1. Chem. Soc. Rev.：光电功能有机和无机材料中纳米约束的电子效应
当各种光学和电子活性材料，如共轭聚合物、钙钛矿、金属和金属氧化物被约束在纳米尺度上时，它们可以表现出与宏观尺度上观察到的显著不同的独特的纳米约束特性。尽管功能材料的可控纳米约束可以在不借助任何合成方法或额外的化学处理的情况下调节其电学性质，但有限的纳米约束组装方法和用于电子表征的分析工具不足仍然是开发新型光电材料和研究其调节性能面临的关键挑战。近日，韩国首尔大学Kookheon Char，高丽大学Jinhan Cho报道了根据光电材料（主要是共轭聚合物和钙钛矿）的纳米受限特性（从一维到三维几何结构），全面综述了纳米受限对光电材料（主要是共轭聚合物和钙钛矿）的电子效应。1）作者首先总结用于纳米受限的各种组装方法及其表征手段。尤其是纳米压印、转移印刷和逐层组装，为制备纳米限制态提供了一种方便、通用的方法。此外，还概述了利用扫描力显微镜（SFM）在不同操作模式下对纳米受限光电材料进行纳米尺度的电子分析。2）作者总结了通过不同的组装方法制备的受限特征如何提高材料的电学特性，从而改善器件性能。3）作者最后对实现高性能光电子器件的纳米受限策略的发展方向进行了简单的展望。
Jongkuk Ko, et al, Electronic effects of nano-confinement in functional organic and inorganic materials for optoelectronics, Chem. Soc. Rev., 2021https://doi.org/10.1039/d0cs01501f
2. Chem. Soc. Rev.：放射性标记的纳米材料用于医学成像和治疗
英国圣托马斯医院Rafael T. M. de Rosales对放射性标记的纳米材料在医学成像和治疗等领域中的应用进行了综述介绍。1）纳米材料为医学成像和治疗提供了独特的物理、化学和生物特性。在过去的二十年里,已有越来越多的纳米药物开始进行临床实践。为了促进纳米药物的临床转化，对其早期阶段的全身生物分布和药代动力学进行研究是非常重要的。已有研究表明，放射性标记的纳米材料可以通过敏感的临床成像技术，即正电子发射断层扫描(PET)和单光子发射计算机断层扫描(SPECT)进行全身的非侵入性体内示踪成像。此外，某些放射性核素的自身也具有治疗作用，可以实现基于放射性核素的疾病治疗。在开发用于PET/SPECT显像和放射性核素治疗的纳米材料的过程中，选择最合适的放射性标记方法和了解其局限性是至关重要的。对不同的放射性标记策略进行选择往往取决于使用的纳米材料和放射性核素的类型以及最终的应用途径。2）作者在文中对目前可用的不同放射性标记策略进行了综述，并介绍了它们各自的优缺点；同时，作者也对这一领域的发展前景进行了批判性的展望，旨在进一步推动实现纳米医药产品在体内成像或治疗领域中的临床转化。
生物医药学术QQ群：1033214008Juan Pellico. et al. Radiolabelling of nanomaterials for medical imaging and therapy. Chemical Society Reviews. 2021https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/cs/d0cs00384k#!divAbstract
3. Nature Chemistry：遥爪1,3-链状低聚环丁烯的铁催化合成和化学回收
闭环回收为通过可逆聚合物构建和解构消除塑料污染提供了机会。尽管已知化学回收聚合物的例子，但很少有人将其用于衍生自大量商品化烯烃单体的材料，而烯烃单体是普遍存在的塑料树脂的组成部分。有鉴于此，美国普林斯顿大学的Paul J. Chirik等研究人员，研制了铁催化合成和化学回收遥爪1,3-链状低聚环丁烯。1）研究人员描述一个[2 + 2]的1，3-丁二烯的环加成/ 低聚，生成从前未实现过的遥爪微观结构。2）这种材料耐热，具有由链尾端控制产生的有规立构片段。3）低聚环丁烷在用于合成它的吡啶（二亚胺）铁预催化剂存在下，暴露于真空中会导致低聚反应生成原始的丁二烯，这是一个罕见的闭环化学循环的例子，对衍生自商品烃原料的低聚材料进行循环利用。
Megan Mohadjer Beromi, et al. Iron-catalysed synthesis and chemical recycling of telechelic 1,3-enchained oligocyclobutanes. Nature Chemistry, 2021.DOI：10.1038/s41557-020-00614-whttps://www.nature.com/articles/s41557-020-00614-w
4. Matter：基于聚合物单Zn2+导体的高电压不对称金属-空气电池
不对称金属-空气电池（AMABs）具有较高的工作电压和能量密度。然而，离子选择性传输隔膜和贵金属电催化剂的需求阻碍了它们的应用。近日，为了有效解决上述问题，韩国汉阳大学Jung-Ho Lee，中科院上海高等研究院Zheng Jiang，东华大学李小鹏研究员开发了一种可以选择性传输Zn2+离子的聚丙烯腈（PAN）隔膜以及一种可以在具有挑战性的酸性介质中催化析氧反应（OERs）和氧还原反应（ORRs）的原子分散的Co电催化剂。1）与先前报道的输送Li+或Na+的固体电解质隔膜不同，PAN基固体聚合物电解质隔膜可以选择性、快速地传输Zn2+离子，同时抑制H+和OH-离子的穿梭。大量表征以及密度泛函理论（DFT）计算表明，独特的选择性Zn离子迁移行为源自PAN键结合的Zn2+离子的梯形结构，这增加了H+和OH-穿梭的离子迁移能垒。2）研究人员制备了一种由氮掺杂的碳纳米片负载的原子分散的Co电催化剂（Co/NS）。非原位电子显微镜和原位扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）研究显示，单原子Co位点可以在强酸中保持活性并催化ORR和OER。这种双功能Co电催化剂不仅可以降低成本，而且可以简化电池设计。
电池学术QQ群：924176072Chao Lin, et al, High-voltage asymmetric metal–air batteries based on polymeric single-Zn2+-ion conductor, Matter (2021),DOI: 10.1016/j.matt.2021.01.004https://doi.org/10.1016/j.matt.2021.01.004
5. JACS：锂离子溶剂化结构与电极电位温度系数的相关性
电化学电池电压或单个电极电位的温度系数（TCs）已被广泛用于研究锂（Li）离子电池的热安全性和正负极相变。然而，关于单电极电位TCs的根本作用却鲜为人知。近日，美国斯坦福大学崔屹教授，伊利诺伊大学芝加哥分校Anh T. Ngo报道了在锂沉积/嵌入过程中，锂离子去溶剂化过程伴随着相当大的熵变化，这对测量的Li/Li+电极电位TCs具有有很大的贡献。1）为了揭示这一现象，研究人员比较了一系列电解质配方中的Li/Li+电极电位TCs，在这些配方中，锂离子和溶剂分子之间的相互作用强度随溶剂和阴离子种类以及盐浓度的不同而不同。研究人员建立了电极电位TCs和锂离子溶剂化结构之间的联系，并通过从头算分子动力学模拟进一步验证了这种联系。2）Li/Li+电极电位TCs的测量提供了关于锂离子溶剂化环境有价值的见解，并且可作为未来锂离子/锂金属电池电解质的筛选工具。
电池学术QQ群：924176072Hansen Wang, et al, Correlating Li-Ion Solvation Structures and Electrode Potential Temperature Coefficients, J. Am. Chem. Soc., 2021DOI: 10.1021/jacs.0c10587https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c10587
6. JACS：W18O49纳米线上孤立的钴原子中心充当高效CO2光还原反应开关
合成催化剂的一个圣杯是构建具有所设计的电子结构和催化性能的杂化化合物，例如对金属原子的可控操纵。在多相催化中，原子利用率最高的单原子催化剂往往具有令人印象深刻的催化活性。此外，原子修饰也为调节催化过程中激发电子和空穴的氧化还原能力提供了机会。然而，改变反应路线的单原子修饰还处于研究早期阶段，还没有得到系统的发展。近日，新加坡南洋理工大学楼雄文教授报道了通过表面修饰工程实现了利用孤立Co原子来修饰W18O49超细纳米线（W18O49@Co）。1）研究人员首先采用一种简便的方法合成了W18O49纳米线。随后，在室温下，通过在乙醇溶液中与Co(NO3)2混合，将Co物种进一步负载到合成的W18O49纳米线上。将负载Co的样品在空气中进行高温煅烧，以增强修饰后的Co原子与W18O49纳米线之间的相互作用。2）优化后的W18O49@Co催化剂具有较高的光催化CO2还原活性，CO生成率高达21.18 mmol g−1 h−1。3）X射线吸收精细结构谱证实修饰后的Co原子被限制在W18O49超细纳米线的表面晶格中。实验结果和密度泛函理论（DFT）计算表明，孤立的Co原子不仅是CO2还原的活性中心，而且极大地改变了杂化材料的能带结构。W18O49@Co超细纳米线的负移平带从根本上改变了其CO2还原性能，使催化动力学大大加快，提高了光催化效率。
光催化学术QQ群：927909706Huabin Zhang, et al, Isolated Cobalt Centers on W18O49 Nanowires Perform as a Reaction Switch for Efficient CO2 Photoreduction, J. Am. Chem. Soc., 2021DOI: 10.1021/jacs.0c08409https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c08409
7. JACS：原位局部多硫化物注射物用于活化块状硫化锂
在过去的几年中，硫化锂（Li2S）作为硫基电池的替代锂离子源受到了广泛的关注。但是，块状商用Li2S颗粒的电绝缘性质会导致首次充电极高的过电位和较差的材料利用率。近日，美国阿贡国家实验室Khalil Amine，陆俊教授，加拿大滑铁卢大学陈忠伟教授报道了将具有较低氧化电位的商业Na2S（1-3 wt％）用于原位和局部多硫化物注入物来活化商用块状Li2S（70 wt％）。1）研究人员首先将正极中的Na2S添加剂氧化，生成一种多硫化物，然后通过补偿反应促进大量Li2S的低电位下充电。得益于Na2S较低的热力学氧化还原电位，其可以作为活化Li2S基正极中氧化还原调节剂（RM）。2）原位XRD和充放电电压曲线结果显示，Na2S的加入通过在正极周围形成多硫阴离子储存库，提高了Li2S的活化动力学。第一次充电后，对电极（Li金属）表面没有发现多硫化物物种。3）此外，与使用预溶剂化氧化还原介质相比，该技术可以在电解质含量低至3 μL mg−1Li2S，3 mgLi2S cm−2和4 μL mg−1Li2S，6.5 mgLi2S cm−2的较低电压下活化商业Li2S，而无需其他材料。
电池学术QQ群：924176072
Matthew Li, et al, In Situ Localized Polysulfide Injector for the Activation of Bulk Lithium Sulfide, J. Am. Chem. Soc., 2021DOI: 10.1021/jacs.0c11265https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c11265
8. JACS：Sc(III)-催化重氮化合物对酮进行手性增碳反应合成同系物
通过酮与重氮化合物的反应合成同系物，能够对非环状结构酮进行链增长、对环状酮进行扩环化。但是非环状酮分子使用重氮酯进行不对成链增加反应仍然具有广泛挑战，因为该反应具有选择性低、反应性弱。有鉴于此，四川大学刘小华、冯小明，北京大学深圳研究生院吴云东等报道了通过手性Sc(III)-N,N’-二氧化物作为Lewis酸催化剂，对苯乙酮及衍生物分子进行链增长型同系化反应。1）该反应展示了较高的化学反应型、区域选择性、对映选择性，能够用于合成含有全碳立体中心的光学纯β-酮酯。2）该方法还能够通过稍微调节反应条件，用于环状结构的酮分子扩环反应，合成一系列对映体富集环状β-酮酯。通过DFT计算模拟，揭示了反应动力学和机理、反应中如何实现区域选择性、对映选择性。
Fei Tan, et al, Catalytic Asymmetric Homologation of Ketones with α-Alkyl α-Diazo Esters, J. Am. Chem. Soc. 2021DOI: 10.1021/jacs.0c12683https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c12683
9. JACS：APbBr3钙钛矿A位点Cs、CH3NH3调控影响
APbBr3 (A=Cs, CH3NH3)是卤化物钙钛矿的通式，其能带宽度2.30~2.35 eV，表现为透明的亮黄色状态。韩国西江大学Joon I. Jang等报道了在APbBr3钙钛矿材料中，A位点分别为Cs、CH3NH3，导致钙钛矿在低温中的发光变化。1）在光激发作用中，此类材料通过载流子复合效应实现明亮荧光效应。当温度降低，在10 K温度中，室温中透明的亮黄色状态的CsPbBr3颜色变为黄色透明，但是由于间接Rashba能带效应，CH3NH3PbBr3并没有特别明显变化。当激发能级提高，荧光光谱发生变化，在10 K中展示出由于非弹性激子-激子散射导致P带激发。由于P带光谱位置的区别，CsPbBr3和CH3NH3PbBr3的激子结合能分别为21.6±2.0 eV和38.3±3.0 meV。2）有意思的是，在进一步提高激子浓度的条件中，CsPbBr3的电子-空穴plasma效应得以在荧光光谱中表现红移和宽化；然而这种作用并没有直接在CH3NH3PbBr3中形成，这可能是因为极化子效应导致。虽然处于A位点的阳离子并没有对APbBr3的光学性质产生直接的影响，但是其对于低温中的不同表现颜色产生影响。
光电器件学术QQ群：474948391Hongsun Ryu, et al, Role of the A‑Site Cation in Low-Temperature Optical Behaviors of APbBr3 (A = Cs, CH3NH3), J. Am. Chem. Soc. 2021DOI: 10.1021/jacs.0c11980https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c11980
10. JACS：酶催化合成环丙烷基手性分子
手性环丙烷环结构是生物天然产物/药物分子中关键性药效基团，将其构建为系列能够为药物发现和发展提供非常好的来源，有鉴于此，罗切斯特大学Rudi Fasan等报道了发展一种化学酶策略，用于对环丙烷基酮进行立体选择性和结构多样化，此类环丙烷基酮分子是一类丰富的没有深入研究的官能团化环丙烷物种。1）作者发现通过一种工程化抹香鲸肌红蛋白（sperm whale myoglobin）变体能够用于烯烃和重氮卡宾酮反应对映选择性进行烯烃环丙烷化反应。这种生物催化反应方法学兼容广泛底物，能够对大量的烯基芳烃底物、α-芳烃/α-烷基重氮酮类衍生物分子实现催化转化。2）通过对产物进一步转化，能够得到一系列结构各异的含有环丙烷基团的对映纯分子，比如一些药物分子/天然产物分子所含有的结构、一些新颖结构。这项工作很好的揭示了将生物催化、化学酶催化合成相结合，能够构建生物医药分子、用于发现药物的广泛对映纯产物。
Donggeon Nam, et al, A Diverse Library of Chiral Cyclopropane Scaffolds via Chemoenzymatic Assembly and Diversification of Cyclopropyl Ketones, J. Am. Chem. Soc. 2021DOI: 10.1021/jacs.0c09504https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c09504
11. JACS：有机光催化剂快速光化学同位素[11C]CO2标记羧酸
渥太华大学Benjamin H. Rotstein、阿尔伯塔大学Rylan J. Lundgren等报道了通过咔唑/氰基苯光催化剂，进行CO2标记分子的直接同位素羰基化交换反应，能够对一些室温条件中短时间内在过渡金属催化反应过程中容易发生降解/结构重组的底物进行反应，作者通过该方法实现了对相关药物分子进行[11C]CO2标记。该方法在室温中通过光催化方法进行，反应时间仅仅15 min。1）这种有机光催化剂提供了一种温和快速的方法进行直接羰基化交换反应，兼容[11C]CO2同位素标记过程，这种方法实现了对Ni催化烷基衍生羰基分子同位素标记的物种种类，兼容具有高反应活性的官能团，兼容杂环底物、三级碳羧酸底物，为光催化反应、辐照标记提供更多的机会。Duanyang Kong, et al, Fast Carbon Isotope Exchange of Carboxylic Acids Enabled by Organic Photoredox Catalysis, J. Am. Chem. Soc. 2021DOI: 10.1021/jacs.0c12819https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c12819
12. JACS：B(C6F5)3/Sc分子协同催化合成β-官能团化有机胺
美国波士顿学院Masayuki Wasa等报道了一种β-C(sp3)-H催化功能团化反应方法学，实现了通过N-烷基胺基化合成对映富集的β-官能团化有机胺，这种结构在药物分子中较为常见，而且能够构建多种不同结构手性催化剂。该方法中通过B(C6F5)3作为Lewis酸性催化剂，和手性Mg-/Sc-分子构成催化剂体系，用于合成N-烷基有机胺、α,β-不饱和分子。在还原中性条件中，通过手性Lewis酸/手性分子共催化剂构建一系列δ-胺基羰基产物。该方法能够用于生物活性有机胺的后期β-C-H官能团化，进一步的作者考察了该催化反应的机理。
1）机理研究结果显示，通过B(C6F5)3、手性Sc-碱性分子作为催化剂体系，将N-烷基有机胺转化为亚胺中间体，随后和α,β-不饱和羰基化合物进行对映/立体选择性反应。机理研究结果显示，该催化反应中决速步骤为N-烷基化亚胺离子异构化生成烯烃铵盐中间体的过程。
光催化学术QQ群：927909706Yejin Chang, et al. Enantioselective Synthesis of N-Alkylamines through β-Amino C–H Functionalization Promoted by Cooperative Actions of B(C6F5)3 and a Chiral Lewis Acid Co-Catalyst, J. Am. Chem. Soc. 2021,DOI: 10.1021/jacs.0c13200https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c13200
