1. Nature：计算软件辅助将废物回收转化为药物
由于化学工业持续的产生大量废物化学品，因此发展“循环化学”方法将生产的废物重新高效率的反向转化为有价值的产品具有非常高的意义。目前人们在降解有害化学品领域得到巨大的进展，但是通过“闭环”方式将废品转化为具有价值的产品还没有比较好的突破进展。分析如何将广泛的各类化学废品转化得到具有价值的产品是个非常困难的工作，因为当仅仅少数底物就能够在几步反应过程种生成数以百万量级的产物，并且因此形成错综复杂的可能产物网络。对所有的合成过程路径进行追踪，筛选可能符合绿色化学的路径目前对于化学工作者仍是未知的。
有鉴于此，蔚山基础科学研究所Bartosz A. Grzybowski等报道展示了具有丰富合成理论知识的计算机软件有助于分析复杂合成过程问题面临的挑战，提出处理废物的可靠合成路线。
本文要点：
1)通过向前合成软件Allchemy，作者从200种废化学品出发构建了巨大的合成网络，从这些网络中检索数万条合成路线，可能用于合成300种重要药物分子/农药，并通过人们公认的可持续发展理念对这些合成路径进行排序。通过实验验证了其中几种路线的可靠性，包括进行工业量级流动相化学合成平台展示。
2)通过广泛使用这种废物处理算法，能够加快化学品的这种生产再利用（避免/缓解储存或处置成本、可能产生环境危害）。
Wołos, A., Koszelewski, D., Roszak, R. et al. Computer-designed repurposing of chemical wastes into drugs. Nature 604, 668–676 (2022)
DOI: 10.1038/s41586-022-04503-9
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04503-9
2. Nature Commun.: 基于电压弛豫的商用锂离子电池数据驱动容量估算
精准的容量估算对于商用锂离子电池的可靠安全操作十分关键。特别是，利用弛豫电压曲线特征可以在无需额外循环信息的情况下估计电池容量。近日，德国卡尔斯鲁厄理工学院Michael Knapp与同济大学Haifeng Dai等通过对包含130种不同工况下循环后的商用锂离子电池的数据库进行分析研究后发现可以借助电压弛豫信息对电池容量进行估算。
本文要点：
1）在该工作中研究人员使用了三个数据集，其中一个数据集是借助使用LiNi0.86Co0.11Al0.03O2正极材料的电池进行模型构建，另外两个数据集则是用来进行容量评估的对象，它们分别基于LiNi0.83Co0.11Mn0.07O2正极的锂离子电池和NCM-NCA混合正极的锂离子电池。
2）研究人员使用机器学习方法的基本模型，借助从松弛电压曲线中导出的特征来估计电池容量。对于用于建模的数据集，最佳模型的均方根误差为1.1%。然后，通过向基础模型添加特征线性变换，开发了迁移学习模型。该扩展模型在用于模型验证的数据集上实现了小于1.7%的均方根误差，表明利用电池电压松弛的容量估计方法的成功适用性。
Jiangong Zhu et al, Data-driven capacity estimation of commercial lithium-ion batteries from voltage relaxation, Nature Communications, 2022
DOI: 10.1038/s41467-022-29837-w
https://www.nature.com/articles/s41467-022-29837-w
3. JACS：具有超低带隙和增强的非线性光学性能的黑色钛氧簇
自2011年报道黑色二氧化钛(B-TiO2)以来，由于与传统TiO2相比，它们具有更低的光学带隙 (Eg) (例如，约3.2 eV)和增强的物理化学性质，人们对该材料的研究兴趣激增。此外，B-TiO2 在 2017 年被发现具有优异的三阶非线性光学 (NLO) 性能，随着带隙变窄，光学限制 (OL) 响应也相应得到改善。近日，中科院福建物构所Lei Zhang，Qiao-Hong Li等合成并表征了一系列具有原子精确结构的catecholate官能化的钛氧簇 (TOCs)，PTC-271-PTC-277，其中 PTC-273 和 PTC-274 分别具有独特的“船式”和“椅式”构象，并研究了它们的性质。
本文要点：
1）这些钛氧簇化合物具有超低的光学带隙，从其不寻常的黑色可以明显看出这一点。由于catecholate及其衍生物以及羧酸盐配体的稳定作用，这些钛氧簇对空气、水、有机溶剂，甚至在宽 pH 范围（pH 0-13）的酸性或碱性水溶液中都非常稳定。
2）另一个突出的特点是这些团簇具有三阶非线性光学 (NLO) 性能，这是同金属钛氧簇领域未曾报道过的。开孔 Z 扫描实验表明，这些 B-TOC 具有显著的固态光学限制 (OL) 应用，具有高激光辐照稳定性；PTC-273 的最低归一化透射率 (Tmin) 约为 0.17。
3）理论计算表明，B-TOCs 较小的带隙有利于增强 NLO 响应。
该工作不仅代表了构建稳定的低带隙黑色氧化钛材料的重要里程碑，而且有助于深入了解其光学应用的机制。
Mei-Yan Gao, et al. Black Titanium-Oxo Clusters with Ultralow Band Gaps and Enhanced Nonlinear Optical Performance. J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c00765
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c00765
4. JACS：刺激响应型大环化支架用于放射性示踪剂原位自组装和酶活性的PET成像
靶向生物正交反应和将小分子探针自组装成超分子结构等策略在分子影像领域具有很好的应用前景。江苏省原子医学研究所邱玲研究员和林建国研究员通过对2-氰苯并噻唑与半胱氨酸的缩合反应进行工程化，开发了一种新型的生物正交反应支架(SF)。
本文要点：
1）带有SF支架的探针会在被激活后很快地发生分子内环化，其即使在低浓度下也能有效地克服游离的半胱氨酸的影响，并高效地聚集在靶点上。通过将不同的酶反应底物和氨甲基-三氟硼酸部分(AmBF3)进行集成，实验设计了两种放射性正电子发射断层显像(PET)示踪剂，即[18F]SF-DEVD和[18F]SF-Glu。
2）这些PET示踪剂在生理条件下具有高的稳定性，能在肿瘤中产生清晰的PET信号，以及时准确地检测酶活性(如caspase-3和γ-谷氨酰转肽酶等)。综上所述，支架SF可作为一种通用型分子支架以用于开发智能型PET示踪剂，从而实现对酶活性的无创成像，有助于肿瘤检测和治疗疗效评价。
Jianguo Lin. et al. Stimuli-Responsive Macrocyclization Scaffold Allows In Situ SelfAssembly of Radioactive Tracers for Positron Emission Tomography Imaging of Enzyme Activity. Journal of the American Chemical Society. 2022
DOI: 10.1021/jacs.1c12935
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c12935
5. JACS：具有四方对称性的液晶网络中的双灵巧镜像对称破缺机制
双连续和多连续网络相是自然界软物质系统中最复杂的结构之一。有鉴于此，西安交通大学的刘峰、德国哈勒-维腾贝格马丁路德大学的Carsten Tschierske等研究人员，报道了具有四方对称性的液晶网络中的双灵巧镜像对称破缺机制。
本文要点：
1）研究人员通过小角X射线散射（SAXS）、掠入射小角X射线散射（GISAXS）、碳K边共振软X射线散射（RSoXS）和依赖模型的SAXS/RSoXS模拟分析了相结构和手性。
2）研究人员发现不仅生产了一种新的双连续网络型三维中间相，而且还揭示了软物质在从对映体亲性到对映体憎性螺旋间自组装转变过程中，部分介观结构外消旋导致镜像对称性破缺的机制。
Yu Cao, et al. Supramolecular meso-Trick: Ambidextrous Mirror Symmetry Breaking in a Liquid Crystalline Network with Tetragonal Symmetry. JACS, 2022.
DOI：10.1021/jacs.2c01511
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01511
6. JACS：一种靶向高尔基体的酶反应性肽硫酯
高尔基体（GA）是细胞内运输的中心，但选择性靶向高尔基体仍是一个挑战。有鉴于此，美国布兰迪斯大学的Bing Xu等研究人员，开发出一种靶向高尔基体的酶反应性肽硫酯。
本文要点：
1）研究人员展示了一种非传统类型的肽硫酯，它包括一个氨乙基硫酯，该基团是硫酯酶的底物，可用于迅速靶向到细胞的高尔基体（GA）。这种肽硫酯——在高于或低于其临界胶束浓度下——分别主要通过小窝蛋白介导的内吞作用或巨胞饮作用进入细胞。
2）在被GA相关的硫酯酶水解后，产生的硫肽可形成二聚体并在GA中积累。GA被硫肽饱和后，硫肽便在内质网（ER）中富集。硫肽在ER和GA中的积累会干扰蛋白质的运输，并通过多种途径导致细胞死亡。
3）研究人员发现，这种硫酯肽可针对多种细胞的GA，包括人类、小鼠和果蝇细胞。将肽中的D-二苯基丙氨酸转化为L-二苯基丙氨酸，也可以保留其对GA的靶向能力。此外，靶向GA还可重新定向一些蛋白质（如NRAS）的分布。
本文研究工作展示了一个对硫酯酶敏感且具氧化还原活性的分子平台，以用于靶向GA和控制细胞命运。
Weiyi Tan, et al. Enzyme-Responsive Peptide Thioesters for Targeting Golgi Apparatus. JACS, 2022.
DOI：10.1021/jacs.2c02238
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c02238
7. JACS：面向软贴片接口的智能双响应纳米航天器空心纳米结构超组装
以各向异性斑块作为功能团类似物的纳米粒子精细表面图案在许多领域，特别是在可控材料组装方面，提供了迷人的潜力。然而，斑块状胶体通常会演化为高度对称的固体结构，主要是因为斑块之间的组装相互作用是通过斑块到斑块的识别产生的。有鉴于此，复旦大学的孔彪等研究人员，开发了面向软贴片接口的智能双响应纳米航天器空心纳米结构超组装。
本文要点：
1）研究人员报告了一个组装概念，即软贴片，它可以实现液滴的选择性和定向融合，以生产高度不对称的空心纳米航天器。该方法可以通过操纵液滴融合区域来精确控制空心纳米颗粒的直径。通过控制斑块数量，液滴融合可以获得更多方向，从而增加中空自组装的复杂性。
2）该策略的多功能性和曲率选择性增长在三个非球形纳米颗粒上得到了证明，从而能够创建高度不对称的纳米空间飞行器。
3）通过图案化金-核-银-壳纳米棒，可以对纳米空间飞行器进行编程，以响应H2O2或近红外光。与其他纳米级低不对称活性材料相比，这两种模式下的扩散系数都增加了208%，表现出双模响应行为。
本文研究发现是为材料自组装设计新的贴片相互作用的一个重要步骤，用于制造复杂的空心胶体和功能性纳米器件，否则无法实现。
Miao Yan, et al. Soft Patch Interface-Oriented Superassembly of Complex Hollow Nanoarchitectures for Smart Dual-Responsive Nanospacecrafts. JACS, 2022.
DOI：10.1021/jacs.2c01096
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01096
8. JACS：非活性芳烃的有机催化不对称脱芳构化杂Diels–Alder反应
未活化的芳烃，如苯衍生物，由于其固有的芳香性和低极性，具有化学惰性。非活性芳烃的催化不对称脱芳构化（CADA，You等人首创）是一项艰巨的挑战。有鉴于此，重庆大学药学院的闫海龙等研究人员，报道了非活性芳烃的有机催化不对称脱芳构化杂Diels–Alder反应。
本文要点：
1）研究人员展示了苯衍生物的有机催化不对称脱芳构化杂Diels–Alder反应。
2）该策略的可调区域选择性能够提供具有优异立体选择性的多种立体化学复杂多环化合物和氧杂二苯。
3）产品的高度复杂性和三维性对其在材料科学和药物发现中的潜在应用至关重要。
4）机理研究表明，该反应通过手性四取代亚乙烯基邻醌甲酰胺（VQM）中间体进行，该中间体对克服伴随手性转移的苯衍生物的芳香性损失具有极强的活性。
Kai Li, et al. Organocatalytic Asymmetric Dearomatizing Hetero-Diels–Alder Reaction of Nonactivated Arenes. JACS, 2022.
DOI：10.1021/jacs.2c01106
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01106
9. JACS：具有近红外余辉发光性能的二氢卟吩纳米粒子用于超灵敏体内成像
余辉成像具有实现超灵敏生物医学成像的巨大潜力。由于该成像技术能够在光激发停止后进行光子检测，因此其可以有效地消除自身荧光的干扰。然而，目前余辉成像仍然处于初级阶段，这是由于缺乏具有长寿命、高生物相容性和发光亮度的余辉试剂所导致的，特别是近红外余辉的体内应用仍然十分有限。为了解决这些问题，苏州大学高明远教授、苗庆庆教授和李庆副研究员首次报道了余辉发光峰值为680 nm的二氢卟吩纳米粒子(Ch-NPs)，其半衰期高达1.5 h，比其他已报道的有机余辉探针几乎长1个数量级。
本文要点：
1）深入的实验和理论研究表明，该材料的余辉发光亮度与单线态氧(1O2)和二氢卟吩的氧化性密切相关。
2）得益于其具有的超长半衰期和低成像背景，该探针在注射前被单次激活后所产生的余辉发光能够被成功地用于指导对3 mm3的小转移性肿瘤病灶进行切除。由于组织自身荧光的存在，这对于传统的近红外荧光成像而言是不可能实现的。
Wan Chen. et al. Near-Infrared Afterglow Luminescence of Chlorin Nanoparticles for Ultrasensitive In Vivo Imaging. Journal of the American Chemical Society. 2022
DOI: 10.1021/jacs.1c10168
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c10168
10. Matter: 铵-伪卤离子对协同钝化用于FAPbI3钙钛矿太阳能电池
阳离子铵或阴离子拟卤化物化合物都可以钝化钙钛矿太阳能电池（PSC）中的部分缺陷；然而，由于其稀有性，它们的离子对组合很少被研究。南京工业大学秦天石
等人提出了一种离子对钝化剂二乙基二硫代氨基甲酸二乙铵，它同时提供阳离子和阴离子，它可以通过形成强化学键将卤化铅钙钛矿的表面转化为两种类型的防水组合物。
本文要点：
1）这些协同封端组合物还通过钝化缺陷成核位点来降低表面和体域中的缺陷密度，这可以将纯相 FAPbI3 PSC 的表面能级提高到 1.122 V，将效率提高到 23.21%。
2）此外，它们的防水特性可以有效地防止水分对钙钛矿层的破坏，并显着延长器件的稳定性。
Jungan Wang, et al. An ammonium-pseudohalide ion pair for synergistic passivating surfaces in FAPbI3 perovskite solar cells, Matter, 2022.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238522001588
11. Angew：高熵合金中的单原子Ni乙炔加氢催化剂
乙炔的半加氢反应能够将粗乙烯转化为能够制备聚合物级别纯度的乙烯。对于这个反应，Ni基催化剂可能替代目前使用的贵金属催化剂，但是Ni基催化剂在实现高催化活性和选择性仍具有非常大的挑战。有鉴于此，北海道大学Shinya Furukawa等报道高熵金属间材料的新型催化剂设计理念，构建了热力学稳定的独立Ni单原子催化剂，在乙炔半加氢制备乙烯的反应中实现了优异的催化活性和选择性。
本文要点：
1)将金属间材料NiGa的部分Ni原子使用Fe/Cu取代，部分Ga原子使用Ge取代，得到含有多种金属的(NiFeCu)(GaGe)，在金属取代过程中没有改变催化剂的CsCl结构。NiFeCuGaGe/SiO2高熵合金催化剂具有非常好的抵抗乙烯过渡加氢反应的能力（甚至当乙炔发生完全转化仍能够避免乙烯过度加氢）。
2)通过DFT计算发现通过多金属化，催化剂的表面能得以降低，这显著的降低乙烯的吸附。
Jiamin Ma, et al, Nickel‐Based High‐Entropy Intermetallic as a Highly Active and Selective Catalyst for Acetylene Semihydrogenation, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202200889
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202200889
12. ACS Energy Letters综述：用于全固态锂电池的卤化物超离子导体——设计、合成与应用
近年来，与硫化物或氧化物超离子导体相比，卤化物超离子导体具有高锂离子导电率、良好的化学和电化学氧化稳定性以及机械变形性等固有特性，已成为全固态电池（ASSB）中有前途的固体电解质（SE）材料。最近，美国马里兰大学Yifei Mo与韩国延世大学Yoon Seok Jung等发表综述文章对卤化物超离子导体电解质的设计、合成以及应用等进行了详细概括总结。
本文要点：
1）作者首先介绍了近年来Li+和Na+超离子导体电解质的相关研究进展，在理解其离子传输机制和影响晶体结构因素的基础上作者讨论了改善其离子传输能力的一些合成策略，如体相取代与掺杂等。
2）作者回顾了有关卤化物固态电解质电化学稳定性和与电极材料相容性的理论和实验结果。此外，作者还对与实际固态电解质应用开发相关的挑战和问题进行了批判性评估，如成本考虑、大气、水溶液中的稳定性和浆料处理，以及用于大尺寸固态电解质的湿浆料或片式电极的干制备。基于这些讨论，作者展望了卤化物固态电解质的未来研究方向，强调了拓展材料空间的必要性。
Hiram Kwak et al, Emerging Halide Superionic Conductors for All-Solid-State Batteries: Design, Synthesis, and Practical Applications, ACS Energy Letters, 2022
DOI: 10.1021/acsenergylett.2c00438
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.2c00438
原位XPS、原位XRD、原位Raman、原位FTIR
