1. Nature Materials：利用增材制造优化甲烷氧化偶联的分级膜/催化剂体系
与传统的反应体系相比，膜/催化剂体系在甲烷氧化偶联中的优势在于，其可以通过膜将氧引入催化位点，从而可以避免O2（g）的寄生气相反应，进而导致产物选择性降低。然而，膜/催化剂系统的设计和制造受到化学转化率低、成本高以及低性能的阻碍。在这里，密西根大学Suljo Linic通过开发一种基于相转化的双层增材制造工艺来解决这些问题，以设计、制造和优化用于甲烷氧化偶联的中空纤维膜/催化剂系统。1) 作者将BaCe0.8Gd0.2O3–δ作为催化剂层和分离层来证明该方法的可靠性。通过使用该制造方法，作者可以共同设计膜厚度和催化剂表面积，使通过膜的氧气输送通量和催化剂层中的甲烷活化率相互匹配。2) 作者发现，这种“速率匹配”对于最大限度地提高性能至关重要，因为膜/催化剂系统在相同条件下的性能大大超过了传统的反应器设计。
James Wortman, et al. Optimizing hierarchical membrane/catalyst systems for oxidative coupling of methane using additive manufacturing. Nature Materials 2023DOI: 10.1038/s41563-023-01687-xhttps://doi.org/10.1038/s41563-023-01687-x
2. Nature Materials：过渡金属二硫族化合物层的热诱导原子重构成完全相称的结构
二维层之间的扭曲角是决定其界面性质的关键参数，如莫尔激子和界面铁电性。为了在基础研究和各种应用中更好地控制这些特性，科研工作者已经做出了相当大的努力来操纵扭转角。然而，由于机械限制，在实现晶体取向的完美排列方面仍然存在挑战。在这里，首尔大学Gwan-Hyoung Lee通过封装退火将随机堆叠的过渡金属二硫族化合物多层热诱导原子重建为具有零扭转角的完全相称的异质结构。1) 作者使用化学气相沉积的过渡金属二硫族化合物选择性形成具有无缝横向结的R型和H型完全相称相。即使在室温下，由于其具有对齐动量坐标的相称结构，所产生的完全相称相也表现出层间激子的强光致发光增强特性。2) 该工作不仅展示了一种制造具有R型和H型构型的零扭曲二维双层的方法，还为研究其未探索的性质提供了一个平台。
Ji-Hwan Baek, et al. Thermally induced atomic reconstruction into fully commensurate structures of transition metal dichalcogenide layers. Nature Materials 2023DOI: 10.1038/s41563-023-01690-2https://doi.org/10.1038/s41563-023-01690-2
3. Nature Catalysis：通过结合热效应和非热效应在等离子体催化中实现最大的整体光增强
等离子体光催化是一种极具潜力的光物质转化方法。然而，目前的大多数研究都集中在理解热效应和非热效应的相对重要性上，而对它们的协同效应的研究较少。在这里，杜克大学Liu Jie提出了一个成为整体光效的概念，以捕捉这些光效对反应的综合影响。1) 通过改变催化剂层的厚度，作者分离了热贡献和非热贡献，并对它们进行了优化，以实现最大的光增强。作者展示了使用二氧化钛负载的铑纳米颗粒上的二氧化碳加氢反应作为模型反应系统的方法。2) 此外，它在设计具有加热和光照最佳组合的催化剂体系方面显示出巨大潜力，特别是在宽带光照（如阳光）的情况下，其可以在等离子体催化中实现最经济的光物质转化。
Zhijia Geng, et al. Achieving maximum overall light enhancement in plasmonic catalysis by combining thermal and non-thermal effects. Nature Catalysis 2023DOI: 10.1038/s41929-023-01045-9https://doi.org/10.1038/s41929-023-01045-9
4. Nature Synthesis：二元纳米晶体超晶格的结晶与短程引力的相关性
二元纳米晶体超晶格（BNSL）的合成使光致发光和磁性等正交物理特性能够有针对性地集成到单个超结构中，为多功能材料打开了广阔的设计空间。然而，对BNSL的形成机制仍知之甚少，这限制了对超晶格结构和性质的预测。在这里，宾夕法尼亚大学Christopher B. Murray、密歇根大学Sharon C. Glotzer结合原位散射和分子模拟来阐明两种常见的BNSL（AlB2和NaZn13）通过乳液模板的自组装。1) 自组装实验表明，BNSL在最终二元相形成之前没有中间结构，这表明它们的形成是通过经典成核进行的。作者通过模拟发现，尽管AlB2和NaZn13的形成通常归因于熵，但它们的自组装与具有短程粒子间吸引力的纳米晶体最为一致，该发现可以加速BNSL中的成核动力学。2) 作者还在模拟中发现了均匀的经典成核，这证实了上述实验结果。这些结果在实验和理论之间建立了可靠的对应关系，为BNSL的预测铺平了道路。
Emanuele Marino, et al. Crystallization of binary nanocrystal superlattices and the relevance of short-range attraction. Nature Synthesis 2023DOI: 10.1038/s44160-023-00407-2https://doi.org/10.1038/s44160-023-00407-2
5. Nature Commun.：利用氧化铁纳米酶稳定氟化亚锡以靶向杀伤生物膜和协同预防口腔疾病
尽管氟化物已被广泛用作抗龋剂，但龋齿仍然是由口腔生物膜引起的最常见的人类疾病之一。最近，FDA批准的一种纳米氧化铁颗粒(ferumoxytol，Fer)可通过催化激活过氧化氢来杀灭和降解导致龋病的生物膜。然而，Fer并不能干扰牙釉质酸脱矿。宾夕法尼亚大学David P. Cormode和Hyun Koo发现当Fer与氟化亚锡(SnF2)联合使用时，可以产生比单独使用更为有效的抑制生物膜积累和牙釉质损伤的效果。1）研究发现，在没有任何添加剂的情况下，当SnF2与Fer混合在水溶液中时，SnF2的稳定性得到了显著的提高，Fer的催化活性也会同时被增强。2）实验结果表明，联合使用Fer和SnF2能够在体内有效地控制龋齿（即使在低4倍的浓度条件下），并且不会对宿主组织或口腔微生物组产生不良影响。综上所述，该研究证明了使用FDA批准的药物不仅能够实现协同治疗作用，也可以简便有效地稳定SnF2，从而在预防口腔疾病的同时减少氟暴露。
Yue Huang. et al. Iron oxide nanozymes stabilize stannous fluoride for targeted biofilm killing and synergistic oral disease prevention. Nature Communications. 2023https://www.nature.com/articles/s41467-023-41687-8
6. Joule：氢键促进二甲基铵萃取用于稳定高效的CsPbI3太阳能电池
无机铯铅三碘化钙钛矿在光伏应用中具有巨大潜力。目前，制备高质量的β或γ相CsPbI3薄膜在很大程度上依赖于DMAPbI3（二甲基铵[DMA]）或“HPbI3”辅助结晶方法，不幸的是，这会产生DMAPbI3-残留，并降低光伏性能和稳定性。中国科学院化学研究所Hu Jinsong开发了一种通用的氢键促进DMA提取方法来制备高质量的γ-CsPbI3薄膜。1) 理论和实验证据表明，聚丙烯酸（PAA）与DMAPbI3之间形成的氢键降低了DMA逸出能垒，这不仅提前了DMAPbI3-的分解过程，而且加速了CsPbI3-的结晶动力学，产生了没有任何DMAPbI3残留物痕迹的无针孔CsPbI3膜以及延长的制造湿度（高达80%的相对湿度[RH]）和温度窗口。2) 由于其具有环境友好的结晶动力学，使得具有无掺杂剂的聚（3-己基噻吩）（P3HT）的CsPbI3太阳能电池具有20.25%的高效率以及优异的湿度和操作稳定性。
Ming-Hua Li, et al. Hydrogen-bonding-facilitated dimethylammonium extraction for stable and efficient CsPbI3 solar cells with environmentally benign processing. Joule 2023DOI: 10.1016/j.joule.2023.09.009https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.09.009
7. Chem：手性自由基中心不对称诱导对映选择性自由基N-杂双环化的新模式
人们越来越多地致力于利用氨基自由基作为构建含氮有机化合物的通用中间体。近日，波士顿学院X. Peter Zhang通过金属自由基催化（MRC）研究了N-烯丙基氨磺酰基叠氮化物的对映选择性自由基N-杂双环化反应。1) 在温和条件下，基于Co（II）的催化体系在不需要氧化剂的情况下，均溶活化具有不同电子和空间性质的有机叠氮化物，并进行不对称自由基N-杂双环化，从而以优异的产率，高的非对映选择性和对映选择性，立体选择性地构建手性[3.1.0]-双环氨磺酰基氮丙啶。2) 作者发现，使用新一代D2对称手性桥接酰胺基卟啉配体HuPhyrin，并适当改变烷基桥长度，可以决定基于Co（II）的MRC的反应性和选择性。作者进行了实验和计算研究，揭示了由对映面选择性自由基加成（RA）和立体特异性自由基取代（RS）组成的不对称诱导模式的机理。
Hao Xu, et al. New mode of asymmetric induction for enantioselective radical N-heterobicyclization via kinetically stable chiral radical center. Chem 2023DOI: 10.1016/j.chempr.2023.09.010https://doi.org/10.1016/j.chempr.2023.09.010
8. Angew：超荧光单发色团型BODIPY-四嗪系列探针用于双色生物正交成像
在过去的几十年里，利用四氮(Tz)作为荧光猝灭剂和生物正交反应组合的荧光探针得到了广泛的研究。首尔国立大学Seung Bum Park利用单发色团设计策略合成了一系列适用于生物正交细胞成像的硼-二吡咯甲基(BODIPY)-Tz探针。1）BODIPY-Tz探针具有优异的双环[6.1.0]壬炔(BCN)选择性荧光性，其在包括远红外区域在内的广泛发射波长范围内能够实现3到4倍的荧光增强。此外，研究者也证明了BODIPY-Tz探针能够用于对细胞器进行生物正交荧光成像，且无需洗涤步骤。研究发现，芳香化哒嗪部分是产生BCN选择性荧光行为的源头。2）在水介质中，反式环辛烯(TCO)加合物的荧光会通过光诱导电子转移(PeT)过程而被猝灭。当暴露于疏水介质后，BODIPY-Tz-TCO的淬灭荧光会发生显著恢复，并且与对应的BODIPY-Tz-BCN相比，其发射波长也会产生明显的深色位移。综上所述，该研究首次利用单一的BODIPY-Tz探针实现了双色生物正交细胞成像。
Dahham Kim. et al. Ultrafluorogenic Monochromophore-Type BODIPY-Tetrazine Series for Dual-Color Bioorthogonal Imaging with a Single Probe. Angewandte Chemie International Edition. 2023DOI: 10.1002/anie.202310665https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202310665
9. Angew：可激活的近红外荧光探针用于肺转移瘤的精准检测
准确检测肺转移瘤对于更好地制定治疗方案和改善肿瘤预后而言具有重要意义，但如何实现这一目标也是临床实践面临的一大严峻挑战。有鉴于此，西安电子科技大学王忠良教授提出了一种全新的策略，即通过将近红外(NIR)染料IR780和磷酸钙(CaP)进行组装，以开发一种可由pH激活的近红外(NIR)荧光纳米探针（肺转移示踪剂，PMT）。1）实验通过精细调节组装过程中的分子间相互作用、染料掺杂量以及探针的合成条件，使得PMT的荧光能够被肿瘤酸性触发的解组装精准调控。研究发现，实验构建的PMT9探针可以将微妙的pH变化有效转化为明显的荧光信号，从而产生高的荧光ON/OFF对比，并显著降低背景信号。2）基于这些良好的特性，PMT9探针不仅能够在原位肺癌模型中准确识别肿瘤部位，也可以在小鼠模型中检测肺转移灶，且具有优异的信号背景比(signal-to-background ratio，SBR)。综上所述，该研究开发了一种能够将传统染料IR780在活体成像中的缺点转化为优势的独特策略，有望进一步拓展荧光探针在肺部相关肿瘤病变成像中的应用。
Qian Jia. et al. An Activatable Near-Infrared Fluorescent Probe for Precise Detection of the Pulmonary Metastatic Tumors: A Traditional Molecule Having a Stunning Turn. Angewandte Chemie International Edition. 2023DOI: 10.1002/anie.202313420https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202313420
10. AM：利用生物正交树枝状纳米探针进行呼吸活检以揭示系统性免疫血栓的形成及其解决途径
免疫血栓形成是一种对炎症依赖的凝血级联激活过程，会导致小血管内形成微血栓，其不仅是COVID-19的并发症之一，也是造成呼吸衰竭的主要原因。由于其大小和播散性等因素，目前微血栓仍无法被有效检测。有鉴于此，哈佛医学院Ali Hafezi-Moghadam设计了对呼出气体中的挥发性报告子进行无创检测，以评估系统性免疫血栓形成的策略。1）含有高负载凝血酶敏感性底物的树枝状纳米探针会被凝血酶选择性裂解，从而释放合成的生物正交挥发性有机化合物(VOC)。实验通过气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS)对呼出气活检中的VOC进行定量分析，以实时地评估全身性免疫血栓形成。基于MS的快速、灵敏的检测技术可以进一步改进对VOC的检测。研究发现，呼出气中VOC的量会随着微血管炎症和血管内纤维蛋白沉积的消退而减少。2）通过将凝血酶敏感性肽与对甲氨基酚衍生物进行结合，实验开发了一种新型的凝血酶敏感性荧光纳米探针，并将其用于对活性生长血栓中的凝血酶活性进行可视化成像。实验结果表明，该探针能够有效检测体内的凝血酶活性。综上所述，该研究开发的新方法有助于实现对糖尿病并发症、弥散性血管内凝血和COVID-19等疾病的免疫血栓形成的准确诊断。
Yuanlin Zhang. et al. Breath Biopsy Reveals Systemic Immunothrombosis and Its Resolution through Bioorthogonal Dendritic Nanoprobes. Advanced Materials. 2023DOI: 10.1002/adma.202304903https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202304903
