高效绿色的酰胺合成方法一直是当前有机合成, 尤其是制药行业所关注的重要问题. 本工作发展了一种通过光催化C—N键裂解的叔胺脱烷基酰化反应, 无需额外添加剂, 使用廉价的吖啶盐作为光敏剂, 即可在室温下由酸酐和叔胺合成酰胺. 本研究为酰胺的高效合成提供了一种不需金属和添加剂, 绿色、温和、经济、高效的方法, 该方法具有广泛的底物适用范围和良好的官能团耐受性.

水系有机液流电池作为一种高效、安全、性能可调的大规模储能技术, 近年来受到广泛关注. 本综述总结了水系有机液流电池正极材料的研究进展, 重点探讨了不同类型的有机正极材料, 如二茂铁及其衍生物、铁氰化物及其他铁基配合物、氮氧自由基衍生物、醌类化合物、吩噻嗪衍生物等材料的结构特性、电化学性能与电池表现. 研究表明, 通过分子设计与功能化, 有机活性分子的氧化还原电位、溶解度和稳定性均得到显著提升, 从而优化了电池整体性能. 尽管该领域取得了显著进展, 水系有机液流电池正极材料在电池长时循环稳定性、能量密度提升和成本控制等方面仍存在诸多挑战, 亟待进一步研究解决.

含硼非苯稠环芳烃是一类结合了硼原子和非苯基元的共轭多环芳烃体系, 其展现出与经典碳基稠环芳烃明显不同的电子结构和物化性质, 被广泛应用于有机发光二极管、有机场效应晶体管等器件技术领域. 近年来, 通过引入大位阻基团或采用结构约束的设计策略提升硼原子稳定性, 以及采用高效可控的有机合成方法, 已发展出一系列新颖的含硼非苯稠环芳烃, 包括硼氮型、硼氧型、硼硫型、以及纯硼掺杂的非苯稠环芳烃. 这些分子不仅具有优美的拓扑结构和良好的稳定性, 还展现出独特的光电性质和优良器件性能. 此外, 它们还具有路易斯酸性, 能够与路易斯碱配位形成路易斯酸碱加合物, 进而表现出刺激响应功能. 尽管该领域取得了诸多进展, 但仍然缺乏含硼非苯稠环芳烃研究进展的系统总结. 在这篇综述中, 旨在重点介绍含硼非苯稠环芳烃的设计与合成策略, 概述其独特的物理性质和功能特性, 并对含硼非苯稠环芳烃面临的合成挑战与未来发展方向进行了分析和展望.

聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalkanoates, PHAs)作为一类由细菌发酵制备的生物可降解材料, 因其性能可媲美商业聚烯烃, 被视为传统塑料的潜在替代品. 然而, 高昂的生产成本严重制约了其规模化应用. 尽管天然细菌发酵PHAs呈现丰富的结构多样性, 但产物多局限于烷基侧基取代衍生物. 本研究通过开发外消旋杂原子取代四元环内酯单体的立体选择性聚合体系, 成功合成了具有高间同立构结构的PHAs (P_r>0.95), 其分子结构显著区别于微生物合成PHAs, 突破了传统发酵法在结构调控上的局限性, 拓展了PHAs的结构多样性及潜在应用范围.

由于环境问题日益加剧, 能源需求持续增长, 传统材料已难以满足这些领域的进一步需求. 金属有机框架(MOFs)材料因其多孔结构、大比表面积和多功能的特性, 在这些领域中展现出巨大的潜力. 然而, 纯MOFs固有的不稳定性和低导电性限制了其实际应用. 基于MOFs的复合材料在保留单纯MOFs优点的同时, 整合了客体材料(包括无机碳材料、金属氧化物和聚合物等)的功能, 在未来能源和环境等科学领域展现出重要的研究价值. 全面综述了MOF复合材料在电化学储能和吸附领域的应用, 并从维度角度分析了基于MOFs的各种复合材料的物理和化学性质. 在此背景下, 不仅强调了MOF复合材料的优势, 还对其应用效果进行了详细分析和客观概述.

聚烯烃材料在国民经济中占据重要地位, 是现代工业和日常生活不可或缺的基础材料, 也是全球产量最大的合成高分子材料. 过渡金属催化剂是聚烯烃行业发展的重要推动因素, 其中单中心的非茂前过渡金属催化剂因其简捷的合成工艺和优异的线性聚烯烃结构调控能力近些年来备受关注. 另一方面, 作为石化工业重要副产物的1-丁烯, 其高值化利用存在显著研究价值, 如当前工业界采用非均相齐格勒-纳塔催化剂体系制备的全同立构聚1-丁烯, 已广泛应用于热水管道等工程领域. 然而, 目前尚未有其他等规度(mmmm<90%)聚1-丁烯材料得到商业化应用的报道. 基于上述背景, 本工作利用单活性中心的三齿钛配合物实现了非全同立构聚1-丁烯的高效制备, 活性超过10 kg•mmol⁻¹•h⁻¹, 分子量最高可达1800 kDa以上, 等规度控制在80% mmmm附近. 此外, 该催化体系对高碳α-烯烃也表现出良好的兼容性, 在1-丁烯与1-己烯共聚中活性无明显衰减. 上述两类聚合物材料均表现出良好的韧性(断裂应力接近40 MPa, 断裂伸长率超过800%)和晶型稳定性. 所得聚1-丁烯作为增强材料能够显著提升天然橡胶的力学性能.

卡宾(R₂C:)为一类中性二价碳物种, 其中心碳原子具有六电子结构特征, 在化学与材料科学等领域具有重要应用价值. 当前研究领域中, 已成功分离的稳定卡宾主要呈现σ²π⁰基态电子构型, 少量通过谱学表征的卡宾为σ¹π¹态; 而具有反转电子态(σ⁰π²)的稳定卡宾迄今仅一例报道. 该σ⁰π²卡宾具有一个刚性 RhP₂C 四元金属杂环结构, 其中的卡宾碳原子在¹³C NMR中显示出低于－30的高场化学位移. 理论计算表明, 此类卡宾在小分子活化等过程中可能具有特殊反应活性. 本综述通过系统梳理该领域的研究进展, 重点分析其结构特征、稳定化策略及反应特性, 并展望其在惰性化学键活化、新型配体设计等方向的发展前景.

开发高效乙烯(C₂H₄)分离与提纯技术是化工节能降耗的重大需求, 研究的关键在于高性能乙烷(C₂H₆)吸附剂的设计与制备. 具有高度可设计性与可调节性金属有机框架(Metal-organic framework, MOF)材料的出现, 极大推动了C₂H₆选择性吸附剂研发的进展. 通过活性位点的合理构筑与孔腔环境的精准调控, 种类繁多的C₂H₆选择性吸附剂不断涌现, 但在面对实际分离体系和复杂工业应用场景时, 材料的性能仍有待提高, 对C₂H₆吸附机制构效关系的认知也迫切需要进一步系统研究. 此综述系统总结了近15年来C₂H₆选择性吸附剂的研究进展, 深入探讨了C₂H₆选择性吸附剂的结构设计方法, 包括柔性开门效应、金属开放位点修饰、孔道表面电势调控等, 强调了C₂H₆吸附剂面对工业应用必须克服的关键挑战, 包括在循环稳定性、绿色规模化合成及新型分离工艺建立等, 以期为高性能C₂H₆吸附剂的精准构筑与分离应用奠定理论基础, 推动烯烃分离工业的技术创新与变革发展.

开发高效通用的多环合成策略是药物化学与有机合成领域的重要挑战. 基于开链醚的α-C—H键氧化/多烯环化串联反应, 成功构建了一系列具有稠合氧杂6/6/6三环骨架的化合物. 该策略通过原位生成高活性的氧鎓离子中间体, 并实现其精准分子内捕获, 从而将简单开链醚前体高效转化为复杂多环体系. 经系统性反应条件优化, 此反应在温和条件下展现出广泛的底物普适性和良好的官能团兼容性. 关键中间体的特定构象和烯烃构型诱导了分子内多烯环化的立体专一性过程, 从而实现了非对映选择性的高效控制.

在DNA编码分子库(DNA-encoded library, DEL)中引入杂环优势骨架的合成方法具有重要意义. 本工作报道了一种DNA兼容的合成策略, 通过四氢吡咯促进的Knoevenagel缩合反应, 实现了5-亚芳基硫代乙内酰脲衍生物的合成. 在温和的反应条件下, 该方法表现出广泛的底物适用性, 大多数底物可实现中等至优异的转化率(50%~98%). 这种DNA兼容反应可用于DEL的构建, 从而进一步拓展其可及的化学空间.

RNA修饰在调控基因表达和维持细胞稳态中发挥着关键作用. 尽管N⁶-甲基腺苷(m⁶A)和5-甲基胞苷(m⁵C)等RNA修饰已被广泛研究, 但5-甲基尿苷(m⁵U)作为一种高度保守且分布广泛的RNA修饰, 其研究仍相对滞后. 近年来, 通过质谱及代谢掺入测序的方法, 在哺乳动物细胞mRNA上也发现了m⁵U的存在. tRNA上的m⁵U修饰也被证明在促进tRNA折叠、提升tRNA稳定性、调控tRNA修饰景观、核糖体易位以及细胞适应性方面发挥着关键作用. 本文系统总结了m⁵U的研究进展, 重点介绍其在mRNA上的发现、不同物种间形成机制的差异、tRNA上m⁵U生物学功能研究及其相关酶的作用, 并结合已有研究成果探讨其潜在的疾病关联, 并对未来的发展方向提出展望.

催化领域的最终目标是在工业技术层面提高催化效率. 工业催化剂通常是由沸石组元与基质和粘结剂等“非沸石组元”共同构成的多组元多活性敏感结构复合体, 其性能不仅取决于单一组元的性质, 更受组元间相互作用的显著影响. 然而, 实验室的大量研究多聚焦于沸石组元的调控, 而忽视了非沸石组元的影响及其与沸石组元的相互作用, 导致工业催化剂的设计与实际性能之间存在显著差异. 对于沸石-非沸石组元间的结构设计及各组元间结构-性质-功能关系的理解在很大程度上被忽视. 本综述着重强调了工业沸石-非沸石一体化催化剂组元间相互作用的复杂性. 以典型的催化裂解催化剂为例, 分析了催化裂化多组元催化剂的等级特征及其等级结构协同接力催化功能. 重点探讨了沸石-非沸石组元间的三类相互作用机制: (1)铝物种迁移及其对酸性质的调控; (2)阳离子交换及金属在组元间落位的距离效应对酸性位点的动态调节; (3)组元间孔道匹配联通性对扩散效率的影响. 最后, 展望了多组元催化剂设计的未来方向, 强调通过先进表征技术与计算模拟揭示组元相互作用的微观机制, 为开发高效、低能耗且环境友好的催化裂化催化剂提供理论指导.

基于三羰基铬的双功能配位策略, 实现了简单芳烃的去芳构1,2-烯丙基化/氨羰基化反应. 该反应能够将重要的烯丙基和氨羰基官能团一步高选择性地整合到环状体系中, 从而快速制备了一系列含环己二烯环的β-烯丙基化酰胺化合物. 体系中, Cr(CO)₃单元通过η⁶-配位模式不仅能够活化惰性苯环大π键促使其发生去芳构化反应, 同时也可以提供羰基化过程中所需的CO源. 去芳构羰基化方法无需使用外加有毒CO气体, 具备较好的底物普适性以及官能团兼容性, 特别是能适用于甲苯、苯甲醚、氟苯、氯苯等简单芳烃底物, 具有好的合成应用潜力.

聚合物材料在现代工业和科技领域占据重要地位, 但传统工业的聚合物改性方法往往面临着强度和韧性调节不可控制的难题, 限制了材料的高端应用. 为解决这一问题, 研究者们通过聚合物的结构优化以实现宏观性能的调控. 因此, 本综述以网络结构设计为切入点, 根据能量耗散途径的不同, 将聚合物改性的机制分为氢键作用、配位作用、主客体作用、力敏基团、机械互锁结构和其他作用六个方面. 随后, 分类综述了各个方面近年来具有代表性和创新性的工作, 通过结构分析和性能理解, 重点阐释了不同作用对于增强增韧聚合物材料的影响机制. 最后, 根据现有的研究内容, 指出了未来聚合物材料机械性能提升所面临的关键问题和重要挑战.

邻近依赖性核酸自组装技术通过将蛋白质-蛋白质相互作用(Protein-protein interactions, PPI)事件转化为易读取的核酸序列信息, 并结合核酸信号放大技术实现了对PPI的高灵敏、高通量检测. 本综述系统性解析邻近依赖性核酸自组装技术的底层逻辑及其在PPI分析中的作用机制: 重点剖析邻近效应诱导的探针局部浓度富集促进核酸自组装的基本原理; 全面阐述基于滚环扩增等核酸扩增技术的信号放大策略, 总结了当前研究在PPI检测灵敏度与通量方面协同提升的策略与进展; 深入探讨传统光学检测平台与高通量测序平台的信号读取方式. 通过系统性评述, 明确邻近依赖性核酸自组装技术在PPI检测中的核心优势, 同时指出现有体系在探针质量依赖性等方面的技术瓶颈. 最后, 展望该技术与人工智能、微流控芯片等前沿技术的跨学科融合, 进而推动精准医学等领域的范式变革.

以城市生活污水处理工艺中产生的活性污泥为固碳前驱体, 制备了可对多硫化锂进行锚定作用的锂硫电池正极材料. 结果表明, 活性污泥基生物质炭具有多级孔结构, 其比表面积达1643.3 m²•g⁻¹, 且表面富含极性基团, 可协同实现多硫化锂的物理限域与化学锚定. 锂硫电池正极材料中因活性污泥基生物质炭的引入, 可将硫载量从2 mg•cm⁻²提升至8 mg•cm⁻². 基于此载量的正极而制备的锂硫电池具有优良的循环稳定性以及长寿命, 0.5 C条件下循环500次后容量保持率为55.0%. 本研究为废弃生物质资源的高值化利用及低成本锂硫电池开发提供了理论支撑.

纳米孔测序技术作为一种革命性的单分子测序方法, 利用限域纳米孔与DNA分子的非共价相互作用解析碱基信息, 进而从单分子水平读取DNA序列. 这种直接的物理读取方法具有无标记、长读长、高通量、低成本和实时检测等独特优势, 在基因组学、医学研究等领域展现出巨大应用潜力. 本文系统性综述了纳米孔单分子测序的原理与发展历程, 重点阐述了纳米孔测量空间分辨率提升策略、基于马达蛋白的测序时间分辨率控制策略、纳米孔测序系统的构建, 并探讨这些关键因素之间的相互关系及影响. 在此基础上, 讨论纳米孔测序技术的应用现状与发展趋势.

低维磁性材料能够同时利用电子的自旋和电荷自由度进行信息的存储、处理和传递, 在下一代高速信息技术中展现出重要应用前景. 然而, 低维磁性材料发展面临着实验合成和表征困难、居里温度低、功能单一等问题. 针对这一现状, 通过第一性原理计算方法对低维磁性材料进行性能定制是解决上述问题的重要途径之一. 在此背景下, 金属有机配位体系凭借其独特的结构可设计性受到广泛的关注, 其丰富的过渡金属中心和多样化的有机配体库为低维磁性材料设计提供了广阔空间. 其中, 可精确调控的配位化学环境能有效地调制金属/配体的电荷态和自旋态, 从而诱导产生自旋极化. 而且, 金属和配体之间为配位键, 轨道耦合形式多样且可调, 为实现高居里温度、多样的磁相互作用提供了理想平台. 此外, 有机配体方便进行化学修饰和构象调控, 有利于实现磁性相变体系和多功能集成的自旋电子器件. 为此, 系统总结了低维磁性金属有机材料第一性原理设计的最新研究进展, 重点阐述了金属有机体系实现特定功能性磁体的几个关键设计策略, 包括: 室温稳定亚铁磁体的构筑方法、磁性相变的化学调控策略、多铁磁体设计方法、具有显著Rashba效应的金属有机材料设计方案、双极磁性分子的设计原理、新型交变磁体的创制途径, 以及电场调控磁性的微观机制等. 最后, 探讨了结合机器学习方法实现具有高磁晶各向异性能的低维金属有机磁体的研究进展. 通过系统总结金属有机体系在低维磁性材料设计中的独特优势与现存挑战, 该展望期待能为后续相关研究提供前瞻性的理论指导与技术路线.

锂-空气电池是发展先进储能系统中的重要电池体系, 具有极高比能量. 然而, 锂-空气电池在正极侧仍面临着电极动力学缓慢、过电位高和电解液分解副反应等问题. 为克服上述问题, 研究者引入多种催化策略, 其中氧化还原媒介体分子催化剂的出现解决了“固-固”界面接触问题, 可有效地提高锂-空气电池的电化学性能. 聚焦于锂-空气电池的研究现状和关键挑战, 系统阐述了该体系中媒介体催化的作用机制及其应用, 进一步探讨了理想媒介体的设计要点与技术难点, 最后对该领域提出了展望.

氧化铝(Al₂O₃)材料因其高强度、高硬度、低导热性以及化学稳定性, 被广泛应用于航空航天、军事装备、牙齿修复、汽车制造、电子器件等领域. 然而, 其本征脆性导致的低断裂韧性显著限制了其在主承重部件中的规模化应用. 因此, 同步提升Al₂O₃材料的强度和韧性, 已成为材料领域亟需突破的技术瓶颈. 本综述首先简要概述了Al₂O₃材料的基本属性, 随后从物相、组分及仿生微纳结构三个方面系统总结了Al₂O₃材料的强韧化研究进展, 为后续高强高韧陶瓷基复合材料的高效构筑提供理论基础与技术参考.

微纳制造技术作为材料与功能器件的关键桥梁, 在信息技术、柔性电子等领域具有重要应用. 传统互补金属氧化物半导体(Complementary metal-oxide-semiconductor, CMOS)工艺受限于刻蚀和高温等苛刻条件, 难以满足新型材料的加工需求. 液相法虽具条件温和的优势, 但需解决宏观均匀性、微观精度及材料有序组装等多重挑战. 基于此, 超浸润界面调控的液桥限域组装技术通过精准操控微流体定向输运与材料单元有序排列, 为跨尺度制造提供了新范式. 此文系统阐释了液桥限域组装的动力学机制, 揭示了超浸润表面对三相接触线及液桥结构的调控规律. 该技术基于限域效应实现了有机分子、聚合物、量子点和微米粒子等跨尺度溶液加工材料的高精度图案化与长程有序组装. 此文还深入探讨了材料长程有序组装对于光学、光电子学与微电子学器件性能提升和功能拓展等方面的贡献, 并依次介绍了液桥限域组装技术在微激光器阵列、激光-波导耦合器件、量子点发光二极管、偏振光探测与方位识别、柔性可穿戴器件等前沿领域中的最新进展. 最后, 总结了液桥限域组装在多材料体系和复杂基底上的普适性与图案可控性, 展望了其在光子集成、可穿戴器件及量子信息等领域的进一步发展方向.

铀(U)是核反应堆的主要燃料, 海水提铀是实现核能可持续发展的一种极具潜力的方法. 然而, 由于海水中铀含量极低、易形成碳酸盐配合物以及存在高浓度竞争性离子, 开发满足实际应用的吸附剂仍是当前一大挑战. 本研究发展了一种钛基金属有机框架(Ti-MOFs)孔径调节策略, 成功实现了高效率的铀酰提取. 相较于大孔径的MOF-902, 小孔径的MOF-901展现出更优异的吸附性能, 最大吸附容量可达468.5 mg•g⁻¹. X射线光电子能谱分析表明, MOF-901孔道中的N位点是其与铀酰配位的主要活性位点. 孔径与晶体结构分析进一步揭示, 孔径效应和空间位阻效应与Ti-MOFs的铀酰吸附容量紧密相关. 此外, MOF-901在模拟海水(浓度为10 mg•L⁻¹)的吸附实验中表现出超过99%的铀酰提取率, 证明了Ti-MOFs材料在海水提铀领域的应用潜力.

钠金属电池因其理论比容量高(1076 mA•h•g^－1)和钠资源储量丰富, 被认为是下一代高能量密度电池的理想选择之一. 然而, 钠金属负极在循环过程中易形成枝晶, 引发短路问题, 导致电池循环寿命短和库仑效率低, 甚至存在安全隐患. 作为电池关键结构材料, 集流体的形貌结构设计可调控钠金属的沉积/剥离行为, 从而抑制枝晶生长. 其中, 三维碳集流体凭借其稳定的机械支撑、高比表面积和优化的离子传输路径, 能有效抑制枝晶形成, 显著提升电池的循环稳定性和电化学性能, 成为最具潜力的集流体材料之一. 系统综述了近年来碳集流体的制备工艺, 重点分析了三维碳基集流体的性能优化策略, 如原子掺杂提高亲钠特性、功能化改性三维碳材料电子结构、有机/无机复合策略提高界面稳定性以及孔径结构调节三维碳基集流体表面反应等方法, 并探讨了碳基材料的应用优势与研究进展. 最后, 对三维集流体在钠金属电池中的未来发展方向进行了展望.

在酶化学反应与小分子化学反应过程中的扩散动力学的研究表明, 一部分反应物或催化剂会出现高于本征扩散系数的平动扩散行为, 其扩散系数增幅可以达到20%以上, 而体系温度基本不变. 分子的实际运动是平动与转动的耦合, 但目前针对小分子化学反应过程中的扩散动力学研究都集中在平动扩散上, 鲜有人关注其转动扩散的情况, 本工作研究了3-丁炔酸与叠氮乙酸在Cu(I)催化下发生1,3-偶极环加成反应过程中各物种转动扩散系数的变化, 核磁共振T₁反转恢复实验和荧光各向异性/偏振实验的结果表明在反应过程中底物和产物均存在不同程度的转动扩散系数减小, 结合平动扩散实验结果, 我们认为在反应过程中分子发生了定向对齐, 同时分子的转动能部分转变为了分子的平动能, 使得化学反应中小分子呈现区别于Stokes-Einstein定律的扩散现象.

窄谱带有机光电探测器因其高光谱分辨率和广阔应用前景成为光电子领域的研究热点. 传统依赖分光元件或器件工程策略的窄谱带光电探测器面临集成度低、成本高昂等问题. 有机光电材料通过分子结构设计可实现光谱响应的精确调控, 在构筑窄谱带光电探测器中展现出巨大潜力. 本工作聚焦于窄谱吸收材料的有机光电探测器, 从分子设计和聚集态调控两个角度剖析不同材料体系窄谱吸收机制, 并探讨其在探测器中的应用, 最后对该领域未来发展的机遇和挑战进行展望.

神经递质作为介导神经元间信息传递、调控神经环路及维持脑功能稳态的关键信使分子, 其动态监测对解析神经生理/病理机制具有重要意义. 有机小分子荧光探针以其优异的结构稳定性、生物相容性、识别机制的可设计性, 以及发光特性的灵活可调性, 为神经递质的检测和成像提供了理想的方式. 此文从有机小分子荧光探针的分子设计策略、共价/非共价识别原理、信号转导机制, 以及生物成像性能等方面出发, 对神经递质荧光探针的最新研究进展进行综述. 在此基础上, 对当前探针的局限性进行了深入分析, 并对未来新型探针的设计方向进行了展望, 旨在为新一代高性能神经化学探针的研发提供理论框架与路线图, 以促进神经科学和临床诊断技术的发展.

钠离子电池具有资源丰富和低成本优势, 是锂离子电池的有益补充, 有广阔的应用前景. 正极材料是关系钠离子电池成本的关键, 因此开发低成本、高性能的正极材料对推动钠离子电池应用具有重要意义. 具有Alluaudite型三维框架的硫酸铁钠正极材料不仅结构稳定、能量密度高, 且其原料来源广泛、环境友好, 是一种有竞争力的低成本钠离子电池正极材料. 然而, 硫酸铁钠材料面临着本征电导率低、界面性质活泼以及合成过程中容易出现杂相等问题, 限制了其在大规模储能体系中的应用. 本综述从材料晶体结构、钠离子脱嵌机制出发, 总结了其合成方法以及所面临的关键问题, 并从非化学计量比设计、元素掺杂、碳层包覆等角度详细概述了其改性策略, 最后介绍了该材料的产业化进程. 本综述为进一步提升硫酸铁钠的电化学性能提供了设计策略, 有望推动其商业化应用进程.

放射性铅同位素自20世纪起就被广泛用于核科学、医学、地质学和环境科学等学科的研究中, 是各学科之间交叉的重要桥梁. 近年来, 随着核医学领域的快速发展, 铅-203和铅-212在癌症的诊断和治疗上显示出了诊疗一体化的巨大潜力. 铅-202和铅-205则是同位素稀释(ID-MS)铀-铅(U-Pb)定年法中铀-铅稀释剂的重要组成部分, 被广泛应用于地质年代学研究中. 铅-210作为铀-238衰变链中的一员, 常被用于沉积物年代测定及大气气溶胶的传输和沉降过程研究以及核设施运行情况监测等. 但目前上述的多种放射性铅同位素的制备仍十分具有挑战性, 未能满足各学科发展中日益高涨的需求. 本文综述了部分放射性铅同位素在交叉学科研究中的应用进展, 重点总结并分析了放射性铅同位素的制备和纯化方法, 同时对未来关键放射性铅同位素的制备及应用进行了展望.

细胞外基质(ECM)的力学异质性对细胞行为具有指导作用. 梯度水凝胶能够在体外模拟ECM的力学异质性. 然而, 当前的梯度水凝胶制备策略, 如光掩模聚合、扩散法, 存在操作复杂、适用范围窄及生物相容性不足等局限. 此研究以氧化透明质酸(oxi-HA)和明胶(gelatin)为原料, 通过可编程注射泵系统(PSPS)在600 μm的尺度内构建了黏弹性梯度水凝胶(GoHG). 水凝胶具有连续的刚度与应力松弛时间梯度和良好的细胞相容性. 此外, 成纤维细胞(NIH-3T3)和成肌细胞(C2C12)在不同黏弹性区域表现出显著的铺展行为差异, 证实了细胞对基质力学梯度的特异性响应. 该技术改善了当前梯度水凝胶构建方法的局限性, 为研究细胞-ECM力学互作及组织工程应用提供了高效、通用的平台.

透明导电纤维是构建织物显示器件的核心组成部分, 目前其主要通过在高分子基体中掺杂导电的离子液体进行制备, 但其导电性较低, 难以有效满足应用需求. 将银纳米线涂覆在空气等离子体处理后的热塑性聚氨酯纤维表面, 得到了一种具有高导电性和高透明性的柔性透明导电纤维. 在等离子体处理后, 聚氨酯纤维表面接枝了大量亲水基团, 并与银纳米线表面所包覆的聚乙烯吡咯烷酮形成氢键作用, 促进银纳米线膜层牢固地粘附于聚氨酯纤维表面. 该透明导电纤维的电导率可达到10 S•cm^-1, 较基于离子液体/聚氨酯的导电纤维提高1000倍, 其透光率超过75%, 在空气中放置14 d及弯折10万次后, 电导率仍能维持初始值的90%以上. 将该透明导电纤维编织构建成织物显示器件, 其发光亮度可达208 cd•m^-2, 且具有良好的耐水洗和耐摩擦性能.

共价有机框架(covalent organic frameworks, COFs)凭借其结构可设计性、高比表面积和优异的化学稳定性, 近年来在质子导体领域引起广泛关注. 本综述概述了COFs在本征与非本征质子源体系中的质子传输机制、材料设计策略及相关研究进展, 阐明了Grotthuss机制与Vehicle机制的定义和判定标准. 将电化学阻抗谱、固体核磁、红外光谱等实验手段与密度泛函理论、分子动力学和从头算分子动力学模拟结合, 解析了COFs的微观质子传输机制及其与结构的构效关系. 最后, 本综述分析了COF质子导体在能源领域的应用前景, 并简要探讨了其结构设计、实验表征和理论模拟的发展方向.

有机电化学合成利用电能驱动合成反应的进行, 无需使用传统的化学氧化还原试剂, 具有反应条件温和、反应易调控、环境友好等优点. 然而, 绝大部分电化学反应都需使用化学计量的无机盐作为支持电解质来提高反应液的导电率, 影响了反应的实用性. 因此, 发展无需外加电解质的电化学合成反应具有重要的研究意义. 3-苄基喹喔啉-2(1H)-酮具有广泛的生物学活性和药理活性, 该类化合物的合成备受科研工作者的重视. 本工作以价廉易得的苄氯为苄基化试剂, 发展了一种无需外加电解质的电化学促进喹喔啉-2(1H)-酮和苄氯的脱氯交叉偶联反应, 以69%~88%的收率合成了27种3-苄基喹喔啉-2(1H)-酮化合物. 该方法具有反应条件温和绿色、位点选择性高、操作简单等优点, 为3-苄基喹喔啉- 2(1H)-酮及其衍生物的制备提供了一种高效绿色的新方法.

聚乙烯蜡具备乙烯低聚物所特有的物理特性, 可用作润滑剂、稳定剂及粘合剂, 广泛应用于塑料、橡胶、油墨和化妆品等多个领域, 其制备技术已从传统的热裂解工艺升级为催化乙烯聚合技术. 此研究合成了三种具有不同位阻效应吡啶亚胺镍催化剂Ni1~Ni3, 亚胺一侧包含具有大位阻特性的2,4,6-三(双(4-氟苯基)甲基)苯基取代基, 并探究了其在乙烯链行走聚合过程中的催化性能. 研究结果表明, 催化剂结构和聚合条件的变化直接影响乙烯的催化活性, 以及所制备聚乙烯蜡的分子量和支化度. 所有催化剂均成功合成了以甲基和长支链为主窄分散度的支化聚乙烯蜡. 通过调节聚合温度(0~75 ℃), 能够有效调控聚乙烯蜡的支化结构(15~61/1000C). 在较低温度条件下, 可获得主要含有甲基支链的粉末状聚乙烯固体. 该系列催化剂在工业常用溶剂正庚烷中, 表现出与甲苯几乎一致的卓越性能. 苯基取代的Ni2在正庚烷中的催化活性高达4.55×10⁶ g•mol^－1•h^－1, 而在甲苯中则为4.72×10⁶ g•mol^－1•h^－1. 该技术通过链行走聚合直接合成出支化可控的聚乙烯蜡材料, 其催化剂制备过程简洁且成本低廉, 具备高效催化性能, 对溶剂具有良好的耐受性, 有望为工业化聚乙烯蜡的高值化生产开辟新的思路和途径.

零价态主族元素以不同键合方式形成种类丰富的同素异形体, 在合成化学和新材料开发领域展现了广泛的应用潜力. 近年来, 随着主族元素化学的不断发展, 配体稳定的低价态主族元素化合物逐渐受到重视, 相关的单核和双核零价态主族元素化合物的合成研究相继被报道. 配体稳定的单核和双核零价态主族元素化合物具有独特的电子结构, 其分离与表征有助于深入理解零价态主族元素的成键机制, 而其良好的溶解性则极大地拓展了它们在合成化学中的应用. 此外, 零价主族元素化合物因中心元素的不寻常氧化态, 展现出在小分子活化方面的潜力. 本文综述了配体稳定的单核和双核零价态主族元素化合物的合成, 重点总结了零价态主族元素化合物的分离及其化学反应性, 并探讨了这一领域面临的挑战及未来的发展方向.

本工作报道了一类通过可见光催化活化N-氨基吡啶盐产生氮自由基, 并与乙烯基环丙烷的加成/环化反应. 该反应不仅扩展了氮自由基作为双功能试剂参与的反应类型的范围, 还为构建四氢吡啶类化合物提供了一种有效的合成策略. 在该反应中, N-氨基吡啶盐表现出双功能特性, 既作为氮自由基的前体, 又作为氮亲核试剂; 乙烯基环丙烷作为四原子组分的自由基受体和亲电试剂. 经过一系列条件优化, 确定了最优反应条件: 使用10-苯基吩噻嗪(Ph-PTZ)作为光催化剂, 1,2-二氯乙烷(DCE)作为溶剂, 并以波长为390 nm的紫光作为可见光的光源. 在此条件下, 对N-氨基吡啶盐和乙烯基环丙烷的底物适用范围进行了广泛考察, 以中等到较好的分离收率成功合成了42种1,2,3,6-四氢吡啶类化合物. 该方法可以放大至克级规模, 同时产物也能发生官能团的各种转化.