1. Science：闭环机器筛选和优化Suzuki-Miyaura偶联反应
具有普适性条件的有机化学反应非常重要，同时非常罕见，通常人们只能从非常窄的化学空间寻求找到这种具有普适性的有机化学反应。寻找具有反应条件具有更高普适性的反应需要从更加广阔的化学空间进行考察，因此需要大量的涵盖多维度的广阔反应条件底物，这导致详细的实验设计变得不切合实际。
有鉴于此，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校Martin D. Burke、韩国基础科学研究所(Institute for Basic Science, Ulsan) Bartosz A. Grzybowski等报道发展了一种非常简单的闭环工作流程（close-loop workflow），能够实现数据导向筛选、降低机器学习的不确定性、机器人实验员操作实验之间进行平衡，在筛选反应合成条件中得到非常好的效果。
本文要点：
1)当通过这种闭环流程对具有挑战性的杂芳烃Suzuki-Miyaura交叉偶联反应进行反应条件优化，相比于之前发展的方法（JACS 2009年报道通过人工实验筛选的优化反应条件，并且该反应条件被文献和专利引用的次数>590），这种优化策略的反应平均产率提高了一倍。
2)这种机器辅助筛选反应条件的策略为解决具有多维度化学反应优化问题提供一种可靠的解决方案，为有机合成领域实现自动化、解决反应条件复杂多变的小分子合成提供帮助。
Nicholas H. Angello, et al, Closed-loop optimization of general reaction conditions for heteroaryl Suzuki-Miyaura coupling, Science 2022, 378 (6618), 399-405
DOI: 10.1126/science.adc8743
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adc8743
2. Nature Chemistry：用于直接序列读取和离体无标记定量的编码聚合物两亲性的数码化胶束
近年来，人们对于靶向治疗和生物传感等领域的关注日益上升，在复杂生物环境中利用合成聚合物的相互识别和定量是实现定向递送、高敏传感和生物支架等提供了一种潜在手段，然而，基于成像荧光探针标记的传统技术仅仅只能提供一些定性的结果。最近，来自中国科学技术大学的刘世勇教授团队通过利用精确序列定义的两亲性聚合物的模块化结构，将聚合物自组装成了数码化胶束，并利用低聚氨基甲酸酯序列对其轮廓长度的严格控制，实现了直接性测序和高通量无标记定量，有望用于下一代精准药物设计治疗。
本文要点：
1) 研究通过基质辅助激光解吸/电离（MALDI）串联质谱的方法，实现了对序列的直接读取，并利用碱金属离子与聚（乙二醇）树突的高亲和力结合和苄基氨基甲酸酯键的选择性裂解来促进这一读取过程；
2) 体内给药过程中，研究表示，可以通过细胞、器官和组织切片水平的MALDI和MALDI成像，来识别序列、序列解码和实时量化不同类型的数字化聚合物胶束，从而能够直接比较同一动物中每种类型数码化胶束的生物学特性。
Shi, Q., Yin, H., Song, R. et al. Digital micelles of encoded polymeric amphiphiles for direct sequence reading and ex vivo label-free quantification. Nat. Chem. (2022).
DOI: 10.1038/s41557-022-01076-y
https://doi.org/10.1038/s41557-022-01076-y
3. Acc. Chem. Res.：连接微观到宏观转变的介观动力学用于催化剂的合理设计
具有许多共同作用活性位点的非均相催化剂可将反应物转化为所需产物。几十年来，人们一直关注于影响活性位点的因素，以深入了解结构-性能关系，进而指导设计和制备更具活性、选择性和稳定性的催化剂。然而，活性位点和催化功能之间的分子水平相互作用仍然无法准确表示，这是由于在阐明活性位点的可控操纵性质方面存在许多不确定性。因此，将活性位点的微观性质与宏观催化性能（即微观到宏观的转变）联系起来，以提供定量描述是一个极具挑战的问题，而这方面的进展有望使催化剂设计和制备发生革命性变化。近日，华东理工大学段学志运用介观动力学实现催化剂的合理设计。
本文要点：
1) 运用介观动力学建模能够定量描述活性位点特征和相关机理信息，从而指导催化剂的合理设计。以伪零级反应为例，从Pt颗粒尺寸敏感催化活性和尺寸不敏感活化能的动力学推导表明，只有一种类型的表面位点是主要活性位点，其中具有几乎不变的转换频率（TOF111）的Pt（111）被进一步确定为主要活性位点。这种方法已经扩展到识别和量化化学合成、氢气生成、环境应用等各种热、电和光催化剂的活性位点数量（Ni），其表现出对Pt电荷的线性依赖性。因此，Pt电荷可以作为其定量测定TOFi的催化描述符。
2) 将上述Ni和TOFi的统计相关性代入速率方程R=∑Ni×TOFi，可以精确预测催化性能和筛选催化剂。基于Pt电子结构，运用从头算的策略，从界面电荷分布到反应机理、动力学和速率决定步骤的热力学参数，以及最终的催化性能，从而构成了反应动力学图。
Chem Wenyao et al. Mesokinetics as a Tool Bridging the Microscopic-to-Macroscopic Transition to Rationalize Catalyst Design. Acc Chem Res 2022
DOI: 10.1021/acs.accounts.2c00483
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.2c00483
4. Nature Commun.：一种长寿命高能水系有机碘可充电电池
可充电的含水金属||I2电化学能量存储系统是用于电网能量存储的传统过渡金属基电池的经济有效的替代技术。然而，不断沉积的金属沉积和循环过程中在负电极上电化学非活性副产物的不可逆形成严重阻碍了它们的发展。近日，哈工大Miao Yu, Yan Huang，阿德莱德大学Yan Jiao设计、组装和测试了一种基于水系饱和KCl基电解液的PTCDI||I2水基电池。
本文要点：
1）该电极在电池循环过程中表现出结构和(电)化学稳定性，在全电池配置下，在40 A g−1和25±1°C的特定电量下，寿命可达92,000次循环。此外，计算出的最大比能量和功率值分别为50,420 W kg−1时的434 Wh kg−1和86 Wh kg−1时的155,072 W kg−1(这些值是在初始循环中获得的)。
2）此外，考虑到PTCDI对各种碘阴离子物种的固有惰性的特点，在电解液中引入I2有利于PTCDI||I2电池在KCl/I2混合水溶液中成功地自组装成级联电池。级联电池的最高截止电压可达2.5 V，在60 A g−1下可循环105,000次。
3）鉴于在混合电解液中仅用CP集电体作为电极即可完成I-/I0/I+的转化，组装并测试了PtCDI||CP无正极级联电池。进一步，还组装了6 cm×8 cm的PTCDI||CP储能电池并进行了测试，其显示出良好的长期电化学储能能力。
Zhang, Z., Zhu, Y., Yu, M. et al. Development of long lifespan high-energy aqueous organic||iodine rechargeable batteries. Nat Commun 13, 6489 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-34303-8
https://doi.org/10.1038/s41467-022-34303-8
5. PNAS：用于金属空气电池和燃料电池的具有双原子脱合金衍生Frank不全位错的钴纳米催化剂
金属-空气电池和燃料电池中的氧还原反应（ORR）仍然面临许多挑战，例如开发高性价比的非贵金属电催化剂。近日，北京理工大学曹敏花、毛宝光、南方科技大学杨烽在金属钴中引入了Frank不全位错（FPD），构建了高活性、高稳定的催化剂。
本文要点：
1) 通过热脱合金双金属碳化物（Co3ZnC），在金属钴中原位生成FPD。理论计算和原子表征都表明，FPD驱动的表面产生了一种独特的表面催化位点，它结合了凹形几何结构和压缩应变，能够极大地削弱氧结合能。
2) 在ORR中，催化剂表现出1.02 V的起始和0.90 V的半波电位 ，并且在30000次循环后活性几乎无衰减。此外，使用该催化剂构建的锌-空气电池和H2-O2/空气燃料电池具有优异的性能。
Meng Tao et al. Double-atom dealloying-derived Frank partial dislocations in cobalt nanocatalysts boost metal–air batteries and fuel cells. PNAS 2022
DOI: 10.1073/pnas.2214089119
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2214089119
6. Angew：用于稳定产氢的具有界面反应诱导离子传导薄层的多层陶瓷膜
传统具有离子传导致密薄层的多层陶瓷膜制造方法过于繁琐、成本昂贵，并且还受到层间粘附性差的限制。受土壤中植根草结构的启发，中国科学院江河清报道了一种界面反应诱导的重组方法，即通过一次烧结就可以直接在多层陶瓷膜中制备Ce0.9Gd0.1O2-δ（CGO）薄层。
本文要点：
1) 合成的CGO致密层非常薄，并且能够牢固地粘附在支撑层上，从而确保了多层膜的低离子传输阻力和结构完整性。
2) 当用作化石燃料衍生氢的透氧膜时，它在含有H2O、CH4、H2、CO2和H2S的恶劣条件下表现出非常长的耐用性。此外，该方法具有高度可扩展性，可适用于各种离子导电薄层，如Y0.08Zr0.92O2-δ、Ce0.9Sm0.1O2-δ和Ce0.9Pr0.1O2-δ。等。
He Guanghu et al. Multilayered Ceramic Membrane with Ion Conducting Thin Layer Induced by Interface Reaction for Stable Hydrogen Production Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202210485
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202210485
7. Angew: Ni（111）上烃链生长过程中C-C耦合和阶跃中毒的原位观察
运用小碳氢化合物分子合成高价值燃料和塑料，在可再生能源转变中发挥着核心作用。然而，针对驱动烃链增长的详细机制仍然没有阐明。有鉴于此，慕尼黑工业大学Laerte L. Patera对Ni（111）上烃链生长过程中C-C耦合和阶跃中毒进行了原位观察。
本文要点：
1) 在接近环境压力下，利用X射线光电子能谱可以准确鉴定中间物种和反应产物。并且通过互补的原位扫描隧道显微镜观察，可以准确揭示C-C耦合机制。
2) 与传统的认知不同，金属催化剂的台阶边缘通常被认为是C-C偶联的活性位点，然而聚合反应发生的位点位于金属表面的平坦平台上。
Zou Zhiyu et al. In Situ Observation of C-C Coupling and Step Poisoning during the Growth of Hydrocarbon Chains on Ni(111). Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202213295
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202213295
8. Angew：优化NO选择性还原催化位点协同电子效应的原子对设计策略
有效的吸附和快速的表面反应是催化中有效活性位点具备的必要条件，但同时最大化这两种功能仍然具有挑战性。近日，复旦大学唐幸福、华东理工大学王海丰、上海交通大学刘晰通过设计一系列具有可调谐电子相互作用的原子对来对催化位点进行调控。
本文要点：
1) 针对V1-W1/TiO2上的NO选择性还原反应，实验和理论结果表明，与单独的V或W原子相比，成对原子之间存在的协同电子效应丰富了费米能级附近的高能自旋电荷，同时能够更加有效地吸附反应物（NH3或O2），致使其表面反应更快，从而提高了反应速率。
2) 该策略实现了具有优化钒（IV）-钼（V）电子相互作用的高性能V1-Mo1/TiO2催化剂合理设计，并且其具有显著高于商业催化剂的优异活性。
Qu Weiye, et al. An Atom-Pair Design Strategy for Optimizing the Synergistic Electron Effects of Catalytic Sites in NO Selective Reduction. Angew Chem In Ed 2022
DOI: 10.1002/anie.202212703
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202212703
9. AM：六方氮化硼（h-BN）合成的现状和未来应用
六方氮化硼（h-BN）是一种具有高温稳定性和高热导率的层状无机合成晶体。它被广泛用于热管理、热屏蔽、润滑以及结构复合材料的填充材料。从层状范德华晶体中分离原子薄单层的独特性质推动了单层/多层h-BN的研究发展，其可作为纳米电子、隧道势垒、通信、中子探测器、光学、传感、新型分离、缺陷量子发射等的宽带隙绝缘支撑材料。而这些未来应用的实现都离不开高质量的h-BN合成。近日，范德比尔特大学Piran R. Kidambi对六方氮化硼（h-BN）合成的现状和未来应用进行了综述。
本文要点：
1) 作者回顾了高质量单/多层h-BN的合成方法，讨论了每种方法的挑战和机遇。当原子结合生长到层状晶体中时仍可保持化学计量B:N=1的平衡，并能够多层合成过程中保持层间的堆叠顺序，而这也是h-BN合成面临的主要挑战。
2) 解决上述问题的工艺同样也可以为具有一种以上组分元素的其他层状材料的合成提供指导。最后，作者通过技术路线图将h-BN合成工艺与新兴应用的质量要求联系起来。
Andrew E. Naclerio, Piran R. Kidambi. A Review of Scalable Hexagonal Boron Nitride (h-BN) Synthesis for Present and Future Applications. Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202207374
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202207374
10. AM：酸度触发的可转化多肽自组装启动肿瘤特异性生物矿化
生物矿化是一种正常的生理过程，包括成核、晶体生长、相变和取向演变。值得注意的是，在肿瘤组织中人工诱导的生物矿化已经成为一种非常规但有希望的恶性肿瘤治疗方法。然而，含羧基的生物矿化引发剂的适度离子螯合能力导致不足的阻断，从而损害了抗肿瘤功效。中科院长春应化所Jianxun Ding等开发了一种生物矿化诱导纳米颗粒(BINP)用于骨肉瘤的封闭治疗。
本文要点：
1）BINP由十二烷基胺-聚((γ-十二烷基-l-谷氨酸)-co-(l-组氨酸))-嵌段-聚(l-谷氨酸-移植物-阿仑膦酸盐)组成，并结合了一个细胞膜插入部分、一个肿瘤微环境(TME)反应成分和一个离子螯合基序。静脉注射到骨肉瘤小鼠后，BINP对酸性TME产生反应，暴露出扩展纳米颗粒表面的十二烷基，促进其细胞膜插入。随后，突出的双膦酸基团触发连续的离子沉积，在肿瘤周围构建矿化屏障，阻断肿瘤和周围正常组织之间的物质交换。
2）与对照组相比，BINP介导的阻断疗法显示皮下和原位骨肉瘤的肿瘤抑制率分别为59.3%和52.1%。此外，阿仑膦酸盐部分对破骨细胞的抑制减轻了骨溶解并进一步抑制了肺转移。因此，BINP启动的选择性生物矿化为临床骨肉瘤治疗提供了一个有希望的选择。
Liu, Y., et al, Acidity-Triggered Transformable Polypeptide Self-Assembly to Initiate Tumor-Specific Biomineralization. Adv. Mater.
DOI: 10.1002/adma.202203291
https://doi.org/10.1002/adma.202203291
11. AM：利用混合交换反应合并不同形变聚合物的界面
复杂的变形结构和先进功能的集成通常需要在一个统一的系统中使用不同化学成分的聚合物(如环氧树脂和聚氨酯)。然而，永久交联对无缝连接构成了重大障碍。清华大学Yan Ji等提出通过不同动态共价键(包括酯、氨基甲酸酯、硫代氨基甲酸酯、硼酸酯和肟酯键)之间的杂化交换反应来合并界面，打破了这些广泛使用的键只进行自交换反应的长期限制。
本文要点：
1）作者进行模型化合物研究以验证杂交交换反应的发生。作为演示，不同的液晶弹性体顽强地结合成连贯的组件，具有所需的仿生结构(例如，包含刚性和柔性部分的飞鱼)和罕见的变形模式(例如，加热和冷却时开花)。除了连接聚合物之外，混合交换反应还通过不同聚合物的交叉融合促进了新材料的产生。
2）除了在这项工作中使用的聚合物，混合交换反应可以适用于其他聚合物基于类似的机制。除了与变形相关的领域(例如，软机器人、柔性电子器件和生物医学设备)，它还可能促进涉及普通聚合物的其他领域的创新，以及促进对动态共价化学的更深入理解。
Liang, H., et al, Merging the Interfaces of Different Shape-Shifting Polymers Using Hybrid Exchange Reactions. Adv. Mater. 2202462.
DOI: 10.1002/adma.202202462
https://doi.org/10.1002/adma.202202462
12. ACS Nano：高锰酸钾生成的胶体电解质用于锂-空气电池中的氧化还原调节和负极保护
可充电锂-氧（Li-O2）电池具有任何可充电电池中最高的理论比能量密度，并且如果可以获得实用的装置，可以转变能量存储系统。然而，在众多相互关联的挑战中，有因动力迟缓、循环寿命低、容量小和倍率慢而导致的极化。近日，伊利诺伊大学芝加哥分校Anh T. Ngo，Amin Salehi-Khojin，阿贡国家实验室Larry A. Curtiss发现，KMnO4可用于生成由MnO2纳米颗粒组成的胶体电解质。
本文要点：
1）所得电解质提供了用于Li2O2放电产物的有效分解的锰酸盐基氧化还原介体和有效的锂负极SEI保护层。
2）
这种电解质与二元过渡金属二硫族化物合金Nb0.5Ta0.5S2一起作为正极，使锂离子电池能够在干燥空气环境中以1 mA cm-2的电流密度和1000至10000mA h g-1（相当于0.1-1 mA h cm-2）的比容量运行，循环寿命高达150次。
这种MnO2基胶体电解质为锂-空气电池的发展提供了一种可靠的方法。
Sina Rastegar, et al, A KMnO4‑Generated Colloidal Electrolyte for Redox Mediation and Anode Protection in a Li−Air Battery, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c05305
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c05305
原位XPS、原位XRD、原位Raman、原位FTIR
