1.Nature Synthesis：酶催化-化学催化串联合成氨基酸非经典氨基酸对于合成天然产物、设计多肽和药物分子的结构非常重要，虽然非经典氨基酸受到广泛的引用，但是对于合成化学而言，非经典氨基酸分子的复杂结构是个非常大的挑战。有鉴于此，莱斯大学Hans Renata等发展了一种一锅化学-酶催化反应构筑含氮杂环结构且修饰多个官能团和不同环尺寸的非经典氨基酸。1）验证了一种混杂转氨酶能够将多种多样的二酮酸转化为α-氨基酸。在一锅反应过程中，二酮酸通过自发成环亚胺化和立体控制还原反应生成氮杂环氨基酸。通过这种反应方法构筑了超过25种氮杂环非经典氨基酸。2）这项工作通过混杂酶催化转氨化、通过金属催化加氢，在一锅反应体系通过串联催化反应合成氨基酸。这项研究展示了生物催化-化学催化的复合催化体系在构筑小分子中的重要作用。 Chao, TH., Wu, X., Fu, Y. et al. Harnessing transaminases to construct azacyclic non-canonical amino acids. Nat. Synth (2024). DOI: 10.1038/s44160-024-00514-8https://www.nature.com/articles/s44160-024-00514-82.Nature Synthesis：稀土碲化物半导体团簇的合成与结构原子结构精确的团簇对于理解块体材料的结构-性质关系非常重要，有鉴于此，南方科技大学郑智平教授、清华大学/南方科技大学李隽教授等报道组成为 [K(2,2,2-cryptand)]2[(μ5-Cp*RE)6(μ6-κ3:κ3:κ3-Te3)(μ-κ2:κ2-Te2)(μ3-η2:κ:κ1-Te2)(μ3-Te)3]的团簇，其中Cp*=五甲基环戊二烯基，RE= Y, Gd, Tb, Ho, Er。1）这些团簇材料是具有前景的稀土碲化物的前体，碲化物是具有热电、磁、半导体和电荷密度波等性质的量子材料。晶体学分析结果说明结构为6个稀土原子与三个碲配体（Te2-, Te22-, 以及未曾报道的Ti34-）组成的三角形反棱镜结构。2）DFT理论计算结果说明线性Ti34-的电子结构特点为3中心4电子化学键。UV-VIS-NIR光谱表征以及理论计算说明这些团簇是半导体性质，其能带结构与SiAs和GaAs类似。Ding, YS., Jiang, XL., Li, L. et al. Atomically precise semiconductor clusters of rare-earth tellurides. Nat. Synth (2024)DOI: 10.1038/s44160-024-00511-xhttps://www.nature.com/articles/s44160-024-00511-x3.Nature Communications：分子石墨烯纳米带的微光态发光碳纳米材料有望成为明亮高效的发射体，但结构无序、分子间相互作用和暗态的固有存在抑制了其光致发光。鉴于此，来自牛津大学的Robin J. Nicholas、Lapo Bogani、Bernd K. Sturdza等人研究出了具有原子精确边缘的合成石墨烯纳米带，该纳米带旨在抑制分子间相互作用，以在溶液和薄膜中表现出强烈的光致发光。1) 该研究证实，发现的高光谱分辨率揭示了来自带状物的径向呼吸状模式的强振子-电子耦合，并且，它们的凹边结构产生了谷间混合，使传统的暗态变亮，从而产生迄今为止未被发现的暮光状态；2) 此外，该研究表明，这些态与纳米带声子模式的耦合对吸收和发射的影响不同，这表明存在Herzberg–Teller和Franck–Condon耦合的复杂相互作用，同时，详细了解控制光学响应的基本电子过程将有助于通过间隙调谐和侧链功能化定制纳米碳光学器件的化学设计。 Sturdza, B.K., Kong, F., Yao, X. et al. Emissive brightening in molecular graphene nanoribbons by twilight states. Nat. Commun. (2024).DOI：10.1038/s41467-024-47139-1https://doi.org/10.1038/s41467-024-47139-1
4.Nature Communications：晶格氧在氢传感反应中的重要作用了解金属氧化物半导体的传感机制对开发高性能传感器至关重要。传统的传感机制只能识别空气中表面化学吸附氧的影响，而忽略了表面晶格氧。鉴于此，来自吉林大学的Guo-Dong Li、陆军医科大学的Qiuju Li和浙大宁波理工学院的Ruiqin Gao等人通过使用原位表征，研究证明了参与传感过程的表面化学吸附氧可以来自氧化物的晶格氧。 1) 该研究证实，通过进一步的密度泛函理论（DFT）计算证明，O的p带中心是调节晶格氧参与气敏反应的最新技术；2) 此外，该研究表明，基于实验数据和理论计算，通过研究发现与传统机制有根本不同的机制，同时表明晶格氧对材料的高响应值是有帮助的。Li, J., Si, W., Shi, L. et al. Essential role of lattice oxygen in hydrogen sensing reaction. Nat. Commun. (2024).DOI：10.1038/s41467-024-47078-x https://doi.org/10.1038/s41467-024-47078-x
5.JACS：多相铑单原子位催化剂实现化学选择性卡宾 N−H 键插入过渡金属催化的氮氢键卡宾插入反应已成为构建 C-N 键的稳健且通用的方法。虽然均相催化金属卡宾 N-H 插入已经取得了重大进展，但由于金属卡宾中间体的高亲电性，该领域化学选择性的控制仍然具有挑战性。近日，清华大学李亚栋院士，王定胜教授，华东理工大学赵杰，加州大学伯克利分校F. Dean Toste等人提出了一种合成铑单原子位点催化剂（RhSA）的有效策略，该催化剂包含一个被三个氮原子和一个掺杂在碳载体中的磷原子包围的铑原子。1）这种Rh-SA催化剂的催化剂负载量仅为0.15 mol%，对于各种苯胺和杂芳基胺与重氮酯的多相卡宾插入表现出优异的催化性能。2）重要的是，多相催化剂选择性地将带有多个亲核部分的苯胺衍生物转化为单个N-H插入异构体，而流行的均相Rh2(OAc)4催化剂则产生过度官能化副产物的混合物。此外，使用一组立体电子多样化的重氮酯获得了类似的 NH 键插入选择性，突出了这种多相催化方法的普遍适用性。3）基于密度泛函理论计算，Rh-SA催化剂的选择性归因于插入势垒和载体中磷原子辅助的加速质子转移。总的来说，这项对异质金属催化卡宾插入的研究强调了单原子位点催化作为有机合成中强大的补充工具的潜力。Yuanjun Chen, et al, Heterogeneous Rhodium Single-Atom-Site Catalyst Enables Chemoselective Carbene N−H Bond Insertion, J. Am. Chem. Soc., 2024DOI: 10.1021/jacs.4c01408https://doi.org/10.1021/jacs.4c014086.Joule：用于无阳极酸性质子电池的高可逆锡氧化还原化学无毒金属锡（Sn）具有高的氢过电位和环境友好性，可用于高性能的水性电池。然而，Sn在酸性电解质中的大颗粒尺寸和不规则的沉积形态显著降低了循环稳定性。在这里，浙江师范大学夏永姚、黄健航等人发现上述问题的内在根源是Sn/Sn2+在酸性电解质中的高交换电流密度，并提出了两种有效的解决方法（明胶添加剂和甲磺酸基电解质）。 1) 具有独特络合环境的甲磺酸基电解质不仅提高了沉积Sn的均匀性，而且抑制了析氢，赋予Sn/Sn2+ 99.95%的高平均库仑效率。组装的贫电解质无阳极有机/Sn电池可以在4000多次循环中发挥优异的稳定性。2) 此外，容量为23 mAh的放大无阳极电池持续了1000多次循环。该工作提供了提高锡循环稳定性的通用策略，并朝着实际应用迈出了重要一步。Zuhao Yu et.al Highly reversible tin redox chemistry for stable anode-free acidic proton battery Joule 2024DOI: 10.1016/j.joule.2024.03.007https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.03.007高能锂离子存储设备是电动汽车中的永恒追求。然而，现有的阳极材料难以实现快速充电反应。近日，中国海洋大学柳伟、金永成等人报道了一种新型扭曲氧化铁量子点，它含有大量的晶体缺陷和包裹在碳中的边缘位错。 1) 当用作阳极时，它实现了接近理论容量的六电子反应，并且具有优异的快速充电性能。即使以最快的充电速度，扭曲结构仍然可以在7秒内获得182mAh g–1，这远远超过所有的铁基阳极。2) 理论计算表明，优异的快速充电性能源于优化的离子吸附和降低的离子迁移能垒，从而确保电极在超大电流下仍能有效工作。这种促进作用通过非原位表征得到了进一步验证。此外，所构建的锂离子电容器还具有优异的能量/功率输出和稳定性。Hongguang Fan et.al Distorted Iron Oxide Quantum Dots with Unprecedented Fast-Charging Capability for High-Energy and High-Power Lithium Storage Adv. Energy Mater. 2024DOI: 10.1002/aenm.202400248https://doi.org/10.1002/aenm.202400248高熵材料具有优异的化学物理性质，因此在许多领域受到人们的关注。高熵材料的组成非常广泛，因此能够非常好的调控结构，以及有机会进行创新结构设计。最近高熵材料的光热转换能力受到人们的关注，而且高熵材料能够有效的利用非常宽的光谱区间（300-2500 nm）。高熵效应以及扩散滞后效应使得高熵材料具有热稳定性和化学稳定性，并且使得高熵材料可能成为替代传统光热材料的新型材料。有鉴于此，中国科学院兰州化物所高祥虎研究员等综述目前高熵光热材料的发展前景。1）对高熵光热材料的组成、结构、光吸收机理、光学性质之间的关系进行总结。此外，对高熵光热材料的重要发展情况进行总结，尤其是高熵材料对太阳能水蒸发、热管理、太阳能光电发电、生物医疗等领域的贡献。2）这篇综述总结讨论高熵光热材料的未来发展方向，而且总结展望了如何发展新型高熵光热材料以及拓展高熵光热材料的应用场景。Cheng-Yu He, Yang Li, Zhuo-Hao Zhou, Bao-Hua Liu, Xiang-Hu Gao, High-Entropy Photothermal Materials, Adv. Mater. 2024DOI: 10.1002/adma.202400920https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202400920
