1. Chem. Soc. Rev.：从离散分子实体到聚合物材料的菊花链结构
菊花链结构是由共价连接到大环的轴的自互补螺纹形成的，其代表了一个特别的超分子和机械互锁（大）分子家族。斯特拉斯堡大学Nicolas Giuseppone、Emilie Moulin对从离散分子实体到聚合物材料的菊花链结构进行了综述研究。1) 作者讨论了它们的近代史、模块化化学结构以及获取它们的各种合成策略。作者还详细介绍了如何控制它们的内部滑动运动，以及它们在聚合物中的整合如何将这种运动放大到宏观尺度。2) 该综述表明，菊花链的特殊结构和动力学已经强烈影响了人工分子机器的研究，有助于从纳米可开关器件到机械活性软物质材料的发展。
Emilie Moulin, et al. Daisy chain architectures: from discrete molecular entities to polymer materials. Chem. Soc. Rev. 2023https://doi.org/10.1039/D3CS00619K
2. Nature Commun.：非水系室温钠硫电池插层型催化剂
常温钠硫（Na-S）电池是锂离子电池的潜在有吸引力的替代品，因为基于Na2S的质量和丰富的硫资源，其理论比能量高达1,274 Wh kg−1。然而，它们的实际可行性受到多硫化钠穿梭的阻碍。在这里，德克萨斯大学奥斯汀分校Arumugam Manthiram报道了一种通过将插层型催化剂 MoTe2 与转换型活性材料硫耦合来实现的插层转换混合正极材料。1）在石墨烯薄片上垂直生长的MoTe2纳米片提供了丰富的活性催化位点，进一步提高了硫氧化还原的催化活性。2）当用作复合正极并组装在具有过量Na的纽扣电池中时，基于S的质量的放电容量为1,081 mAh gs-1，在0.1 C倍率下350个循环中，每个循环的容量衰减率为0.05%在3.5 mg cm−2的高硫负载和电解质与硫的比率为7 μL mg−1的贫电解质条件下，实现了0.8至2.8 V的电压范围。3）研究人员基于原位同步加速器的操作 X 射线衍射和异位飞行时间二次离子质谱进一步揭示了对 MoTe2 电催化的基本理解。
He, J., Bhargav, A., Su, L. et al. Intercalation-type catalyst for non-aqueous room temperature sodium-sulfur batteries. Nat Commun 14, 6568 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-42383-3https://doi.org/10.1038/s41467-023-42383-3
3. Nature Commun：硼硅分子筛催化丙烷氧化脱氢机理研究
人们发现硼催化剂对丙烷氧化脱氢反应ODHP(oxidative dehydrogenation of propane)有优异的丙烯选择性，但是反应机理仍并不清楚。有鉴于此，北京大学徐冰君等报道发现蒸汽处理能够使B-MFI和B-BEA的骨架硼原子羟基化，从而增强两种分子筛的ODHP催化反应速率和反应动力学。1）作者发现丙烷脱氢催化反应催化活性、反应级数、反应活化能的改变归因于骨架硼原子羟基化转化，从[B(OSi≡)3]变为[B(OSi≡)3-x(OH…O(H)Si≡)x]，其中x=1,2,“…”表示氢键。2）DFT理论计算结果验证说明，羟基化的骨架硼位点能够稳定过氧羟基（hydroperoxyl）自由基中间体，从而有助于气相自由基反应的发生。气相自由基对反应的贡献导致硼硅分子筛催化剂的活化焓和熵之间具有线性变化规律。这项工作有助于理解硼催化剂的ODHP催化反应动力学。
Hao Tian, et al, Rationalizing kinetic behaviors of isolated boron sites catalyzed oxidative dehydrogenation of propane. Nat Commun 14, 6520 (2023)DOI: 10.1038/s41467-023-42403-2https://www.nature.com/articles/s41467-023-42403-2
4. JACS：用于成像和传感的优化红色吸收染料
罗丹明染料是开发各种荧光探针的优秀支架。罗丹明的一个关键特性是它们在无色内酯和荧光两性离子之间的平衡。调节内酯-两性离子平衡常数(KL-Z)可以优化特定生物应用的染料特性。在这里，霍华德休斯医学院Luke D. Lavis使用已知和新颖的有机化学来制备全面的罗丹明染料集合，以阐明控制KL−Z的结构-活性关系。1）研究发现助色取代基强烈影响内酯-两性离子平衡，为改进罗丹明染料的合理设计提供了路线图。2）供电子助色剂（例如久洛定）与氟化苯环协同作用，产生明亮的红移荧光团，用于活细胞单粒子追踪(SPT)和多色成像。3）N-芳基助色剂与氟化相结合产生红移福斯特共振能量转移(FRET)淬灭染料，可用于创建新的半合成指示剂，以使用荧光寿命成像显微镜(FLIM)检测cAMP。总之，这项工作扩展了可用于罗丹明合成的合成方法，生成了用于高级荧光成像实验的新试剂，并描述了将指导未来探针设计的结构-活性关系。
Jonathan B. Grimm, et al, Optimized Red-Absorbing Dyes for Imaging and Sensing, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c05273https://doi.org/10.1021/jacs.3c05273
5. JACS：用于脂肪酶包合的高结晶度三维介孔共价有机框架的网状合成
三维（3D）介孔共价有机框架（COF）的合成和应用仍有待开发。在此，南开大学Jiandong Pang，Yao Chen以苯胺作为调节剂，以高度结晶形式合成了两种具有stp拓扑的介孔3D COF。1）这些COF的化学成分通过傅里叶变换红外(FT-IR)和13C交叉偏振魔角旋转核磁共振(NMR)光谱得到证实。这些3D介孔COF具有高度结晶性，在水性和有机介质中均表现出永久的孔隙率和良好的化学稳定性。2）研究人员通过粉末X射线衍射（PXRD）、小角X射线散射和三维电子衍射（3DED）验证了COFHFPTP-TAE的空间群和晶胞参数。COFHFPTP-TAE适当的孔径有利于脂肪酶PS的包含，负载量为0.28 g g−1。3）脂肪酶⊂HFTPP-TAE（⊂指“包含在”）复合材料表现出高催化活性、良好的热稳定性和广泛的溶剂耐受性。具体来说，它可以高催化效率催化阿司匹林甲酯（AME）的醇解。HFPTP-TAE中的定向一维(1D)通道介孔可容纳脂肪酶，同时防止它们聚集，而1D通道壁上的窗口有利于分子扩散；因此，这种COF酶设计优于其无定形异构体、二维（2D）介孔COF、结晶度有限的3D介孔COF以及作为酶宿主的介孔二氧化硅。
Haoyu Liu, et al, Reticular Synthesis of Highly Crystalline Three-Dimensional Mesoporous Covalent−Organic Frameworks for Lipase Inclusion, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c07904https://doi.org/10.1021/jacs.3c07904
6. EES：在二元全聚合物太阳能电池中加入小分子受体抑制能量无序
基于无序材料的有机光伏电池遭受显著的能量损失，这限制了功率转换效率（PCE）。对于所有聚合物太阳能电池（PSC），链缠结导致的复杂共混形态将加剧这种情况。在这里，中国科学院侯剑辉、Yao Huifeng设计了一种基于二噻吩并[2,3-d:2′，3′-d′]苯并[1,2-b:4,5-b′]二噻吩和二噻吩并[3,2-f:2′，3'-h]喹喔啉单元的交替共聚物供体PDBQx-TCl，并研究了其在PSCs中的应用。1) 通过与聚合物受体PY-IT共混，该装置获得了16.8%的中等PCE。然后，作者将小分子受体BTA3-4F掺入PDBQx-TCl:PY-IT混合物中，它不仅调节了光吸收和排列能级，而且通过优化混合物形态抑制了能量无序。2) 结果，三元器件具有18.6%的优异PCE，这远高于二元全PSC。该工作表明，通过在二元全PSC中添加小分子来抑制能量无序是提高光伏性能的可行方法。
Ye Xu, et al. Suppression of energy disorder by incorporating a small-molecule acceptor into binary all-polymer solar cells. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE02700G
7. Angew：直接组装金属-多酚网络纳米粒子以实现生物医学应用
配位组装策略能够为开发先进材料以实现多种应用提供一种通用的方法。然而，目前将金属-有机网络组装成纳米粒子(NPs)的策略仍会面临使用有毒的有机溶剂、合成的有机配体引起的细胞毒性以及复杂的合成过程等挑战。有鉴于此，墨尔本大学Frank Caruso利用金属离子和多酚(即金属-多酚网络(MPN))，开发了一种在水溶液中直接将金属-有机网络组装成纳米粒子的方法，无需使用模板或种子试剂。1）通过改变组装条件，实验证明了缓冲液(如磷酸盐缓冲液)在控制纳米粒子形成和调控纳米粒子的理化性质(尺寸可从50 nm调到270 nm)等方面具有重要作用。实验结果表明，该方法能够利用天然多酚和多种金属离子构建MPN纳米粒子库。2）由于多酚与多种客体分子之间存在较强的亲和性，因此许多不同的功能物质（包括抗癌药物和具有不同分子量和等电点的蛋白质）都可以通过直接混合而无需表面修饰的方法被负载在纳米粒子内部，以实现多种应用(如生物催化和治疗药物递送)。综上所述，该研究不仅能够为探究金属-有机配合物组装成纳米粒子的机制提供新的见解，也设计了一种可用于制备具有所需性能的纳米材料的简单策略，其在多种生物技术领域中具有广阔的应用前景。
Wanjun Xu. et al. Direct Assembly of Metal-Phenolic Network Nanoparticles for Biomedical Applications. Angewandte Chemie International Edition. 2023DOI: 10.1002/anie.202312925https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202312925
8. AEM：调节相变和氧氧化还原实现稳定的高电压O3型阴极材料
O3型层状氧化物是一种极具潜力的钠离子电池正极材料。然而，其较差的循环稳定性阻碍了其实际应用，主要是由于有害的相变和不可逆的氧氧化还原，特别是在高压区域。浙江师范大学夏永姚、复旦大学Zhou Yongning提出了一种将Li+、Mg2+、Ca2+和Sb5+掺入O3-Na0.8Ni0.4Fe0.2Mn0.4O2阴极材料中的共掺杂策略。1) 新型Na0.8Ni0.3Fe0.2Mn0.3Li0.1Mg0.02Ca0.05Sb0.03O2（LMCS NFM）既抑制了4.1V以上的相变，又降低了各向异性应变。此外，由于Sb5+和“Li–O-空位”和“Mg–O-空位“构型的强大吸引力，作者观察到了受限但高度可逆的氧氧化还原。2) 该策略带来了优异的高压循环稳定性，并且可逆容量为130 mAh g−1，在4.2V下250次循环后容量保持率为85%，热失控风险和湿度敏感性较小，从而增加了O3型氧化物阴极实际应用的可能性。
Kai Zhang, et al. Regulating Phase Transition and Oxygen Redox to Achieve Stable High-Voltage O3-Type Cathode Materials for Sodium-Ion Batteries. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202302793https://doi.org/10.1002/aenm.202302793
9. AEM：碳基中间层的形态尺寸对锂金属阳极稳定性的影响
锂金属电池（LMB）具有高能量密度，有望成为未来的储能技术。然而，它们的应用受到了安全问题和循环寿命稳定性的阻碍，这是由Li枝晶的形成、固体电解质界面不稳定性和循环过程中的体积变化引起的。为了应对这些挑战，碳基材料已被用作修饰LMB中铜集电器表面的人工界面层。近日，西北工业大学Ai Wei综述研究了碳基中间层的形态尺寸对锂金属阳极稳定性的影响。1) 在多种碳基材料中，0D碳具有高比表面积，有利于提高锂离子的传输速率和确保电流均匀分布。1D碳结构形成了锂离子扩散的网络，而2D碳建立了保护层，减轻了副反应。3D碳结构促进了Li在其内腔中的沉积，有效控制了体积波动。2) 作者对碳基材料的每个维度如何有助于调节Li沉积进行了详细的探索。此外，作者还重点介绍了用于LMB的碳改性铜集电器发展中的持续挑战和潜在途径，旨在为无阳极锂金属电池的设计提供有效指导。
Wanqing Guan, et al. Impact of Morphological Dimensions in Carbon-Based Interlayers on Lithium Metal Anode Stabilization. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202302565https://doi.org/10.1002/aenm.202302565
10. AEM：有机共晶盐辅助极低健康状态富镍阴极的直接锂再生
目前，直接再生的概念因其对环境的影响最小、经济价值高和再生材料性能稳定而受到公众的广泛关注。在本研究中，湖北大学Liu Jianwen、深圳大学Wang Renheng提出了一种有机锂盐辅助共晶盐直接再生（OAER）策略，并将其用于在极低健康状态的富镍阴极（低SOH NCM）中补充锂。1) OAER方法利用了低共熔盐良好的固有特性；此外，有机锂盐的反应产生了氧化环境和空位。通过使用OAER，低SOH NCM能够被回收，使其容量从最初的46.8 mAh g−1到155.5 mAh g–1，100次循环后的容量保持率为95.6%。2) 此外，这种性能大大高于通过传统和纯共晶盐再生方法实现的性能，甚至略高于当前商业NCM材料。考虑到OAER方法的经济和环境效益，作者展示了低SOH NCM直接再生的潜力，并在工业应用中极具竞争力。Xue Liu, et al. Organic Eutectic Salts-Assisted Direct Lithium Regeneration for Extremely Low State of Health Ni-Rich Cathodes. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202302987https://doi.org/10.1002/aenm.202302987
11. ACS Nano：对鱼体内微/纳米塑料进行NIR-II可视化成像和定量示踪
微纳米塑料(MNP)是一种新兴污染物，广泛存在于水生环境中，并常会被水生生物摄入。然而，目前MNP的体内转运和行为仍然是未知的。有鉴于此，香港城市大学王文雄教授开发了近红外(NIR)聚集诱导发光(AIE)荧光团标记的微塑料(2微米)和纳米塑料(100纳米)，以作为MNP的模型。1）该模型基于具有近红外二区(NIR-II)强发射的NIR-AIE技术，能够克服商业荧光标记粒子检测中的自发荧光和观测伪影的干扰。由于其具有深层组织穿透性和非侵入性，因此该策略能够对MNP在个体中的积累和运输的动态过程进行NIR成像示踪。随后，研究者直接观察并定量了斑马鱼对微粒和纳米颗粒的摄取和净化过程。结果表明，MPs和NPs主要聚集在鱼类肠道中，且分布不均一。与NPs相比，MPs更倾向于在肠道的前部和中部聚集。2）此外，MPs和NPs均可在肠道的局部发生大量聚集，并可能会引起肠梗阻。在初始暴露期间，MNP的积累较为缓慢，随后会在肠道中快速、持续积累。基于这些动态积累和净化过程，实验开发了一个毒物代谢动力学(TK)模型来描述MNP的摄取和净化的动态变化情况。综上所述，该研究开发了一种基于NIR-AIE技术的MNP模型，能够为实现体内MNP的可视化、示踪和定量分析提供一个可靠的新技术。
Lanpeng Yang. et al. Near-Infrared-II In Vivo Visualization and Quantitative Tracking of Micro/Nanoplastics in Fish. ACS Nano. 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c07571https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c07571
12. ACS Nano：通过手性拉胀超材料的应变工程实现可拉伸应变传感器的全方位配置
机电接口在确定可拉伸应变传感器的性能方面起着关键作用。弹性体基底的固有机械特性阻碍了机电接口的有效调制，这限制了可拉伸应变传感器的进一步发展。近日，电子科技大学Taisong Pan，Yuan Lin，江西理工大学Tiedong Cheng展示了手性拉胀超材料（CAM）在可拉伸应变传感器的基底应变工程中的实现。1）该装置的基板被设计为核壳结构，其中CAM作为“机械核”来调节“弹性体壳”的变形。2）凭借手性网格布局的旋转对称几何形状，CAM 显示出各向同性拉胀效应，并且能够在不选择性施加应变方向的情况下调节变形。CAM刚度的调整使得基板的泊松比可从0.37到-0.25进行配置，从而使传感器的灵敏度全方位增强，高达53倍。在从 0 到 135° 变化的拉伸方向上捕获电阻变化对所施加应变的一致响应。3）通过跟踪活性材料层中的裂纹扩展，还讨论了利用 CAM 进行基底应变工程的机制。作为概念验证，研究人员展示了具有核壳设计的可拉伸应变传感器在生理监测和变形定位中的应用。由于CAM的调节作用，可以检测到径向脉搏、喉咙振动、关节运动、脸颊肿胀、颈部运动等小变形和大变形的生理信号。此外，展示了一种可实时识别跳跃位置和偏移方向的智能蹦床原型，用于体操训练。
Taiqi Hu, et al, Omnidirectional Configuration of Stretchable Strain Sensor Enabled by the Strain Engineering with Chiral Auxetic Metamaterial, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c08624https://doi.org/10.1021/acsnano.3c08624
