1. Nature Nanotech.综述：纳米技术用于增强和保护农作物营养

当前，在可持续农业蓬勃发展的同时，已有多种纳米技术策略被用于提高作物产量来满足全球日益增长的对粮食、饲料和燃料的需求。美国奥克兰大学Melanie Kah团队和康涅狄格州农业试验站Jason C. White 团队合作介绍了纳米技术在增强和保护农作物营养这一领域的应用，并对来自于专利和一些未发布的性能数据进行了介绍。农业不仅是一个利润率较低的行业，而且还存在着许多的内在约束条件，包括现有的或者未来制定的法律法规以及公众的认知度和接受范围等。研究人员在综述中介绍了该领域未来研究的方向，旨在推动利用纳米技术帮助农业实现可靠持续的发展的研究。

Melanie Kah, Jason C. White, et al.Nano-enabled strategies to enhance crop nutrition and protection. NatureNanotechnology, 2019.

DOI: 10.1038/s41565-019-0439-5

https://www.nature.com/articles/s41565-019-0439-5

2. Nature Nanotech.：超薄金属态PtSe₂中的缺陷诱导和层调制磁性

缺陷在固体中普遍存在，并且经常引入原始材料中不存在的新特性。这些晶体缺陷提供的机会之一是外在诱导的远程磁性排序，这是理论研究的长期主题。固有的二维（2D）磁性材料因其独特的性质而受到越来越多的关注，其中包括依赖于层的磁性和电场调制。然而，将磁性吸引到其他非磁性2D材料中仍然是一个挑战。

洛桑联邦理工学院的Ahmet Avsar和AndrasKis团队研究了超薄PtSe₂晶体的磁传输特性，并显示出意想不到的磁性。研究表明，存在铁磁或反铁磁基态排序，这取决于这种超薄材料中的层数。施加~25 mT磁场时器件电阻的变化高达400 Ω，磁阻值为5％。理论计算表明，由Pt空位的存在引起的表面磁性和穿过PtSe₂的超薄膜的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）交换耦合是观察到的层依赖性磁性的原因。鉴于二维材料中存在这种不可避免的与生长有关的空位，该发现可以将二维铁磁体的范围扩大到原本会被忽视的材料中。

Ahmet Avsar, AlbertoCiarrocchi, Michele Pizzochero, Dmitrii Unuchek, Oleg V. Yazyev & AndrasKis. Defect induced, layer-modulated magnetism in ultrathin metallic PtSe₂. Nature Nanotechnology, 2019.

DOI: 10.1038/s41565-019-0467-1

https://www.nature.com/articles/s41565-019-0467-1

3. Nature Catal.：含N和不含N的碳催化剂上酸性ORR活性位点的鉴定

由于掺杂物或缺陷类型难以控制，且其在碳材料中的均质性，碳基无金属催化剂的活性位点一直是一个有争议的问题。近日，格里菲斯大学姚向东，凯斯西储大学戴黎明等多团队合作，报道了一种具有特定五边形碳缺陷(D-HOPG)的高定向热解石墨催化剂的活性位点的概念验证研究。

结果表明，可控氮掺杂可以选择性地产生特定的碳缺陷类型(本工作中为边缘五边形)。结果表明，可控N掺杂可以选择性地产生特定的碳缺陷类型(本工作中为边缘五边形)。工作-功能分析结合宏观和微观电化学性能测试表明，D-HOPG中的五边形缺陷是酸性ORR的主要活性位点，其活性甚至比掺N高取向热解石墨中的吡啶氮位点更为优越。该工作阐明了特定的碳缺陷相对于N掺杂物质的重要性，以及它们各自对所观察到的整体酸性ORR活性的贡献。

Yi Jia, Longzhou Zhang, Liming Dai,* XiangdongYao*, et al. Identification of active sites for acidic oxygen reduction oncarbon catalysts with and without nitrogen doping. Nature Catalysis, 2019.

DOI: 10.1038/s41929-019-0297-4

https://www.nature.com/articles/s41929-019-0297-4

4. Nature Catal.：合成气转化过程锌铬氧化物合金上阳离子的动态配位和催化选择性

金属氧化物合金(A_xB_yO_z)的成分(A B比)发生微小变化表现出截然不同的催化性能。近日，复旦大学刘智攀团队发现三元氧化锌铬(ZnCrO)催化剂在合成气(CO/H₂)转化过程中的活性和选择性强烈依赖于ZnCr比。作者构建了一个Zn-Cr-O热力学相图，揭示了稳定组成小岛（其中Zn: Cr: O = 6:6:16至3:8:16）的存在，其中氧化合金结晶成尖晶石相。将Zn:Cr比例由1:2改为1:1，形成氧空位的能力明显增强并从表面延伸到内部，这与之前的实验结果一致。这导致关键的四平面配位的Cr²⁺阳离子的存在，其显著影响合成气的转化活性和对甲醇的选择性。

Sicong Ma, Si-Da Huang, Zhi-Pan Liu. Dynamiccoordination of cations and catalytic selectivity on zinc–chromium oxide alloys during syngas conversion. Nature Catalysis, 2019.

DOI: 10.1038/s41929-019-0293-8

https://www.nature.com/articles/s41929-019-0293-8

5. Nature Catal.：电极表面积决定电化学CO转化为液体燃料选择性

利用可再生电力将CO/CO₂转化为液体产品被认为是可持续生产燃料和化学品的过程，但需要在电催化剂的理解、开发和设备集成方面取得进一步进展。电极的粗糙度因子通常被用来提高总生产率，但很少作为提高选择性的手段。近日，斯坦福大学Thomas F. Jaramillo，美国SLAC国家加速器实验室Christopher Hahn团队合作，发现增加铜电极的粗糙度因子可以在低过电位下电催化还原CO并选择性生成多碳含氧化合物，同时抑制碳氢化合物和氢气的生成。纳米Cu电极的电极电位为-0.23 V(相对于可逆氢电极)时，能够对多碳氧化合物实现几乎100%的选择性。该催化体系的成功实施，使CO的还原性能得到了很好的提高，并阐明了一条提高高功率转化电解槽中液体燃料能效的可行途径。

Lei Wang, Christopher Hahn,* Thomas F.Jaramillo*, et al. Electrochemically converting carbon monoxide to liquid fuelsby directing selectivity with electrode surface area. Nature Catalysis, 2019.

DOI: 10.1038/s41929-019-0301-z

https://www.nature.com/articles/s41929-019-0301-z

6. Nature Catal.：催化剂作为终点检测的颜色指示剂，使炔烃选择性加氢成为可能

炔烃的立体选择性半氢化转化为烯烃是一项重要而又具有挑战性的工作，主要是由于过度加氢会导致生成不需要的烷烃。因此，急需一个能够确定半氢化终点的标准来消除这种过度氢化。尽管利用颜色变化进行终点检测在分析化学中已经得到了广泛的应用，但该策略很少应用于有机催化转化中。有鉴于此，中国科学院上海有机化学研究所黄正研究员等人报道了一种铱络合物催化以乙醇为供氢剂的炔烃半氢化反应，得到了烯烃和乙酸乙酯。重要的是，过度还原和立体选择性的问题已经成功地解决了，由于催化剂状态改变而产生的颜色变化，从而准确地检测了反应的终点。该催化体系适用于具有多种官能团的炔类化合物，并已被证明在生物相关分子的合成中具有实用价值。

Yulei Wang, Zhidao Huang & ZhengHuang. Catalyst as colour indicator for endpoint detection to enableselective alkyne trans-hydrogenation with ethanol. Nature Catalysis, 2019.

DOI: 10.1038/s41929-019-0299-2

https://www.nature.com/articles/s41929-019-0299-2

7. Nature Catal.：在温和条件下，铁催化环氧化合物的区域选择性加氢制醇

环氧化合物的还原已被认为是利用金属氢化物还原剂合成醇类化合物的一种重要方法。然而，利用分子氢在均相条件下催化加氢的方法仍然缺乏。有鉴于此，德国罗斯托克大学Matthias Beller等人介绍了以脂肪族和芳香族环氧化合物为原料，在温和的条件下，选择性地合成初级醇的一般方法。环氧化合物加氢的关键是Fe(BF₄)_2.6H₂O/tetraphos催化剂体系的存在。与现有的利用贵金属催化剂的方法相比，该方法具有更广泛的底物范围。它的普遍性表现在各种天然产物的转化上，包括类固醇、萜类、倍半萜类和药物衍生物，并且在温和的条件下，实现醇的高产量。力学研究证实了该催化剂体系的独特特性，它对环氧化合物的Meinwald重排和羰基加氢反应均有活性。

Weiping Liu, Wu Li, Anke Spannenberg, KathrinJunge & Matthias Beller. Iron-catalysed regioselective hydrogenation ofterminal epoxides to alcohols under mild conditions. Nature Catalysis, 2019.

DOI: 10.1038/s41929-019-0286-7

https://www.nature.com/articles/s41929-019-0286-7

8. Nature Catal.：s-腺苷同型半胱氨酸作为甲基转移催化剂在生物催化甲基化反应中的应用

基于s -腺苷甲硫氨酸的甲基转移酶构成一个酶的大家族，可以催化复杂的天然产物的甲基化反应。这些酶对于化学酶的生产以及天然或人工化合物的多样化来说是非常有效的工具。尽管具有这种潜力，甲基转移酶的体外应用还是受到了限制，因为需要s -腺苷甲硫氨酸作为甲基供体。该试剂的化学复杂性、不稳定性、高成本和较差的原子经济性等问题，使体外甲基化反应无法成为天然产物研究的理想方案，同时不具备工艺开发的可行性。有鉴于此，巴塞尔大学Florian P. Seebeck等人证明了C-、N-、O -特异性甲基转移酶可以与卤化物甲基转移酶结合，形成只需要催化浓度的s -腺苷甲硫氨酸的酶级联，并利用碘甲烷作为甲基供体。

Cangsong Liao & Florian P.Seebeck. S-adenosylhomocysteine as a methyl transfer catalyst inbiocatalytic methylation reactions. Nature Catalysis, 2019.

DOI: 10.1038/s41929-019-0300-0

https://www.nature.com/articles/s41929-019-0300-0

9. Chem：二价Mn掺杂的二维钙钛矿缺陷工程

低维钙钛矿由于具有很高的激发结合能而被认为是良好的发光应用的候选者。然而，单层二维钙钛矿由于受到陷阱辅助复合的强烈限制而发光率低，这严重阻碍了其在电致发光器件中的应用。

在本文中，意大利科技研究所的Petrozza等采用合成与缺陷工程策略克服了这些问题。他们采用金属掺杂（Mn ²⁺和Eu ³⁺）在二维钙钛矿NMA₂PBX₄（NMA=1-萘基甲基铵）中引入发光杂质。他们利用温度相关与时间分辨光谱证明了锰离子中心的能量转移对于发光效率的提升十分有效。这避免了光激发物质在低效复合通道中的缺失，增强了光致发光效应，从而在掺杂薄膜中实现了超过20%的量子产率。研究人员还将掺杂锰的NMA₂PBX₄使用在发光二极管器件中并发现Mn ²⁺⁴T₁→⁶A ₁跃迁中会产生电致发光。该研究结果展现了掺杂与缺陷工程在二维钙钛矿发光领域的巨大潜能。

DanieleCortecchia, Annamaria Petrozza et al. Defect Engineering in 2D Perovskite byMn(II) Doping for Light-Emitting Applications. Chem, 2019.

DOI:10.1016/j.chempr.2019.05.018

https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(19)30228-1?rss=yes#

10. JACS：11.8%量子产率！近红外到可见光的上转换的最高值

光子上转换采用半导体纳米晶体（NCs），是利用其大而可调谐吸收以收集近红外（NIR）的光，以及在单线态和三线态激发态之间的减少能量损失。加州大学河滨分校Ming L. Tang和埃默里大学Tianquan Lian报道了最高的QY（11.8％），通过提高PbS NC的质量，将NIR转换为黄色光子。这个QY是比商业化的前躯体制备的NC高2.6倍。瞬态吸收光谱学揭示了QY增强的两个原因：更长PbS NCs的内在激子寿命和三重态寿命更长。从PbS NC光吸收层转移到发光层,使得三重态激子具有更高效率，因此获得了更高的光子上转换QY。

Huang, Z. et al. Enhancednear-infrared-to-visible upconversion by synthetic control of PbS nanocrystaltriplet photosensitizers. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.9b03385

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.9b03385

11. Angew：光电子能谱分析阐明掺杂对硫醇保护的银团簇电子结构的影响

硫醇保护的银团簇是一类新型的化学修饰超分子，由于其独特的荧光等性质而受到人们的关注。杂原子掺杂是一种有效的调控和改善银团簇性能的方法。之前已经有报道用光谱学和伏安法研究单原子掺杂对银团簇电子结构的影响。

近日，东京大学Tsukuda团队利用气相光电子能谱(PES)研究了超原子轨道的能级如何以及为什么在掺杂后发生移动。作者选择的目标体系为[XAg₂₄(SPhMe₂)₁₈]^- (X= Ag, Au)和[YAg₂₄(SPhMe₂)₁₈]₂^- (Y= Pd, Pt)，它们具有相同的结构，包括二十面体核(X@Ag₁₂)⁵⁺ (X= Ag, Au)或(Y@Ag₁₂)⁴⁺ (Y =Pd, Pt)和外围6个双齿寡聚体Ag₂(SPhMe₂)^3-。[AuAg₂₄(SPhMe₂)₁₈]^-的PE谱与[Ag₂₅(SPhMe₂)₁₈]^-相似，而[YAg₂₄(SPhMe₂)₁₈]^-的PE谱相对于[Ag₂₅(SPhMe₂)₁₈]^-的PE谱向较低的结合能方向偏移了约1.4 eV，但谱线没有发生明显变化。这些结果及理论计算结果表明，Pt或Pd原子取代中心的X⁺原子使得(X@Ag₁₂)⁵⁺ (X = Ag, Au)核中的超原子轨道向上移动。

Kuenhee Kim, Tatsuya Tsukuda*, etal. Elucidating the Doping Effect on the Electronic Structure of Thiolate‐Protected Silver Superatoms by Photoelectron Spectroscopy. AngewandteChemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201901750

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201901750

12. Nano Lett.：自供给H⁺和加速O₂生成的仿生纳米酶用于治疗乏氧肿瘤

纳米酶作为一种模拟天然酶活性的人工酶，在肿瘤的诊断和治疗中受到了广泛的关注。设计开发仿生纳米酶往往需要更多地考虑复杂的肿瘤微环境，才能在体内实现更好的纳米酶活性。

中国药科大学孙敏捷团队和钱程根团队合作报道了一种将天然的葡萄糖氧化酶(GOx)与纳米酶二氧化锰(MnO₂)相结合以实现MnO₂和GOx酶活性的最大化的仿生混合纳米酶(rMGB)。在乏氧环境下，实验观察到MnO₂可以与内源性H₂O₂反应生成O₂，从而提高GOx进行饥饿治疗时的催化效率。同时，研究也证实了GOx会将葡萄糖氧化并生成葡萄糖酸，从而进一步提高MnO₂的催化效率。这种由肿瘤微环境触发的，MnO₂、O₂、GOx、H⁺组成的生物化学周期反应可以相互加速，从而实现自供给H⁺和生成O₂，进行增强的饥饿治疗并通过减轻肿瘤乏氧来提高光动力治疗中活性氧的生成效率。

Xue Yang, Cheng-Gen Qian, Min-Jie Sun, et al.Biomimetic Hybrid Nanozymes with Self-Supplied H⁺ andAccelerated O₂ Generation for Enhanced Starvation andPhotodynamic Therapy against Hypoxic Tumors. Nano Letters, 2019.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b00934

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b00934