielement Alloy Nanoparticles Consisting of Group IV to XV Elements, J. Am. Chem. Soc. 2023DOI: 10.1021/jacs.3c03713https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c03713
10. PNAS：低生物毒性单原子Mo–Co催化剂可持续降解高电离电位有机污染物
单原子催化剂（SACs）是环境催化中的一个热门领域。近日，华东理工大学邢明阳报道了一种双金属Co–Mo SAC，它在活化过氧一硫酸盐（PMS）以可持续降解高电离电位（IP>8.5 eV）的有机污染物方面表现出优异的性能。1) 密度泛函理论（DFT）计算和实验测试表明，Mo–Co SAC中的Mo位点在将电子从有机污染物传导到Co位点方面发挥着关键作用，导致苯酚的降解率比CoCl2–PMS提高了19.4倍。2) 双金属SAC即使在极端条件下也表现出优异的催化性能，并具有长期活化性能，从而有效降解600mg/L的苯酚。此外，该催化剂对MDA-MB-231、Hela和MCF-7细胞的毒性可以忽略不计，是可持续水处理的环保选择。
Zhuan Chen, et al. Single-atom Mo–Co catalyst with low biotoxicity for sustainable degradation of high-ionization-potential organic pollutants. PNAS 2023DOI: 10.1073/pnas.2305933120https://doi.org/10.1073/pnas.2305933120
11. Joule：电化学产生的亲电过氧物种加速碱性析氧反应
在（电）催化剂中引入新的氧化还原循环可以活化反应物，实现新的功能。在这里，首尔大学Taeghwan Hyeon、Yung-Eun Sung报道了具有空位d轨道（d0氧阴离子）的早期过渡金属（TM）通过与早期TM过氧物种[M-（O2）2−]的氧化还原循环直接参与并加速碱性析氧反应（OER）。1) 过氧化氢（H2O2）和OER中间体诱导的金属过氧循环具有相似的特性，这使得使用与H2O2反应的d0氧阴离子作为促进剂来调节OER性能成为可能。这一原理被成功地集成到实际的电解系统中，而阳极侧扩展到典型的OER催化剂。2) 当钨酸盐改性的铁镍（氧）氢氧化物（W/FeNiOOH）在1.0 M KOH和1.0 wt%K2CO3电解质中运行时，在2.0 Vcell的水电解中分别表现出7.87和4.26 A cmgeo−2的电流密度。
Hyeon Seok Lee, et al. Electrochemically generated electrophilic peroxo species accelerates alkaline oxygen evolution reaction. Joule 2023DOI: 10.1016/j.joule.2023.06.018https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.06.018
12. ACS Nano：用于双重选择性抑制革兰氏阳性细菌的手性硫纳米片
元素硫是已知最古老的抗菌剂。然而临床上常规硫磺的水溶性差、抗菌活性有限，极大地阻碍了其实际应用。在此，合工大Zhaohua Miao，Zhengbao Zha报道了一种将尺寸工程与手性转移相结合的改革策略，将传统的3D硫颗粒转化为手性2D硫纳米片（SNS），其抗菌能力提高了50倍，并对革兰氏阳性菌具有双重选择性抑制作用。1）受益于S-NSs固有的选择性和修饰Dhistidine的手性选择性，所获得的手性S-NSs被证明能够精确杀灭革兰氏阳性耐药菌，而对革兰氏阴性菌没有观察到明显的细菌抑制作用。2）机理研究表明，S-NSs与细菌孵育后会产生大量活性氧和硫化氢，从而导致细菌膜破坏、呼吸链损伤和ATP产生抑制。将手性S-NSs分散体喷洒在MRSA感染的伤口上后，由于细菌的代谢抑制和氧化损伤，皮肤愈合过程在8天内大大加速，表明对MRSA感染的伤口具有优异的治疗效果。这项工作将传统众所周知的硫转化为具有卓越革兰氏选择性杀菌能力的现代抗菌剂。
Xiang Huang, et al, Chiral Sulfur Nanosheets for Dual-Selective Inhibition of Gram-Positive Bacteria, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c03458https://doi.org/10.1021/acsnano.3c03458
