1. Nature Materials：扭曲三层石墨烯的角分辨输运非互易性和自发对称性破缺
自发对称破缺的识别和表征是理解强相关二维材料的核心。近日，布朗大学Li J. I. A.利用传输非互易性的角度分辨测量来研究扭曲三层石墨烯中的自发对称破坏。 1) 通过分析纵向和横向通道中非互易性的角度依赖性，作者能够识别与电子相关的对称轴。作者发现热循环和大电流偏置会导致镜像轴上的滞后旋转，从而实现旋转对称性的自发破坏。2) 此外，随着温度的降低，非互易性的开始与轨道铁磁性的出现相吻合。结合超导二极管效应的角度依赖性，该发现揭示了旋转和时间反转对称性破坏之间的直接联系。Naiyuan James Zhang, et al. Angle-resolved transport non-reciprocity and spontaneous symmetry breaking in twisted trilayer graphene. Nature Materials 2024DOI: 10.1038/s41563-024-01809-zhttps://doi.org/10.1038/s41563-024-01809-z2. Nature Nanotechnology：通过毛细管相互作用一步法制备液态镓纳米颗粒在柔性和可拉伸的弹性体基底中加入结构着色材料需要许多步骤，这些步骤会损害其可扩展性和经济可行性。近日，印度科学学院Tapajyoti Das Gupta通过毛细管相互作用一步法制备液态镓纳米颗粒。1) 作者报道了一种一步法制备嵌入聚二甲基硅氧烷基底中等离子体Ga纳米结构的方法，该基底对机械刺激具有可调的色度。该过程利用了基底的未交联寡聚链和通过热蒸发沉积Ga金属之间的毛细管相互作用。2) 通过调节聚二甲基硅氧烷中的低聚物含量，作者获得了一系列颜色。这种机械变色柔性基底对外部机械刺激表现出约80000次循环的可逆反应。 Renu Raman Sahu, et al. Single-step fabrication of liquid gallium nanoparticles via capillary interaction for dynamic structural colours. Nature Nanotechnology 2024DOI: 10.1038/s41565-024-01625-1https://doi.org/10.1038/s41565-024-01625-13. Nature Commun.：超薄、超轻的双尺度纤维网络具有高红外透射率，用于高性能、舒适和可持续的PM0.3过滤器高渗透性颗粒物（PM）可携带各种细菌、病毒和有毒物质，对公众健康构成严重威胁。然而，目前的呼吸器通常会牺牲其厚度和基重来实现高性能过滤，这不可避免地导致佩戴不适和原材料的大量消耗。福州大学Yuekun Lai和东华大学Xiaohong Qin等展示了一种简单而大规模的分裂电纺丝策略，以制备超薄、超轻和辐射冷却双尺度纤维膜，其红外透射率约为80%，用于高防护、舒适和可持续的空气过滤器。 1）通过定制抗菌表面活性剂触发的带电射流分裂，形成了由连续纳米纤维（44±12nm）和亚微米纤维（159±32nm）组成的双尺度纤维过滤器。它具有超低厚度（1.49微米）和基重（0.57g m−2）以及卓越的防护性能（约99.95%的PM0.3去除率、持久的抗菌能力）和低空气阻力、高散热性和透湿性的穿着舒适性。2）此外，与商用N95口罩相比，超轻过滤器可以节省97%以上的聚合物，从而使其具有可持续性和经济性。这项工作为设计先进和可持续的防护材料铺平了道路。Yang, Y., Li, X., Zhou, Z. et al. Ultrathin, ultralight dual-scale fibrous networks with high-infrared transmittance for high-performance, comfortable and sustainable PM0.3 filter. Nat Commun 15, 1586 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-45833-8https://doi.org/10.1038/s41467-024-45833-84. Nature Commun.：基于结晶多孔笼的智能无接触人机交互在最近的疫情的推动下，无接触技术的兴起改变了人机交互（HMI）。预测表明，无接触技术市场将大幅增长，到2026年将从2021年的136亿美元增长近两倍，达到376亿美元。阿卜杜拉国王科技大学Niveen M. Khashab等在这里展示了一种基于有机笼的湿度传感器，具有出色的湿度响应能力，为未来潜在的HMI系统中的高级无接触平台奠定了基础。1）这款笼式传感器具有超快的响应/恢复时间（1秒/3秒）和卓越的稳定性（超过800次循环），相对湿度（RH）变化范围为11%至95%。晶体结构的3D孔隙网络和笼内外丰富的吸水官能团协同作用，有助于实现卓越的湿度感应。2）为了展示多功能性，作者在智能无接触控制屏幕和无接触密码管理器中展示了这种笼子，展示了分子多孔材料在无接触HMI中经济高效且易于加工的应用。 Wang, J., Lin, W., Chen, Z. et al. Smart touchless human–machine interaction based on crystalline porous cages. Nat Commun 15, 1575 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-46071-8https://doi.org/10.1038/s41467-024-46071-85. Nature Commun.：木质素磺酸盐光固化室温磷光材料光固化室温磷光材料具有很大的实际应用潜力，但报道很少。东北林业大学Zhijun Chen和巴斯大学Tony D. James等使用木质素磺酸盐、丙烯酰胺和离子液体（1-乙基-3-甲基咪唑溴化物）的组合开发了光固化RTP材料（P-Lig）。1）采用这种设计，木质素磺酸盐同时充当RTP发色团和光引发剂。具体而言，离子液体中的木质素磺酸盐在紫外线照射下产生自由基以聚合丙烯酰胺。所得木质素磺酸盐自动限制在形成的交联基质中以提供RTP。因此，从P-Lig中封闭的木质素磺酸盐中观察到的RTP的发射寿命约为110毫秒。此外，能量转移发生在P-Lig和罗丹明B（RhB）之间，当P-Lig原位负载RhB（P-Lig/RhB）时触发红色余辉发射。2）作为潜在应用的演示，P-Lig和P-Lig/RhB被用作光固化RTP涂料和RTP油墨，用于制造3D材料和信息加密。Guo, H., Cao, M., Liu, R. et al. Photocured room temperature phosphorescent materials from lignosulfonate. Nat Commun 15, 1590 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-45622-3https://doi.org/10.1038/s41467-024-45622-36. Nature Commun.：直接原位观察金红石型二氧化钛（110）的不对称表面重构金红石型TiO 2（110）的重构具有重要意义，因为它深刻地影响了这种广泛应用于各种应用中的材料的表面化学和催化性质，从光催化到太阳能转换。浙江大学Yong Wang和Zhong-Kang Han等使用原位球面像差校正的扫描透射电子显微镜以原子分辨率直接观察了金红石TiO 2（110）-（1×2）的不对称表面重建。 1）密度泛函理论计算用于补充实验观察。我们的发现突出了小极化子之间的排斥静电相互作用（由中性氧原子去除后的过量电子形成）以及这些极化子引起的后续表面弛豫所发挥的关键作用。这些不对称结构的出现和消失可以通过调节氧分压来控制。2）这项研究对金红石型TiO 2（110）的表面重构提供了更深入的理解、预测和操作，对涉及金红石型材料的各种应用和技术进步具有重要意义。Yuan, W., Chen, B., Han, ZK. et al. Direct in-situ insights into the asymmetric surface reconstruction of rutile TiO2 (110). Nat Commun 15, 1616 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-46011-6https://doi.org/10.1038/s41467-024-46011-67. Nature Commun.：揭示Pt诱导的Ru在碱性氢氧化反应中的抗失活性质 尽管Ru对氢氧化反应具有优异的催化活性和成本优势，但在高阳极电位范围内的催化剂失活严重限制了其取代Pt基准催化剂的潜力。揭示钌的失活机制并相应制定保护策略仍然是一个巨大的挑战。鉴于此，来自中国科学技术大学化学系的Gongming Wang开发了具有优异抗失活特性的原子Pt功能Ru纳米粒子，同时使用先进的操作表征工具来探索Pt在抗失活中的潜在作用。1) 该研究表明，引入的Pt单原子有效地防止了Ru的氧化钝化，从而在催化过程中为关键的H*氧化释放保留了界面水网络；2) 此外，清楚地了解Ru和Pt在原子水平下诱导的反失活的失活性质，可以为合理设计用于氢氧化反应的稳定Ru基催化剂提供有价值的见解。Fang, Y., Wei, C., Bian, Z. et al. Unveiling the nature of Pt-induced anti-deactivation of Ru for alkaline hydrogen oxidation reaction. Nat. Commun. (2024).10.1038/s41467-024-45873-0https://doi.org/10.1038/s41467-024-45873-0
8. Chem：自调节芳香阳离子-π结合促进带正电荷的π电子分子的可控自组装
相同电荷π-电子分子的自组装产生独特的带电组装体，然而，相反电荷之间的静电吸引通常会导致逐个电荷组装，从而阻碍所需功能的表现。在此，西北工业大学Tian Wei、Mu Bin提出了一种自我调节的芳香阳离子-π结合策略来应对这一挑战。1) 该方法涉及一种自互补设计，其特征是控制自组装方向的双位点芳香阳离子-π结合相互作用，从而产生带正电的柱状组装体。所获得的柱状结构受到特定芳香阳离子-π结合模式中固有自调节过程的控制。2) 作者描述了从交替重叠到螺旋堆叠的转变，这最终产生了柱状多态性，包括具有可调柱内/柱间相关性的分子晶体和液晶。这些带电的柱状结构可用作高效的本征CO2还原光催化剂。 Zhelin Zhang, et al. Self-adjusted aromatic cation-π binding promotes controlled self-assembly of positively charged π-electronic molecules. Chem 2024DOI: 10.1016/j.chempr.2024.01.026https://doi.org/10.1016/j.chempr.2024.01.026
9. JACS：N-乙酰化半乳糖胺功能化的聚二硫化物偶联物用于实现具有器官/细胞选择性的生物制剂胞内递送
通过全身给药实现生物制剂（包括蛋白质和反义寡核苷酸(ASO)）在特定器官或细胞内的胞内递送是一项亟待攻克的难题。有鉴于此，北京大学吕华研究员利用N-乙酰化半乳糖胺(GalNAc)功能化、细胞穿透性聚二硫化物(PDSs)偶联物设计了一种能够在体外和体内将蛋白质和ASO递送到肝细胞的新方法。 1）含硫醇的载荷可通过聚集诱导聚合实现GalNAc功能化的硫辛酰胺单体的开环聚合，从而形成准均匀分散的位点特异性蛋白/ASO-PDS偶联物。研究发现，该偶联物的肝细胞选择性胞内递送功能是多种因素共同作用的结果。其中，GalNAc会首先与肝细胞上的ASGPR受体结合，从而导致细胞固定化。随后，在细胞表面发生的硫醇-二硫键交换能够促进细胞内化。2）实验结果表明，PDS骨架与细胞表面之间的紧密距离具有非常重要的作用，其能够决定硫醇-二硫键交换的成功，从而影响细胞穿透。综上所述，该研究构建的偶联物有望能够克服全身和细胞特异性生物大分子物质递送过程中遇到的多种生物障碍，从而为一系列设计靶向肝脏疾病的诊疗策略开辟了新的途径。Jianhua Lu. et al. Organ/Cell-Selective Intracellular Delivery of Biologics via N‑Acetylated Galactosamine-Functionalized Polydisulfide Conjugates. Journal of the American Chemical Society. 2024 DOI: 10.1021/jacs.3c11914https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c11914包括锌阳极的水性锌离子电池（AZIB）具有高安全性和高能量密度，是分布式和大规模储能的理想选择，因此其受到了广泛关注。与有机电池不同，AZIB在溶剂、电解质和隔膜方面需要不同的设计原则和制备策略，有时甚至相反。对于广泛用作稳定金属阳极的关键成分和用作高性能安全阴极材料的聚合物材料来说尤其如此。近日，松山湖材料实验室Wang Xin、东华大学Ju Anqi对用于水性锌离子电池的聚合物进行了综述研究。1) 作者讨论了AZIB中聚合物成分的明确组成和结构要求，重点是控制这些器件的稳定性、可逆性和容量的排他性分子结构-性质关系。聚合物的用途根据AZIB的主要结构分为五类：隔膜、添加剂、水凝胶电解质、涂层和电极材料。2) 作者综述并讨论了稳定AZIB的新型合成和制备技术在聚合物结构/性能相互作用方面的最新进展。最后，作者还提出了多功能聚合物在开发高性能AZIB方面的挑战和前景。 Ben Niu, et al. Polymers for Aqueous Zinc-Ion Batteries: From Fundamental to Applications Across Core Components. Adv. Energy Mater. 2024DOI: 10.1002/aenm.202303967https://doi.org/10.1002/aenm.202303967
