1. PNAS: 决定蛋白质的远程电子输运的是卟啉环而不是金属离子
蛋白质间的电子传递（ET）是在许多生物过程的基础，如光合作用和有氧呼吸。通常认为蛋白质间的电子传递可达数纳米，然而最近的发现表明，电子传递可达微米量级。近日，以色列理工学院的Nadav Amdursky教授等深入探究了蛋白质远程电子输运的本质，理解了其中的决定性因素。该研究为后续理解与血红素远程电子输运过程有关的生命过程提供了基础。1）深入探究了蛋白质远程电子输运的本质，理解了其中的决定性因素。2）选择生物学相关的原卟啉分子作为电子介质。与自然系统中只有含铁的原卟啉（即血红素）作为电子介质不同的是，该研究所使用的是具有不同金属中心或缺少金属中心的卟啉。3）研究发现，金属氧化还原中心在远程电子输运过程中不起作用，仅仅只由卟啉分子的共轭主链介导。
生物医药学术QQ群：1033214008Yuval Agam, et al. The porphyrin ring rather than the metal ion dictates long-range electron transport across proteins suggesting coherence-assisted mechanism. PNAS (2020).DOI: 10.1073/pnas.2008741117https://doi.org/10.1073/pnas.2008741117
2. Joule: 空气中制备高效CsPbI3太阳能电池
三碘化铯铅（CsPbI3）具有理想的带隙，不需要为Si串联太阳能电池使用混合卤化物，并且由于其无机成分而具有较高的热稳定性。但是，CsPbI3的功率转换效率（PCE）低于带隙相同的有机阳离子基卤化物钙钛矿的功率转换效率。决定CsPbI3 PCE的主要因素是其在基底上的薄膜的表面形态和缺陷钝化。韩国蔚山国立科技大学(UNIST)Sang Il Seok等人开发出了一种空气中制备的高效器件的方法。1）首先，通过控制结晶过程的中间阶段，依次滴加甲基氯化铵（MACl）溶液（SDMS），以获得高度均匀且无孔洞的薄膜。然后在环境空气中使用碘化辛基铵表面钝化。2） SDMS加速了CsPbI3钙钛矿层的结晶过程，进而形成了均匀且致密的表面，几乎没有孔洞。因此，研究人员制造了具有出色PCE（20.37％）的CsPbI3基钙钛矿太阳能电池。此外，钙钛矿薄膜中残留的Cl离子的存在改善了CsPbI3的稳定性。研究人员认为，这些改善钙钛矿表面形态和长期稳定性的策略将来可广泛用于基于CsPbI3的PSC和硅串联太阳能电池的构建。
光电器件学术QQ群：474948391So Me Yoon, et al. Surface Engineering of Ambient-Air-Processed Cesium Lead Triiodide Layers for Efficient Solar Cells, Joule, 2020.DOI: 10.1016/j.joule.2020.11.020https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435120305663
3. JACS：水系Zn金属电池的溶剂化结构设计
水系Zn电池具有成本低、能量密度高等优点，是一种很有前途的大规模储能装置。然而，其寿命受到水分解和锌枝晶生长的严重限制。近日，马里兰大学王春生教授报道了通过在ZnCl2−H2O中加入二甲基亚砜（DMSO），成功抑制了稀水电解液中的水还原反应和Zn枝晶生长。1）由于DMSO的Gutmann供体数（29.8）比H2O （18）高，使得DMSO取代了H2O在ZN2+中的溶剂化鞘层。DMSO与Zn2+的优先溶剂化和强的H2O−DMSO相互作用抑制了溶剂化H2O的分解。此外，溶剂化DMSO的分解还形成了Zn12(SO4)3Cl3(OH)15·5H2O、ZnSO3和富ZnS固体电解质界面(SEI)，阻止了Zn枝晶的形成，进一步抑制了水的分解。2）实验结果显示，ZnCl2−H2O−DMSO电解液使Zn||Ti半电池中的Zn负极在400次循环（400h）下实现了99.5%的高平均库仑效率。此外，低容量比（2：1）的Zn||MnO2全电池具有212 Wh/kg的高能量密度（基于正极和负极），以及在8 C下，500次循环的容量保持率达到95.3%。
电池学术QQ群：924176072Longsheng Cao, et al, Solvation Structure Design for Aqueous Zn Metal Batteries, J. Am. Chem. Soc, 2020DOI: 10.1021/jacs.0c09794https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c09794
4. JACS: 用静电给有机液体充电
在许多重要的应用中，水相液体可以通过多种有效的方法充电。然而，对于有机液体而言，特别是绝缘的非极性有机液体，由于其导电性低，因而不能有效地进行充电。因此，基于带电有机液体的应用还没有得到突破性的发展。有鉴于此，新加坡国立大学的Siowling Soh教授等发展了一种将静态电荷混合到液体中的策略，成功给有机液体，包括非极性有机液体充电。该方法简单通用，电荷量和极性可灵活调节，为开发新的应用提供了新机会。1）发展了一种将静态电荷混合到液体中的策略，成功给有机液体，包括非极性有机液体充电。分析表明，带电粒子是分子离子态，混合后存在于有机液体中。3）通过将液体单体与静电荷混合聚合，首次制备了嵌在本体基体中的带电荷粒子。与典型的表面带电粒子相比，这种新型的块状带电粒子的电荷是稳定的和持久的。4）首次将静电和磁性纳米粒子混合到液体单体中，制备出同时具有体电荷和体磁性的粒子。
Kang Hui Lim, et al. Charging Organic Liquids by Static Charge. JACS. 2020.DOI: 10.1021/jacs.0c06000https://doi.org/10.1021/jacs.0c06000
5. JACS: 电子耦合的2D聚合物/MoS2异质结构
电子耦合二维异质结构中出现的量子现象是下一代光学、电子和量子信息应用的核心。通过优化耦合异质结构的电子带隙可以成功控制这种现象，通过制备二维聚合物为此提供了一条极具潜力的途径。然而，利用制备二位聚合物的思想来制造电子耦合二维异质结构仍然是一个严峻的挑战。有鉴于此，加州大学伯克利分校的Feng Wang教授等报告了电子耦合半导体2的聚合物/2D过渡金属二硫化物异质结构的合理设计和优化合成，成功实现了将高结晶度的2D聚合物薄膜直接剥落到几纳米，并首次对2D聚合物/MoS2异质结的厚度依赖性进行了研究。1）通过合理设计和优化合成，制备了电子耦合半导体2的聚合物/2D过渡金属二硫化物异质结构。除此之外，成功实现了将高结晶度的2D聚合物薄膜直接剥落到几纳米。2）首次对2D聚合物/MoS2异质结的厚度依赖性进行了研究。通过对2D聚合物层的控制成功揭示了超薄片中2D聚合物光致发光增强了两个数量级，以及2D聚合物/MoS2异质结构中超快激发态动力学的厚度依赖性调制机制。3）该研究结果加深了对2D聚合物电子结构的认识，并提出通过调节2D聚合物杂化异质结构可以实现控制量子现象。
二维材料学术QQ群：1049353403Halleh B. Balch, et al. Electronically Coupled 2D Polymer/MoS2 Heterostructures. J. Am. Chem. Soc. (2020).DOI: 10.1021/jacs.0c10151https://doi.org/10.1021/jacs.0c10151
6. JACS：锆金属有机骨架的结构多样性及其对有毒化学品吸附的影响
金属有机骨架（MOFs）是由无机金属节点和有机连接物通过配位键构成的一类高度结晶的多孔材料。在过去的十年里，MOFs因其在气体储存和分离、催化、光收集和化学传感等方面的潜在应用而引起了人们的极大关注。通过无机和有机构建块的组合，MOFs在原子水平上具有无限的可定制性，从而在MOFs中产生了多种结构和功能。网状化学已经应用于设计和构建具有各种不同拓扑结构的MOFs。在拓扑结构上，可以通过巧妙地组装金属构件和有机连接体来设计MOF的有序结构。作为MOFs的一个新兴子类，Zr基MOFs由于其在恶劣条件下的鲁棒性而引起了人们的极大兴趣。近日，美国西北大学Omar K. Farha报道了选择H4TCPB-Br2（1,4-二溴-2,3,5,6-四(4-羧基苯基)苯）作为典型的四位羧酸盐连接子，系统地研究了在合成过程中使用的溶剂和调节剂如何影响Zr-MOF的拓扑结构。溶剂和调节剂的种类和用量不同，而Zr4+/H4TCPB-Br2/溶剂（0.04 mmol/0.01 mmol/2 mL）和反应温度/时间（120 °C/24 h）的用量都保持不变。1）研究发现，调节反应条件可以同时调节连接体的构象和Zr6节点的连接性，进而得到四种结构Zr基 MOFs：一种新的拓扑(NU-500)，she (NU-600)，scu (NU-906)以及 csq (NU-1008)。重要的是，研究人员合成了 (4，4，4，5)互联骨架的第一个5连接的Zr6节点，NU-500。2）研究人员随后进行了详细的结构分析，以揭示这些MOFs的结构和拓扑之间的关系，并阐明了柔性接头在通过不同程度的接头变形获得不同结构中所起的关键作用。3）由于存在从微孔到分级微孔和中孔的各种孔结构，所合成的Zr基 MOFs在干燥和潮湿条件下对正己烷的吸附和对2-氯乙基乙基硫醚（CEES）的动态吸附表现出截然不同的特性。
多孔材料学术QQ群：813094255Yongwei Chen, et al, Structural Diversity of Zirconium Metal−Organic Frameworks and Effect on Adsorption of Toxic Chemicals, J. Am. Chem. Soc., 2020DOI: 10.1021/jacs.0c10400https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c10400
7. JACS：大立体位阻Ru实现对简单烯烃交叉复分解
加州大学洛杉矶分校K. N. Houk、加州理工学院Robert H. Grubbs等报道通过环金属化Ru/大体积N杂环卡宾催化体系实现丙烯酰胺和端基烯烃之间的高效Z-选择性交叉复分解反应，首次在该反应中实现了极高的反应立体选择性，通过该方法能够方便的得到cis结构Michael受体分子，该反应动力学选择性通过新戊酸酯阴离子配体实现，作者通过DFT计算考察了该反应中的选择性来源。1）反应优化。以N-苄基烯丙酰胺（1a）、2倍量十二烯（2a）作为反应物，加入1.2 mol % Ru催化剂在室温中THF溶剂中反应，通过调控Ru催化剂的结构，优化了该反应中的选择性。具体调节了Ru催化剂中N杂卡宾上修饰的芳香基团，当N杂卡宾配体中邻位修饰两个二乙基甲基修饰的苯基，该反应中的交叉偶联反应选择性能够达到80 %。2）通过酸-碱中和策略避免了难度较高的基于盐复分解反应，实现了以往难以构建的具有较高位阻效应的Ru催化剂，该催化剂中通过块体Dipep（二乙基甲基修饰的苯基）边臂、新戊酸酯双齿阳离子的协同作用，首次实现了端基酰胺和简单烯烃的复分解反应。
Yan Xu, et al, Efficient Z‑Selective Olefin-Acrylamide Cross-Metathesis Enabled by terically Demanding Cyclometalated Ruthenium Catalysts, J. Am. Chem. Soc. 2020DOI: 10.1021/jacs.0c11334https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c11334
8. JACS：光黄素光催化生物共轭技术修饰多肽巯甲基C-H键
生物共轭（Bioconjugation）技术通过创新性的将生物学、药物进行结合，构建了新型生物分子种类，选择性的对残基进行生物共轭修饰能够扩展生物共轭技术的应用范围，有鉴于此，普林斯顿大学David W. C. MacMillan等报道了一种位点选择性的甲硫氨酸（methionine）生物共轭方法。1）反应优化。以四肽VMFP（1）、10倍量乙烯叉丙二酸二异质（2）作为反应物，加入10 mol % 光黄素（3）作为光催化剂，在pH 7.4 PBS溶液中和40 W 440 nm LED光照条件中进行光催化反应，将VMFP底物分子中的甲硫基C-H键活化，修饰乙基丙二酸二乙酯。2）反应机理。通过光激发光黄素（lumiflavin）从而产生开壳层中间体物种，通过这种还原电位门控（reduction-potential-gated strategy）实现了基于经典亲核反应的共轭方法无法实现的对一些残基反应和修饰，展示了优异的活性和普适应。进一步的，作者将这种方法用于对大量蛋白修饰，此外将其应用于生物有效载荷。
光催化学术QQ群：927909706Junyong Kim, et al, Site-Selective Functionalization of Methionine Residues via Photoredox Catalysis, J. Am. Chem. Soc. 2020DOI: 10.1021/jacs.0c09926https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c09926
9. JACS：烯基有机芳基膦C(sp2)-Ar σ-碳碳键切断反应机理
[1+2]环加成反应是一种经典的烯烃、亚磷烯亲电反应，郑州大学段征、魏东辉等报道了发现该反应会发生难以预料的C(sp2)-Ar选择性对烯烃的σ插入反应。从而发展了一种空间约束通过低配位亚磷烯促进化学选择性切断惰性C(sp2)-Ar的σ键的方法。1）反应情况。以P-环己二烯苯乙烯膦（1）作为反应物，在甲苯中于120 ℃中反应4~5 h，合成了修饰芳基和W(CO)5的膦哚（3）。作者通过在反应中加入6倍量吲哚，与反应中间体2H-膦哚反应，从而成功捕获了反应中间体物种。2）理论计算结果显示，该C-C键切断反应过程是能量上有优势的过程，其原因在于1,9-芳基移位过程中亲电重排过程没有应力较大的中间体参与。该过程包括高反应活性2H-磷哚中间体，作者对该中间体进行表征，验证了其存在。
Junjian Wang, et al, Cleavage of the Inert C(sp2)-Ar σ‑Bond of Alkenes by a Spatial Constrained Interaction with Phosphinidene, J. Am. Chem. Soc. 2020DOI: 10.1021/jacs.0c11195https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c11195
10. JACS：锂电池中Li10Ge1-xSnxP2S12离子扩散规律
改善固体电解质中离子导电性能的策略通常关注于通过修饰晶体结构、调控移动离子的数量，但是对于调控化学键作用强度的角度关注较少，目前，有研究者提出了固体电解质的诱导作用，通过调节固体电解质框架材料中的成键，调节移动离子的势能变化情况，从而改善离子导电性。但是目前对电解质诱导效应的直接证据仍然没有，这是因为对固体电解质中局部化学键相互作用表征变化的具体情况非常困难。有鉴于此，英国巴斯大学Benjamin J. Morgan、德国明斯特大学Wolfgang G. Zeier等报道了超离子锂离子Li10Ge1-xSnxP2S12固体电解质中的诱导效应，验证了通过Ge对Sn取代，弱化{Ge, Sn}-S化学键的相互作用，提高S2-离子的电荷密度，从而调控Li+离子的势能面，提高Li+离子的扩散能垒。
1）由于Sn的电负型低于Ge，导致Sn-S键较弱、极性更强。Sn-S中较高的极性导致S原子中电荷密度提高，因此Sn-S中的S附近有更强的Coulombic吸引作用，从而Sn-S中的S原子附近的Li+离子能够更加紧密的结合，通过S-Li之间的相互作用强度改变，Li扩散的势能面发生变化，从而Li10SnP2S12比Li10GeP2S12中Li的扩散垒势更高。导致在室温中的离子导电性降低，Li离子导电活化能增加。2）DFT计算结果显示，这种诱导效应通过Ge取代Sn修饰作用在材料中不含有电荷的条件中就能够很好的发生诱导效应，为固体电解质诱导效应的测试提供经验指导，提供了调控离子电导率的方案。
电池学术QQ群：924176072Sean P. Culver, et al, Evidence for a Solid-Electrolyte Inductive Effect in the Superionic Conductor Li10Ge1-xSnxP2S12, J. Am. Chem. Soc. 2020DOI: 10.1021/jacs.0c10735https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c10735
11. JACS：Ir配合物中的金属/配体的质子响应互变异构
宾夕法尼亚大学Karen I. Goldberg等报道了通过双质子化的双吡唑-吡啶基团（N(NNH)2），从IrI出发合成了八面体结构IrIII-H [HIr(κ3-N(NNH)(NN–))(CO)(tBuPy)]+ ([1-MH]+)金属有机配合物。该氢化物通过在金属结构中心上引入较高的电子密度，从而该位点的质子化在热力学过程中作为高活性位点。通过UV-Vis光谱表征[1-MH]+发现[tBuPy]和平面结构IrI [Ir(N(NNH)2)(CO)]+ ([2-LH]+)之间存在平衡。该金属/配体的质子互变异构较为罕见，因为通过外部配体(tBuPy)能进行控制该平衡。1）该平衡过程在IrIII-H的反应过程中起到非常关键的作用；在温和条件（即使在室温中都能够观测到）中，2倍量的[1-MH]+能释放一分子H2，同时Ir转化为IrII二聚体 [[Ir(N(NN–)(NNH))(CO)(tBuPy)]2]2+ ([7]2+)。2）反应机理研究结果显示，金属氢化物[1-MH]+互变异构是导致该双核化还原消除反应的原因，该过程中配体的切断非常容易进行，生成[2-LH]+。随后[2-LH]+和[1-MH]+反应生成H2和IrII二聚体[7]2+。3）金属氢化物和配体质子化物种之间的互变异构展示了一种低能量配体切断、打开配位需要的位点方案。从而实现了通过引入外部配体控制金属氢化物和配体质子化异构体之间的转变，为设计质子响应能力的配体提供经验和方案。
Jonathan L. Kuo, et al, Metal/Ligand Proton Tautomerism Facilitates Dinuclear H2 Reductive Elimination, J. Am. Chem. Soc. 2020DOI: 10.1021/jacs.0c10458https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c10458
12. JACS：笼-COF结构调控
南京理工大学张根等报道了一种动态的共价化学（DCC）的链接分子交换，从而首次实现了COF和笼之间的可控变化，该变化过程通过硼酸盐和亚胺键分别作为链接体实现。在实验中发现硼酸盐形成的笼结构、亚胺形成的COF结构是热力学能量最低的两种结构。本研究为有机结构中离散/聚合态的变化提供方法，扩展了多孔材料的种类，以及多孔结构材料中的化学变化。
1）以邻苯二酚修饰的三苯并三喹并苯（TBTQ）作为结构搭建单元，当TBTQ与对苯二硼酸（DP）反应，在THF中于室温中反应，构建了COF结构材料；当TBTQ与邻苯基二苯硼酸（TP）反应，在THF中于室温中反应，合成了笼结构材料。在室温中加入邻苯基二苯硼酸（TP），COF结构会进一步的转变为笼结构。2）以三甲酰基苯（TFB）作为反应物，在乙酸乙酯中于室温中与乙二胺（ED）反应，合成得到笼结构材料。三甲酰基苯作为反应物，在二氧六环/乙酸混合溶剂中于120 ℃中与对二苯胺（PD）反应，得到COF结构材料。室温中合成的笼结构材料通过与对苯二胺在120 ℃中的二氧六环/乙酸混合溶剂中反应，能够转化为COF结构。
多孔材料学术QQ群：813094255Zhen Shan, et al, Dynamic Transformation between Covalent Organic Frameworks and Discrete Organic Cages, J. Am. Chem. Soc. 2020DOI: 10.1021/jacs.0c11073https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c11073
