1. Chem. Soc. Rev.：基于罗丹明衍生物的荧光染料用于生物成像和治疗
大连理工大学李海东教授、彭孝军院士、王静云教授和梨花女子大学Juyoung Yoon对基于罗丹明衍生物的荧光染料用于生物成像和治疗的相关研究进行了综述。1）具有良好的光学物理性质的罗丹明染料在荧光标记或生物分子的检测等方面被广泛应用，并已成为用于实现生命系统可视化的有力工具。除了荧光生物成像外，设计具有疾病(如癌症和细菌感染)治疗功能的罗丹明衍生物分子引起了越来越多研究者的关注，该策略对构建用于诊疗一体化的分子库而言也具有重要意义。2）作者在文中首先简要介绍了罗丹明荧光染料的发展历史、从生物成像到疾病治疗的应用转变、基于光学的诊疗一体化的概念及其对人类发展的意义；随后，作者也对用于生物成像以及疾病的诊疗一体化的罗丹明基衍生物进行了系统的综述；最后，作者讨论了基于罗丹明的诊疗一体化染料在实际应用中所面临的挑战，并对其未来的临床转化进行了展望。
Shuang Zeng. et al. Fluorescent dyes based on rhodamine derivatives for bioimaging and therapeutics: recent progress, challenges, and prospects. Chemical Society Reviews. 2023https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/cs/d2cs00799a
2. Nature Commun.：通过交替 Cu-W 双金属 C-N 耦合位点从二氧化碳和硝酸盐高效电合成尿素
电催化尿素合成是传统能源密集型工业尿素合成方案的新兴替代技术。迫切需要新的策略来促进电催化C-N偶联过程并抑制副反应。在这里，大连理工大学Fusheng Li，孙立成院士报道了一种具有天然双金属位点的CuWO4催化剂，可实现高尿素生产率（98.5±3.2 μg h−1 mg−1cat），用于CO2和NO3−的共还原，在-0.2V时，具有高法拉第效率（70.1±2.4%）。1）机理研究表明，*NO2和*CO的稳定中间体的组合增加了C-N耦合的可能性并降低了势垒，从而产生高法拉第效率和低过电势。这项研究为通过稳定关键反应中间体实现高效尿素电合成提供了新的视角，这可以指导其他高价值含C-N键化学品的电化学系统的设计。
Zhao, Y., Ding, Y., Li, W. et al. Efficient urea electrosynthesis from carbon dioxide and nitrate via alternating Cu–W bimetallic C–N coupling sites. Nat Commun 14, 4491 (2023).10.1038/s41467-023-40273-2https://doi.org/10.1038/s41467-023-40273-2
3. JACS：相邻的铜单原子促进电化学CO2还原中的C−C耦合以实现乙醇的高效转化
使用可再生电力的电化学二氧化碳还原反应（CO2RR）是实现碳中和目标的最有前途的策略之一。多碳（C2+）产品具有广泛的应用，乙醇是一种有价值的化学品和燃料。据报道，许多铜基催化剂对于电催化CO2RR生成C2+产物是有效的，但它们通常对乙醇的选择性和电流密度有限。在此，华东师范大学Haihong Wu，中科院化学所韩布兴院士提出了一种二氧化硅介导的氢键有机骨架（HOF）模板方法，在薄壁氮掺杂碳纳米管（TWN）上制备超高密度铜单原子催化剂（SAC）。该方法制备的催化剂中Cu含量可达13.35 wt%。1）结果发现，该催化剂对乙醇的电化学CO2RR表现出优异的性能，乙醇的法拉第效率（FE）随着Cu−N3位点密度的增加而增加。2）使用H型电池，在含有13.35 wt%Cu的催化剂上，乙醇的FE可以达到~81.9%，部分电流密度为35.6 mA cm−2，这是迄今为止电化学CO2RR制乙醇的最佳结果。3）此外，催化剂可稳定使用25小时以上。实验和密度泛函理论（DFT）研究表明，相邻的Cu−N3活性位点（一个Cu原子与三个N配位）是反应的活性位点，并且它们的高密度对于乙醇的高FE至关重要，因为相邻的短距离的Cu−N3位点可以协同促进C−C耦合。
Wei Xia, et al, Adjacent Copper Single Atoms Promote C−C Coupling in Electrochemical CO2 Reduction for the Efficient Conversion of Ethanol, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c04612https://doi.org/10.1021/jacs.3c04612
4. JACS：α-螺旋介导的蛋白质粘附
蛋白质已经被自然生物体用来创造坚固的生物黏附材料，例如在微生物和藤壶中形成的生物膜和淀粉样斑块。在这些情况下，β-Sheet堆积被认为是与蛋白质界面粘连密切相关的关键特征。在这里，陕西师范大学Hao Ren，Peng Yang通过提出一个α-螺旋介导的蛋白质界面黏附模型来挑战这一众所周知的识别。1）研究人员以牛血清白蛋白为模型蛋白，发现牛血清白蛋白中二硫键的还原导致未折叠的牛血清白蛋白拖曳α-螺旋聚集在固/液界面上形成随机卷曲。然后，α-螺旋中的疏水残基暴露并突破SLI的水化层，随后随机沉积亲水和疏水残基，实现界面粘合。2）结果，第一个组装层富含α-螺旋二级结构，然后被分子间二硫键加强，进而启动逐步分层的蛋白质组装。在这个过程中，β-Sheet堆积是以逐渐进化的方式从α-螺旋转化而来的。3）因此，这一发现表明了一条有价值的线索，即具有淀粉样蛋白特征的β-Sheet可能是在蛋白质的界面粘连之后形成的。此外，α-螺旋介导的蛋白质界面黏附模型的发现为制备具有明确层数的蛋白质纳米膜提供了一种独特的策略，在各种底物上表现出坚固和可调节的黏附，并表现出良好的耐酸、碱、有机溶剂、超声波和胶带剥离的性能。
Yingying Zhang, et al, α‑Helix-Mediated Protein Adhesion, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c03581https://doi.org/10.1021/jacs.3c03581
5. JACS：协调促进生物儿茶酚电重整以实现可持续聚合物生产
可持续的聚合物生产对碳中和社会至关重要。顺式，顺式-弱酸作为一种生物质衍生的平台分子，可以直接接触到商业聚合物的主要单体己二酸和对苯二甲酸，正引起人们越来越大的兴趣。在这里，华东理工大学Yizhou Yang，复旦大学Ming Gong提出了一种可持续的电转化生物可再生邻苯二酚生产顺式，顺式邻苯二甲酸的路线，同时生产氢气。1）研究人员采用CuO泡沫电极，在无外加氧化剂的情况下，在常温下可获得高达90%的顺式、顺式偏酸盐产率和87%的法拉第效率。锌离子与邻苯二酚的配位作用对产物的产率和选择性是至关重要的。2）通过稳态电化学动力学、原位光谱和理论计算的结合分析，研究人员揭示了邻苯二酚电氧化的反应系综分聚合、开环和解聚三个主要过程，其中锌离子配位对延缓聚合和促进顺式、顺式开环是非常有效的。邻苯二酚与锌离子配位，通过部分结构变形重新分配其电子密度，加速电子转移，促进OH−的亲核攻击。3）一种实用的双电极系统最终被证明能够高效而稳定地将邻苯二酚电转化为可分离的顺式、顺式肉桂酸和氢气，通过利用替代生物质资源和带电工艺为聚合物的可持续性提供解决方案。
Ran Wang, et al, Coordination-Promoted Bio-Catechol Electro-Reforming toward Sustainable Polymer Production, J. Am. Chem. Soc, 2023DOI: 10.1021/jacs.3c05120https://doi.org/10.1021/jacs.3c05120
6. JACS：丙烷氧化脱氢条件下六方氮化硼边缘的非化学计量重构和滑动动力学
近年来，六方氮化硼(h-BN)等含硼材料被证明是丙烷氧化脱氢(ODHP)的活性和选择性催化剂，并发生了显著的表面氧化官能化和结构重构。虽然非原位实验研究已经探索了表面化学环境的变化，但尚未确定其在不同反应条件下的结构演变。在这里，加州大学洛杉矶分校Anastassia N. Alexandrova使用宏正则遗传算法进行全局优化结构搜索，以探索环境条件下以及ODHP相关条件下h-BN表面偏离化学计量比重构的化学空间。1）研究人员建立了表面的巨正则系综表示，预测的11B固体核磁共振谱与以前的实验报告一致。2）此外，研究人员还用从头算分子动力学方法研究了h-BN薄膜的相对滑移及其对表面化学的影响。在滑动过程中，边缘的B-O键发生了显著的应变，导致亚稳态滑动构型对丙烷和水的活化具有更高的反应性。
Zisheng Zhang, et al, Off-Stoichiometric Restructuring and Sliding Dynamics of Hexagonal Boron Nitride Edges in Conditions of Oxidative Dehydrogenation of Propane, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c04613https://doi.org/10.1021/jacs.3c04613
7. JACS：具有极高稳定性的导电镧系金属有机框架
导电金属−有机骨架(MOF)因其在能源相关技术和传感器中的潜在应用而被广泛研究。然而，要实现这一目标，MOF需要高度稳定，并在实际操作条件下在不同的溶液环境和温度下保持其导电性。在这里，厦门大学Ruihua Zhang ，Xiang-Jian Kong，Yang Cao设计并合成了一系列新的{[Ln4(μ4-O)(μ3-OH)3(INA)3(GA)3](CF3SO3)(H2O)6}n(记为Ln4-MOF，Ln=Gd，Tm和Lu，INA=异烟酸，GA=乙醇酸)单晶，其中电子沿晶体中π−π堆积的芳香族碳环输运。1）在不同的溶液pH(1−12)、温度(373K)和高达800000 V/m的电场下，Ln4-MOF表现出极大的稳定性，电导率变化很小。2）这种稳定性是通过高价Ln(III)离子与刚性羧基之间形成强烈的配位键以及增强电子传输路径的稳定性的氢键来实现的。展示的稀土MOF为设计稳定和导电的MOF铺平了道路。
Chao-Long Chen, et al, Conductive Lanthanide Metal−Organic Frameworks with Exceptionally High Stability, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c05336https://doi.org/10.1021/jacs.3c05336
8. EES：用于高效光伏和光催化析氢的羟基化有机半导体
基于有机半导体（OSCs）的体异质结（BHJ）已被广泛应用于高效有机光伏（OPV），最近还被用作析氢反应（HER）的光催化剂。BHJ能够同时捕获长波长光并具有高LUMO能级，其可以最大化OPV的理论开路电压（Voc）并为HER提供足够的过电势。然而，获得具有窄带隙和浅LUMO能级的OSC仍极具挑战性。为此，中国科学院李灿院士、Guo Xin设计了两种羟基官能化OSC（BTP-FOH和BTP-2OH）作为BHJ中的受体。1) 与不含羟基的BTP-4F相比，BTP-FOH和BTP-2OH的LUMO能级随着羟基的增加而逐渐升高。同时，羟基诱导的分子间氢键增强了分子排列，导致长波区域的红移膜吸收。此外，羟基导致分子的聚集特性和亲水性发生变化，进而使它们在OPV和HER中的性能不同。2) 虽然基于BTP-FOH的BHJ在太阳能电池中的效率高达16.71%，但基于BTP-2OH的电池在HER中具有更高的析氢率速（102.1mmol h-1g-1）和EQE。
Xuan Liu, et al. Hydroxylated Organic Semiconductors for Efficient Photovoltaics and Photocatalytic Hydrogen Evolution. EES. 2023https://doi.org/10.1039/D3EE00835E
9. EES：直接测量单个多晶电池颗粒中的锂扩散和反应时间
多晶Li（Ni，Mn，Co）O2（NMC）二次粒子是最常见的锂离子电池正极材料。在电化学（dis）充电过程中，锂通过本体扩散并进入（离开）表面的二次粒子。基于该模型，由于较短的扩散长度和较大的表面积与体积比，较小的颗粒将可以实现更快地循环。近日，密歇根大学Li Yiyang通过使用神经科学的多电极阵列开发了一个新的高通量单粒子电化学平台来评估这一假设。1) 通过测量液体电解质中21个单颗粒的反应和扩散时间，作者发现颗粒尺寸与反应或扩散时间之间没有相关性，这与主流的锂传输模型形成了鲜明对比。2) 作者提出，电化学反应发生在二次粒子内部，并且是由于电解质渗透到裂纹中。该高通量单颗粒电化学平台进一步为电化学系统中单颗粒的可靠统计量化开辟了新途径。
Jinhong Min, et al. Direct measurements of size-independent lithium diffusion and reaction times in individual polycrystalline battery particles. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE00953J
10. EES：实现MnTe优异热电性能的微结构迭代重建
具有六边形结构的碲化锰（MnTe）具有巨大的热电转换潜力；然而，低载流子浓度和低迁移率的缺点限制了其应用。在此，南方科技大学何佳清、德国莱布尼茨固态和材料研究所Xu Xiao通过制造多晶MnSb2Te4构建了一种层结构，使空穴密度增加了100倍。1) 引入的范德华间隙可以有效增强声子散射，并进一步抑制低本征热导率。作者通过理论计算和实验表征验证了Ge掺杂MnSb2Te4样品中的低空穴浓度，并通过降低载流子的谷间散射来增强迁移率，进而导致从300K到823K的平均ZT值为0.71，以及在823K的ZT值为1.3。2) 因此，作者成功组装了一个基于Mn0.96Ge0.04Sb2Te4的单级发电模块，在480K的温度梯度上具有0.81W（0.45Wcm-2）的性能。该研究创造了一种用于热电发电应用的MnTe样品。
Yiyuan Luo, et al. Microstructural Iterative Reconstruction toward Excellent Thermoelectric Performance in MnTe. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE01902K
11. Angew：刺激响应型PROTACs用于可控的蛋白降解
蛋白水解靶向嵌合体(Proteolysis Targeting Chimeras, PROTACs)是一种极具发展前景的治疗方式，有望能够解决不可成药和耐药性等问题。然而，PROTACs的潜在靶毒性使其临床应用仍面临着诸多的挑战。有鉴于此，西安交通大学张鹏晖教授、徐峰教授和中国科学院医学研究所谭蔚泓院士开发了一种通用的笼化策略来合成一系列具有不同分子模块的刺激响应型PROTACs(sr-PROTACs)，这些分子模块具有可切割的连接体，能够实现具有“turn on”特征的蛋白质降解。1）在病理特征（如ROS升高、磷酸酶、H2S或乏氧）以及外部触发因素（如紫外线、x射线或生物正交试剂）的刺激下，sr-PROTACs可通过脱笼和随后的自毁裂解过程使得原始PROTACs被位点特异性激活和无痕释放，进而在体外实现选择性摄取和可控的蛋白质降解。2）体内研究表明，具有含磷酸盐笼和含氟笼的两种sr-PROTACs的溶解度较高，能够实现长时间的血浆暴露，并且可以被肿瘤过表达的磷酸酶或低剂量x射线原位照射所特异性地激活，以诱导有效的蛋白质降解和肿瘤抑制。随着更多的响应性生物标志物从临床实践中被筛选出来，该研究提供的策略也有望为设计可激活的PROTACs、前药、抗体-药物偶联物和智能生物材料以用于个性化治疗、组织工程和再生医学提供一个通用的工具。
Keli An. et al. Stimuli-responsive PROTACs for Controlled Protein Degradation. Angewandte Chemie International Edition. 2023DOI: 10.1002/anie.202306824https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202306824
12. AM：双亲性酞菁钴还原CO2
钴-酞菁（Cobalt Phthalocyanine）修饰在碳基底上得到了容易得到、化学稳定、结构可调的催化剂，是一种理想的电化学CO2催化剂模型。有鉴于此，中国科学院理化技术研究所吴骊珠院士等首次将两亲性钴-酞菁分子修饰在多孔碳纳米管上，研究亲水/疏水性对电催化CO2的催化活性的影响。1）在H型电解槽中，当过电势为0.585 V，电催化CO2还原的CO法拉第效率达到95 %，TOF达到29.4 s-1；构筑膜电解槽器件，显著改善的水蒸气传输能力能够降低碳酸盐的晶化，提高电极的稳定性，因此在-0.25 A进行27 h工作后，CO电催化法拉第效率仍高达>99 %。该性能达到目前报道的分子催化剂构筑的MEA电解槽器件最好的稳定性。2）因为钴-酞菁分子具有两亲型，因此降低电极的界面电荷转移电阻和传质电阻，维持电解液和催化活性位点之间的有效接触，表现了分子催化剂在CO2催化转化的前景。
Shuai Zhou, et al, Amphiphilic Cobalt Phthalocyanine Boosts Carbon Dioxide Reduction, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202300923https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202300923
