1. Nature Commun.：原子级精确的超小铜簇，用于室温高度区域选择性脱氢偶联
三组分脱氢偶联反应是锻造新的C-N键和C-C键的重要而实用的方法。用单一催化体系实现高度一体化的脱氢偶联功能化仍然是一个巨大的挑战。在这里，郑州大学臧双全教授利用一个三齿的N-杂环卡宾配体合成了一个刚柔耦合的铜簇合物[Cu3(NHC)3(PF6)3](Cu3NC(NHC))。1）壳层配体赋予Cu3NC(NHC)双重属性，包括刚性和灵活性，以提高活性和稳定性。2）Cu3NC(NHC)用于催化两种高度一体化的脱氢偶联转化。机理研究和密度泛函理论表明，区域选择性的提高源于Cu3NC(NHC)催化剂独特的物理化学性质，以及Cu3NC(NHC)催化剂的低过渡态。这项工作突出了N-杂环卡宾在铜簇合物修饰中的重要性，为保护簇合物催化中心和增强催化性能提供了新的设计规则。
Jia, T., Li, YX., Ma, XH. et al. Atomically precise ultrasmall copper cluster for room-temperature highly regioselective dehydrogenative coupling. Nat Commun 14, 6877 (2023).https://doi.org/10.1038/s41467-023-42688-3
2. Nature Commun.：阐明 CO 氧化反应中 Au(111) 上 CoOx 薄膜的活性相
负载在可还原氧化物上的贵金属，如CoOx和TiOx，在许多化学反应中表现出优异的活性，但活性增加的原因尚不清楚。为了回答这个问题，劳伦斯伯克利国家实验室Miquel Salmeron研究了负载在Au(111)单晶表面上的CoOx薄膜作为CO氧化反应的模型。1）结果表明，随着反应物气相、CO/O2化学计量比和温度的变化，CoOx催化剂的化学和形貌重构存在三个反应区域。2）在低氧条件下，在中等温度下(≤)，部分氧化膜(CoOx<1)是有效的催化剂。相反，化学计量比的只含Co2+的CoO薄膜在CO存在的情况下形成碳酸盐，使反应在300℃以下中毒。3）在富氧条件下，形成更氧化的催化剂相(CoOx>1)，包含在宽温度范围内有效的Co3+物种。共振光电子能谱(ResPES)揭示了Co3+中心在催化CO氧化中的独特作用。此外，密度泛函理论(DFT)的计算为这些氧化物上的反应提供了更深入的途径和自由能垒。这项工作中的这些发现突显了催化剂的多功能性及其随着反应条件的变化而演变成不同的活性相，无论是拓扑上还是化学上，揭示了操作过程中催化剂结构的新范式。
Chen, H., Falling, L.J., Kersell, H. et al. Elucidating the active phases of CoOx films on Au(111) in the CO oxidation reaction. Nat Commun 14, 6889 (2023).https://doi.org/10.1038/s41467-023-42301-7
3. Nature Commun.：是什么决定了硬盐混合物形成软粘土样锂快离子导体的原因
软粘土类锂离子导体是实现全固态电池不可或缺的一部分，最近通过混合刚性盐合成了。在这里，通过计算和实验分析，加州大学伯克利分校Gerbrand Ceder阐明了如何从刚性盐的混合物中产生类似软粘土的材料。1）使用基于深度学习的原子间势能模型的分子动力学模拟，研究人员揭示了离子固体混合物中软粘土形成的微观特征。2）研究发现，能够在阴离子交换上形成分子固体单元的盐混合物，以及这种反应的缓慢动力学，是软粘土形成的关键。分子固体单元作为剪切相变区的位置，其固有的柔软性使低应力下的塑性成为可能。3）扩展的X射线吸收精细结构光谱证实了分子固体单元的形成。研究人员制定了从离子固体混合物中创建软粘土类材料的一般策略。
Gupta, S., Yang, X. & Ceder, G. What dictates soft clay-like lithium superionic conductor formation from rigid salts mixture. Nat Commun 14, 6884 (2023).https://doi.org/10.1038/s41467-023-42538-2
4. Nature Commun.：使用可分散和光活性多孔聚合物高效光催化生产过氧化氢
开发高效的人造光催化剂用于仿生光催化生产分子材料，包括药物和清洁能源载体，仍然是一个根本性和技术上必不可少的挑战。过氧化氢广泛应用于化学合成、医疗消毒、清洁能源等领域。然而，目前的工业生产，主要是通过蒽醌氧化，遭受着沉重的能源惩罚和有毒的副产品。在这里，四川大学Cheng Gu，福州大学Xiong Chen报道了具有良好的载流子传输特性的质子化诱导的可分散多孔聚合物高效光催化产生过氧化氢。1）在环境条件下，过氧化氢的产生速率达到了前所未有的23.7 mmol g-1 h-1，在450 nm处的表观量子效率为11.3%。2）联合模拟和光谱分析表明，在催化反应中心，自由载流子态和激子态的亚皮秒超快电子“局域化”是可分散多孔聚合物具有优异光催化性能的基础。
Wang, S., Xie, Z., Zhu, D. et al. Efficient photocatalytic production of hydrogen peroxide using dispersible and photoactive porous polymers. Nat Commun 14, 6891 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-42720-6
5. Nature Commun.：MoSe2/WSe2 异质双层中层间激子的局域化和相互作用
过渡金属二卤化物(TMD)异质双分子膜为探索独特的激子物理提供了一个通用的平台，通过TMD的组成和外部刺激的性质。在TMD异质双层膜中，层间激子(IXs)可以形成离域或局域态。然而，IX在不同类型的势垒中的定位，高激发区双激子的出现，以及势垒对双激子形成的影响，仍然是未知的。近日，查尔默斯理工大学Witlef Wieczorek，Hanlin Fang在MoSe2/WSe2异质双层膜中观察到了两种类型的势能陷阱，它们导致了IXs在不同温度下的发射行为显著不同。1）研究人员将这些陷阱的来源确定为局域缺陷态和TMD异质双层膜的莫尔势。2）此外，在较强的激发强度下，超线性发射行为表明出现了层间双激子，其形成在特定温度下达到峰值。3）研究工作阐明了形成局域和离域IX激子和双激子所需的不同激发和温度机制，从而有助于更好地理解和应用TMD异质结中丰富的激子物理。
Fang, H., Lin, Q., Zhang, Y. et al. Localization and interaction of interlayer excitons in MoSe2/WSe2 heterobilayers. Nat Commun 14, 6910 (2023).https://doi.org/10.1038/s41467-023-42710-8
6. Nature Commun.：具有可编程微观结构和性能的合金增材制造
在冶金学中，机械变形对于设计金属的微观结构和调整其机械性能是必不可少的。然而，这种做法不适用于通过增材制造(AM)生产的近净形状金属部件，因为它将不可避免地损害其精心设计的几何形状。在这项工作中，剑桥大学Matteo Seita展示了如何通过控制位错密度和热稳定性来规避这一限制，该合金是由激光粉床融合(LPBF)技术生产的。1）研究证明，通过控制合金的凝固组织，可以在不使用机械变形的情况下，在热处理时‘编程’再结晶。当使用特定部位时，改策略可以设计和创建复杂的微结构结构，将具有不同组织特征和性能的再结晶和非再结晶区域结合在一起。2）研究人员展示了这种异质性如何有助于获得比具有整体微结构的材料更好的性能。这项工作启发了AM设计具有人工工程微结构的高性能金属零件。
Gao, S., Li, Z., Van Petegem, S. et al. Additive manufacturing of alloys with programmable microstructure and properties. Nat Commun 14, 6752 (2023).https://doi.org/10.1038/s41467-023-42326-y
7. Nature Commun.：互变异构化配体催化苯酚的间位选择性C-H硼化反应
芳香族化合物的远程间位C-H官能化一直是化学合成中的一个具有挑战性的问题。在这里，桑杰·甘地医学研究生院Buddhadeb Chattopadhyay，南京大学Yong Liang报道了一种具有双齿吡啶-吡啶酮(PY-PYRI)配体骨架的Ir催化剂，它有效地催化了这种间位选择性的硼化反应。 1）研究人员证明所开发的概念可以用于在苯酚、含有生物活性的苯酚和药物分子的远程间位引入硼官能团，这是一个非同寻常的挑战。2）此外，研究人员还证明了该方法也可以用于吲哚类化合物的远程C6硼化反应，包括色氨酸，色氨酸是全合成绿豆生物碱和富米特莫尔京A生物碱的关键合成前体。3）这一催化概念的灵感来源于O-Si二次相互作用，通过几个更详细的控制实验和详细的计算研究表明，在Ir双(硼)络合物向Ir三(硼)络合物的转变过程中，发生了前所未有的Bpin位移，最终通过所设计的配体和导向硅烷基团之间的分散来控制远程间位选择性。
Guria, S., Hassan, M.M.M., Ma, J. et al. A tautomerized ligand enabled meta selective C–H borylation of phenol. Nat Commun 14, 6906 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-42310-6https://doi.org/10.1038/s41467-023-42310-6
8. Joule：解锁FeS2阴极的循环寿命
用于锂金属电池的转换型阴极由于其低成本和高能量密度而极具应用前景，然而他们的循环性能很差。近日，中国科学院物理研究所李泓、电子科技大学Wang Liping提出了一种界面工程策略，通过构建三维（3D）离子电子网络来克服这一挑战。1) 作者使用局部高浓度电解质（LHCE）制造了作为离子导体的阴极电解质界面（CEI）。此外，作者通过在活性材料表面应用功能性粘合剂和碳纳米管（CNTs）来构建耐用的电子网络。2) 在0.5 C和4mAh/cm2的电流速率下，FeS2阴极在700次循环后具有72.6%的容量保持率。该工作致力于构建稳定的离子电子网络，这是实现稳定性能的关键。
Zhendong Li, et al. Unlocking cycling longevity in micro-sized conversion-type FeS2 cathodes. Joule 2023DOI: 10.1016/j.joule.2023.10.003https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.10.003
9. JACS：压缩的金属纳米团簇晶体的共存、竞争隧道和跳跃电荷传输
由于超小的纳米尺寸，理解大约1纳米大小的金属颗粒之间的电荷传输是一个巨大挑战。但这在创新材料的发展中具有重要意义，因为这些材料可以替代传统的半导体，传统的半导体在大约10纳米厚度以下是绝缘的并且不稳定。近日，中科院固体物理所伍志鲲，Zhi Zeng，Nan Xia，重庆大学Qing Tang等研究了具有确定的成分和结构的原子精确的金纳米团簇，旨在建立导电性和颗粒间距之间的数学关系。1）通过使用高压原位电阻特性测试、同步辐射X射线衍射（XRD）和Murnaghan状态方程，作者实现了这一目标。基于这种精确的相关性，预测当颗粒间距减小到约3.6 Å时，Au25(SNap)18（SNap：1-萘硫酸酯）固体的导电性与体积银相当。2）此外，研究揭示了共存的、竞争性的隧道传输和非相干跳跃电荷传输机制，与先前报道的机制不同。3）引入具有共轭结构的配体、调节金属纳米团簇的结构以及使用高压技术，这些因素共同提高了导电性。因此，作者通过霍尔测量确定了电荷载体的类型。该研究为金纳米团簇固体中的电荷传输提供了宝贵的见解，代表了金属纳米团簇半导体研究的重要进展。
Shiyu Ji, et al. Coexistent, Competing Tunnelling, and Hopping Charge Transport in Compressed Metal Nanocluster Crystals. J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c07007https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c07007
10. Angew：可激活的近红外二区光声染料用于实现高对比度生物成像
光声成像是生物医学研究领域中非常重要的非侵入性成像技术之一。小分子近红外二区(NIR-II)PA染料结合成像数据能够提供全面深入的活体生理和病理信息。然而，由于NIR-II PA染料缺乏可调的光学基团，因此其通常会表现出“always-on”的特性，阻碍了其在体内的进一步应用。有鉴于此，广西大学林伟英教授和梨花女子大学Juyoung Yoon设计合成了一类新型染料GX，并将其作为可激活的NIR-II PA平台，其吸收/发射波长可达1082/1360 nm。1）研究发现，染料GX在NIR-II PA三维成像中具有较强的组织穿透深度和高分辨率，并且能够在NIR-II荧光(FL)成像中产生较高的信噪比。2）为了证明GX染料的适用性，实验设计了首个由一氧化碳(CO)活化的NIR-II PA探针GX-5-CO，并利用高对比度NIR-II PA和FL成像证明了高血压小鼠体内的CO水平会发生增强。综上所述，该研究构建的染料GX及其衍生物有望发展成为一类多功能的NIRII PA平台，以用于构建多种可激活的NIR-II PA探针，在生物医学领域具有非常广阔的应用前景。
Jiangfeng Li. et al. A Class of Activatable NIR-II Photoacoustic Dyes for High-Contrast Bioimaging. Angewandte Chemie International Edition. 2023DOI: 10.1002/anie.202312632 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202312632
11. Anal. Chem：耐酸的NIR-II Ag2Se量子点用于胃肠道成像
随着近红外二区(near-infrared II, NIR-II)荧光成像技术的发展，Ag2Se量子点(Ag2Se quantum dots, QDs)因其低毒性和窄带隙而发展成为极具应用前景的荧光标记物。尽管Ag2Se量子点具有用于胃肠道成像的潜力，但由于其在复杂的消化微环境中存在荧光消光和稳定性差等问题，因此其进一步的应用仍面临着重大的挑战。有鉴于此，南开大学刘安安教授和庞代文教授设计了一种利用谷胱甘肽(GSH)作为还原剂以在酸性条件下连续生产硒前体的新方法，从而实现了水分散性Ag2Se量子点的连续生长。1）实验成功合成了发射位于600~1100 nm的Ag2Se QDs。研究发现，合成的NIR-II Ag2Se QDs的富银表面会被致密的GSH钝化，从而使其具有优异的胶体稳定性、光稳定性和抗酸性。因此，该NIR-II Ag2Se量子点能够在胃酸中表现出显著的稳定性，从而使其能够通过NIR-II荧光成像实现对胃肠道蠕动的长期实时监测。2）与传统的基于钡餐的X射线成像相比，该NIR-II Ag2Se QDs也能够实现更加清晰的肠道精细结构可视化，宽度小至1.07 mm。综上所述，该研究设计的策略能够为制备抗酸纳米晶体提供新的借鉴，所合成的抗酸、低毒、高生物相容性NIR-II Ag2Se量子点在体内胃肠道成像和诊断胃肠道疾病等方面也具有广阔的前景。
Ling-Ling Yang. et al. Acid-Resistant Near-Infrared II Ag2Se Quantum Dots for Gastrointestinal Imaging. Analytical Chemistry. 2023DOI: 10.1021/acs.analchem.3c01967https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.3c01967
