1. Nature Catalysis：直接可见光激发黄素蛋白用于氧化还原中性不对称自由基氢芳基化 非天然光酶催化通常依赖于紫外线活化或电子供体-受体复合物的形成。受自然的启发，南京大学Huang Xiaoqiang、厦门大学Wang Binju、中国科学技术大学Tian Changlin开发了一种基于黄素蛋白直接可见光激发的生物催化方案，以实现烯烃与富电子芳烃的立体控制分子间自由基加芳基化。1) 在可见光活化后，天然催化活化烯烃的双电子还原的黄素依赖性烯还原酶被重新用于触发芳烃的单电子氧化，并以氧化还原中性和对映异构的方式合成C（sp2）–C（sp3）产物，而这两种对映体都是用不同的酶获得的。2) 实验和计算模拟表明，该反应是由直接可见光激发的黄素蛋白对底物的单电子氧化引发的，并解释了这种自由基加氢芳基化中对映选择性的起源。该工作扩大了光酶催化的范围，并将进一步促进生物转化的发展。
Beibei Zhao, et al. Direct visible-light-excited flavoproteins for redox-neutral asymmetric radical hydroarylation. Nature Catalysis 2023DOI: 10.1038/s41929-023-01024-0https://doi.org/10.1038/s41929-023-01024-0
2. Nature Catalysis：在InGaN纳米线负载的AuIr双金属复合材料上由CO2和H2O光驱动合成C2H6
从阳光、二氧化碳和水中产生C2+化合物为碳中和提供了一条极具潜力的途径，构建人工光合作用集成装置的核心是需要一种催化剂来打破C–C耦合的瓶颈。在这里，基于操作光谱测量、理论计算和原料实验，密歇根大学Zetian Mi、麦吉尔大学Jun Song、上海交通大学Baowen Zhou发现金与铱一起可以催化CO2的还原，并且通过将CO2插入–CH3中可以实现C–C偶联。1) 由于光电和催化性能的结合，AuIr与InGaN纳米线在硅上的组装使C2H6的活性达到58.8 mmol g−1 h−1，并且在60 h内转换数为54595。2) 在没有任何其他能源输入的情况下，通过利用太阳能将CO2和H2O转换为燃料的效率为0.59%。该工作为生产高阶碳化合物提供了一条新路径。
Baowen Zhou, et al. Light-driven synthesis of C2H6 from CO2 and H2O on a bimetallic AuIr composite supported on InGaN nanowires. Nature Catalysis 2023DOI: 10.1038/s41929-023-01023-1https://doi.org/10.1038/s41929-023-01023-1
3. Nature Materials：瞬态离域态增强有机分子半导体中的空穴迁移率
有机半导体中的载流子由于动力学无序而发生自局域化，然而一些有机半导体在温度升高时迁移率降低，这是离域传输的标志。在这里，蒙斯大学Samuele Giannini、David Beljonne、乌得勒支大学Hai I. Wang、马克斯普朗克高分子研究所Mischa Bonn报道了两种有机半导体中的温度依赖性迁移率：二萘并[2,3-b:2′，3′-f]噻吩并[3,2-b]-噻吩（DNTT）及其烷基化衍生物C8-DNTT-C8。1) 通过将太赫兹光电导率测量与原子非绝热分子动力学模拟相结合，作者发现虽然两种晶体都显示出迁移率（μ）随温度（T）的幂次下降 ∝ T−n，指数n相差很大。2) 作者通过模拟表明，这两种半导体之间的差异可以追溯到电荷载流子可热接触的不同离域状态，这取决于它们特定的电子能带结构。
Samuele Giannini, et al. Transiently delocalized states enhance hole mobility in organic molecular semiconductors. Nature Materials 2023DOI: 10.1038/s41563-023-01664-4https://doi.org/10.1038/s41563-023-01664-4
4. AM：双金属有机框架用于声-压电动力学治疗
压电材料产生的电荷可直接作用于肿瘤介质或通过促进活性氧(ROS)的产生以实现超声触发的新型肿瘤治疗。目前，压电声敏剂主要通过带倾斜效应催化生成ROS。然而，对于压电声敏剂来说，如何通过产生高的压电电压来克服带隙势垒以直接产生电荷仍然是一个难题。有鉴于此，中国科学院上海硅酸盐研究所祝迎春研究员、上海交通大学Jingke Fu和昆士兰大学王连洲教授构建了Mn-Ti双金属有机框架正方纳米片(MT-MOF TNS)，其能够通过产生高的压电电压实现声-压电（SP）动力学治疗（SPDT），进而在体内外表现出显著的抗肿瘤疗效。1）MT-MOF TNS由具有电荷异质成分的Mn-Ti-oxo环八聚体非中心对称次级构建单元所组成。SP激发的发光光谱研究表明，MT-MOF TNS能够促进声空化以原位诱导压电效应，产生高SP电压(2.9 V)，从而直接激发电荷。SP电压和电荷会使线粒体和质膜电位去极化，并导致ROS过度产生，从而使得肿瘤细胞发生严重损伤。2）实验结果表明，MT-MOF TNS可以被靶向分子和化疗药物所修饰，从而通过将SPDT与化疗和化学动力学治疗相结合以产生更加显著的肿瘤抑制效果。综上所述，该研究开发了一种新型的MT-MOF压电纳米半导体材料，能够为肿瘤治疗提供一种有效的SPDT策略。
Qiqi Wang. et al. Bimetallic Organic Frameworks of High Piezovoltage for Sono-Piezo Dynamic Therapy. Advanced Materials. 2023DOI: 10.1002/adma.202301784https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202301784
5. AM： 具有水分散特性的导电聚合物纳米颗粒形成导电水凝胶
导电水凝胶是一种很有前途的具有混合离子电子传导的材料，可将活体组织（离子信号传输）与医疗设备（电子信号传输）连接起来。除了信号转导，水凝胶形状因子还可将潮湿和柔软的生物环境与干燥和坚硬的电子环境连接起来。这类水凝胶的合成需要具有高电子传导性和与常见的水性水凝胶制剂/树脂相容性的可扩展的生物相容性填料。尽管碳纳米材料（石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管）的加工合成方法发展迅速，但依旧缺乏满足上述应用要求的填料。西北大学Jonathan Rivnay报道了具有可分散性质的酸结晶PEDOT:PSS纳米颗粒（ncrys-PEDOTX），其通过简单且可扩展的非溶剂诱导相分离（NIPS）方法处理商业产品PEDOT:PPS，而无需复杂的仪器。1）此类颗粒的电导率高达410 S cm−1，与其他常见的导电填料相比，其表现出显著的分散性，能够在不添加添加剂或表面活性剂的情况下，以相对较高的负载量均匀地掺入不同的生物材料水溶液中。2）ncrys-PEDOTX颗粒的水分散性还允许在无需超声处理或表面活性剂优化的情况下简单地掺入用于微立体光刻的树脂中；因此可以印刷具有精细特征（<150μm）的复杂生物医学结构。ncrys-PEDOTX颗粒克服了传统导电填料的挑战，为软有机生物电子材料提供了一个可扩展、生物相容、即插即用的平台。
Joshua Tropp, et al. Conducting Polymer Nanoparticles with Intrinsic Aqueous Dispersibility for Conductive Hydrogels. Adv Mater.. 2023DOI：10.1002/adma.202306691https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202306691
6. Angew：用于高效氧还原的S-K+/多巴胺K-N4构型阻挡钾单原子电催化剂
目前，单原子催化剂的研究主要集中在过渡金属原子作为活性中心。S主族金属元素由于其离域的S/p带，通常被认为是催化惰性的。近日，内蒙古大学武利民教授，Qin Wang，复旦大学Jiangwei Zhang首次报道了一种具有K-N4构型的S嵌段SACs(K-N-C)，它在碱性条件下表现出良好的氧还原反应活性和稳定性。1）具体地说，半波电位(E1/2)高达0.908 V，在10,000次循环后，E1/2的变化可以忽略不计。此外，K-N-C电池在锌空气电池中提供了158.1 mW cm-2的卓越功率密度和高达420小时的卓越耐用性。2）密度泛函理论(DFT)模拟表明，K-N-C具有双功能活性的K和C位，可以优化ORR反应中间体的自由能，调整反应的决定步骤。晶体轨道哈密顿布居结果表明，K的S轨道对中间体的吸附起主要作用，这与过渡金属中的d轨道不同。本工作对高ORR活性的S嵌段SACs的合理设计和催化机理研究具有重要的指导意义。
Niankun Guo, et al, S-Block Potassium Single-atom Electrocatalyst with K-N4 Configuration Derived from K+/Polydopamine for Efficient Oxygen Reduction, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202312409DOI: 10.1002/anie.202312409https://doi.org/10.1002/anie.202312409
7. Angew：通过可溶性苝二酰亚胺/氮化碳 S 型异质结对木质素模型进行高效光催化裂解
3，4，9，10-二苯四甲酸二酸酐(PDI)是目前最好的n型有机半导体材料之一，是理想的木素光催化解聚催化剂。然而，PdI的电荷局域效应和过强的分子间聚集倾向导致了电子-空穴(e-−h+)的快速复合，从而限制了光催化性能。近日，长安大学Yuliang Li采用溶剂挥发-沉积法制备了聚碳氮化物/倍半硅氧烷多面体低聚倍半硅氧烷PdI(p-CN/P-PdI)异质结光催化剂，用于木质素−-O-4模型中C-β-C键的选择性断裂。1）基于材料表征结果，多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)和SSCHEM异质结的协同作用维持了合适的聚集域，实现了更好的太阳能利用率、更快的电荷转移效率和更大的氧化还原容量。2）值得注意的是，3%的p-CN/P-PDI异质结构的裂解转化率显著提高，分别是多面体低聚倍半硅氧烷修饰的PDI(POSS-PDI)和聚碳氮化物(p-CN)的16.42倍和2.57倍。
Xiaotong Xu, et al, Efficient Photocatalytic Cleavage of Lignin Models by a Soluble Perylene Diimide/Carbon Nitride S-Scheme Heterojunction, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202309066DOI: 10.1002/anie.202309066https://doi.org/10.1002/anie.202309066
8. Angew：水溶性纳米笼内光催化末端C-C偶联反应
开发在复杂有机合成中以高选择性直接激活 C-H 键以形成 C-C 键的方法一直是化学界面临的主要挑战。最近的研究表明，弱极化 C-H 键的光活化可以在阳离子水溶性纳米笼内通过可见光介导的主客体电荷转移（CT）化学进行。近日，塔塔基础研究所Jyotishman Dasgupta证明了 C-C 偶联反应可以在水介质中使用可见光进行。1）将客体分子嵌入超分子腔内可以轻松形成 CT 态，该态可以被光激发以在客体分子上产生瞬态中间体，例如自由基阳离子和中性自由基。2）借助瞬态吸收光谱，研究人员跟踪了 1-3 ps 内的 ET 步长和 10-100 ps 内的 PT 步长及其独特的光谱特征。3）最后，这些光生自由基具有纳秒寿命，与另一个伙伴结合形成二聚体产物。据所知，该研究是第一份报告，其中报告了 PA 衍生物中间体的光学特征以及格拉泽偶联反应的光化学等效物的详细机制。4）由于 Pd 中心对反应介质没有直接作用，因此概念上可以设计新的空腔来进行完全无金属的 C-C 偶联反应，这在工业规模上具有潜在的用途。
Debojyoti Roy, et al, Photocatalytic Terminal C-C Coupling Reaction Inside Water Soluble Nanocages, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202312500DOI: 10.1002/anie.202312500https://doi.org/10.1002/anie.202312500
9. AEM：MgSc2Se4 是镁离子固体电解质吗？
由于镁金属负极的高理论容量，镁电池作为下一代可持续能源存储解决方案具有广阔的前景。促进金属负极的无枝晶运行需要开发具有高镁离子电导率的固体电解质。虽然硫族尖晶石MgSc2Se4可能表现出高镁离子迁移率，但仍缺乏镁离子在短程运动之外传导的明确实验证据。近日，李比希大学Jürgen Janek通过两种独立的电化学方法证实了MgSc2Se4中的镁离子传输：镁金属的电化学沉积和可逆的镁电镀/剥离循环。1）为了克服测量混合导电MgSc2Se4尖晶石离子电导率的困难，在对称转移池中采用纯离子导电夹层。这种方法有效地抑制了电子传输，从而可以准确表征离子电导率。2）实验结果证实了MgSc2Se4中镁离子传输的低迁移势垒（386±24）meV，并证明了这是已报道的无机镁固体电解质中室温下最好的性能之一。这些发现为探索其他混合镁离子导体打开了新的大门，并强调了镁硫族尖晶石作为一类有前途的镁固体电解质的潜力。
Clarissa Glaser, et al, To be or not to be – Is MgSc2Se4 a Mg-Ion Solid Electrolyte? Adv. Energy Mater. 2023, 2301980DOI: 10.1002/aenm.202301980https://doi.org/10.1002/aenm.202301980
10. AEM：纳米锥表面改性促进碱水快速裂解气泡脱附
堵塞活性催化部位，阻碍离子和电解液的扩散，限制了最大电流密度。此外，大气泡的脱落也会破坏电极的表面层。在这里，加州大学Yat Li，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室Cheng Zhu通过用镍纳米锥纳米结构修饰镍电极表面，将表面转变为水下超疏氧，展示了促进气泡脱离的一般策略。1）模拟和实验数据表明，与未改性的镍箔相比，纳米锥改性镍箔中的气泡分离所需的时间要短得多。2）因此，这些气泡也具有较小的脱离尺寸和较小的气泡合并机会。纳米锥修饰电极，包括镍箔、泡沫镍和3D打印镍晶格，在1000 mA cm−2时，与原始电极相比，过电位都有很大程度的降低。3）用两个纳米锥形修饰镍晶格电极组装的电解槽在≈90 0 mA cm−2下测试100 h后，性能保持在95%以上。表面NC结构也得到了很好的保存。这些发现提供了一个激动人心的简单策略来增强气泡脱离，从而提高高速AWS的电极活性。
Qiu Ren, et al, Nanocone-Modified Surface Facilitates Gas Bubble Detachment for High-Rate Alkaline Water Splitting, Adv. Energy Mater. 2023, 2302073DOI: 10.1002/aenm.202302073https://doi.org/10.1002/aenm.202302073
11. AFM综述： 透明质酸水凝胶的生物医学应用
透明质酸（HA）是一种极具吸引力的阴离子多糖聚合物，具有固有的药理学性质和多功能的化学修饰基团。由于其保水能力、生物相容性、生物降解性、分化簇44靶向性和高度可设计性，HA水凝胶已成为一种新兴的生物材料，在化学修饰和水凝胶形式方面表现出定制性能。东南大学赵远锦、Jinglin Wang和中科院温州研究院Yunru Yu综述了具有不同分子量和功能修饰的HA衍生物。1）研究综述了可获得纳米凝胶、纳米纤维、微粒、微针贴片、可注射水凝胶和支架形式的定制水凝胶的各种制备方法。2）此外，作者还重点介绍了这些定制的HA水凝胶在抗菌、抗炎、伤口愈合、癌症治疗、再生医学、牛皮癣治疗、诊断等方面的生物医学应用。最后，作者还展望了此类材料的潜力和前景，以激发进一步的研究，旨在加速产品从研究到临床的转化。
Zhiqiang Luo, et al. Tailoring Hyaluronic Acid Hydrogels for Biomedical Applications. AFM. 2023DOI：10.1002/adfm.202306554https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202306554
12. Nano Letters：用于视觉交互和环境警告的自主电致发光纺织品
视觉交互是一种很有前景的信息外化表达和传递策略，在可穿戴发光纺织品中具有广泛的应用前景。实现自主发光显示和对环境刺激的动态光响应很有吸引力，但很少引起注意。在此，青岛大学Fengqiang Sun，Hang Wang，Lijun Qu，Mingwei Tian提出了一种基于交流电致发光纤维的液体响应结构，并展示了具有高集成度和个性化图案的导电液体桥接电致发光织物。1）令人印象深刻的是，开发的电致发光纤维和纺织品可以对水、甘油、乙醇和氯化钠溶液做出灵敏的响应和高稳定性。2）最终的电致发光纺织品表现出149.08 cd m−2 的优异发光性能。在概念验证中，研究人员制作了雨感雨伞、发光运动服和液体响应手套，以演示水检测、视觉交互和环境警报。这项工作提出的纺织品型可视化响应策略可能为ACEL设备在视觉交互领域的应用开辟新的途径。
Ganghua Li, et al, Autonomous Electroluminescent Textile for Visual Interaction and Environmental Warning, Nano Lett., 2023DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c01653https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01653
