柱芳烃基人工锂离子通道实现高选择性锂钠分离
研究报道了一类以 pillar[5]arene 为中心环、末端接二苯基氧化膦(DPP)配体的仿生超分子跨膜通道,在电化学驱动条件下给出保守下限的 Li+/Na+ ≥ 94、Li+/K+ ≥ 136、Li+/Mg2+ ≥ 286、Li+/Ca2+ ≥ 228 的选择性。
推荐理由:原文给出人工跨膜锂通道的离子选择比与单通道电导,读者可据此判断仿生膜在锂纯化中的分离上限。
研究报道了一类以 pillar[5]arene 为中心环、末端接二苯基氧化膦(DPP)配体的仿生超分子跨膜通道,在电化学驱动条件下给出保守下限的 Li+/Na+ ≥ 94、Li+/K+ ≥ 136、Li+/Mg2+ ≥ 286、Li+/Ca2+ ≥ 228 的选择性。
推荐理由:原文给出人工跨膜锂通道的离子选择比与单通道电导,读者可据此判断仿生膜在锂纯化中的分离上限。
作者提出一种类囊体(TK)锚定酶凝聚体的策略,将 UTX 来源的内在无序区(IDR)与目标酶融合,通过液-液相分离形成富酶凝聚体并稳定锚定在 TK 膜上,把催化限制在产生 NADPH 的膜界面。
推荐理由:作者用 UTX 来源的无序区把酶凝聚体锚定在类囊体膜上,为光驱动 NADPH 再生与酶催化的空间耦合提供了一条可迁移的构建路线。
以 N,N-二甲基丙烯酰胺与顺丁烯二酸在水相聚合制得荧光电活性导电聚合物 FECP,经 β-环糊精修饰刚性化基体并固定 ─C(═O)N/─C(═O)OH 取向,在 β-环糊精/FECP3(LFCFECP)中确认两种局部骨架构象。
研究以计算设计的 coiled-coil 肽 bundlemers 为可编程平台,考察氨基酸序列对聚电解质复合物相态的控制。
推荐理由:通过氨基酸序列调控聚电解质复合物的相态,从液态凝聚层到六方有序固体,为可编程自组装提供了一条序列层面的设计路径。
三种硅烷基官能化环氧树脂(三乙基硅基、二甲基苯基硅基、三苯基硅基侧链)经铂催化硅氢加成合成后与DDM交联,所得网络介电常数与介电损耗均低于纯RDE/DDM及烯丙基前驱体A1E2PG/DDM热固性树脂。介电响应降低源于含羟基极性链段体积密度下降与局部偶极运动受限的耦合作用,富苯基硅基尤其三苯基硅基抑制了亚玻璃态β松弛。多苯基硅基侧链还提高了热分解残炭率。
研究将 Pt 纳米颗粒选择性置于多孔碳载体的外表面(Ptext/PC)或内部纳米孔中(Ptint/PC),在 Pt 载量、颗粒尺寸和孔结构相近的条件下,H2-air 下 Ptint/PC 的峰值功率密度约为 Ptext/PC 的 1.3 倍,高电压区电流密度相近。
推荐理由:通过把 Pt 纳米颗粒放进介孔内来打散离聚物骨架的紧密堆叠,为低铂燃料电池的氧传输提供了一条可调的结构参数。
研究团队通过拓扑与堆叠导向的分子设计,将超微孔工程与孔表面氟化结合,构建出超疏水共价有机框架(COF)TF-COF 和 NF-COF,用于耐湿甲烷纯化。NF-COF 在 298 K 下丙烷吸附量达 99.4 cm3 g–1,C3H8/CH4 IAST 选择性为 251.7。
推荐理由:原文给出氟化 COF 的孔道设计与 C3H8/CH4 选择性数据,可据此判断潮湿条件下甲烷纯化的可行性。
研究构建了由二嗪异构体(哒嗪 Dz 与吡嗪 Pz)与可调连接化学(sp2c-、混合、imi-连接)组成的双维度 COF 平台,实现活性位点电子环境与骨架电荷传输行为的解耦调控。
推荐理由:通过二嗪异构体与连接化学的组合,揭示活性位点电子结构与骨架电荷传输之间的匹配关系,为 COF 光催化剂设计提供可迁移思路。
研究提出一种溶度参数调控的设计策略,用于聚氨酯脲弹性体,并结合全原子分子动力学模拟与实验,阐明硬段在软基质中的溶解度如何决定微相分离、畴形貌与力学性能。结果表明,软硬段之间最佳相容性促成疏松与致密硬畴共存,在不牺牲韧性或强度的前提下同时实现能量耗散与承载,拉伸强度约 77 MPa、韧性约 290 MJ/m³。
推荐理由:通过溶度参数调控软硬段相容性,让聚氨酯脲弹性体同时获得约 77 MPa 拉伸强度与约 290 MJ/m³ 韧性。
研究报道了一种分子调控策略,通过改变亚胺连接聚合物网络中的中心胺衍生单元来调节电荷分离与保持时间,并影响暗态 H2O2 生成。与 N 中心参照体系相比,C3N3 中心类似物在皮秒尺度的衰减时间尺度延长约 27 倍、纳秒尺度提高约 3 倍,40 min 内暗态 H2O2 产量达 4941 µmol g−1,约为 N 中心对照的 1.5 倍。
推荐理由:通过调节中心胺单元比较亚胺连接聚合物的电荷寿命与暗态活性,给出分子结构到暗反应性能的对应关系。
研究将 sp 杂化的乙炔单元引入共价有机框架(COF)的顶点或连接单元,得到 π 共轭扩展、电荷离域增强且孔道电子极化的 COF,从而强化 O2 吸附与活化。与以 sp2 为主的类似物相比,这些 sp 杂化 COF 表现出更快的电荷转移动力学、更高的 H2O2 选择性和更好的 2e⁻ ORR 活性。
推荐理由:通过 sp 杂化乙炔单元调控 COF 的电荷离域与孔道极化,为 2e⁻ ORR 催化剂给出键杂化层面的设计参数。
研究提出基于 Fe 离子与 N,N′-二(4-苯甲酸)-3,4,9,10-萘四甲酸二酰亚胺配体(Fe-PDI)的自旋匹配双通道协同电荷离域策略,该聚合物含混合价 Fe(II)/Fe(III) 位点并呈中间自旋构型,轴向 d z 2 轨道单占据。
推荐理由:Fe-PDI 通过自旋匹配的双通道电荷转移把 O2 活化从自旋禁阻变为可行,读者可了解单一位点催化中自旋态调控的设计思路。
研究报道了一种由衣康酸与尸胺合成的吡咯烷酮基星形聚酰胺,其凝聚层在 Ca²⁺ 诱导的反常盐溶效应下形成带正电表面,光散射体的分散稳定性比常规 PNIPAM 高 20 倍以上,并在 5 mol/L 盐浓度下保持稳定。
推荐理由:星形生物聚酰胺凝聚层在 5 mol/L 盐浓度下仍保持分散稳定,为电热响应智能窗提供了一种不同于 PNIPAM 的体系。
研究团队提出一种仿海黄瓜真皮的胶原-海藻酸盐双网络弹性体水凝胶(CoDE),将共价交联的胶原冷冻凝胶骨架与离子交联的海藻酸盐牺牲网络结合,兼具生物相容性与可生物降解性。
推荐理由:原文给出胶原-海藻酸盐双网络水凝胶的压缩致密化与离子锁定机制,可了解其可编程力学区间。
研究报道了共价有机框架(COF)中首个 NO2 吸附等温线,以联苯-3,3′,5,5′-四甲醛与对苯二胺反应合成三维 COF PKU-800。粉末 X 射线衍射、超极化固态 NMR 与建模显示其为三重互穿 qtz 型框架,含约 8% 缺失醛缺陷和约 16% 端氨基。
推荐理由:原文给出三维 COF PKU-800 的 NO2 吸附等温线与穿透数据,可据此比较其与现有吸附剂的容量区间。
采用向列相液晶PEMB-N构建BiVO₄/PEMB-N/FeNiOOH双界面光阳极,在1.23 V vs. RHE下获得6.4 mA/cm²光电流密度和7.2%的太阳能制氢(STH)转换效率。
研究以 1,2-、1,3-、1,4-苯二甲醇(o-、m-、p-BDM)为扩链剂,合成化学组成相同、仅芳环取代位次不同的三种热塑性聚氨酯。
推荐理由:同样化学组成下仅改变取代位次,热塑性聚氨酯的拉伸强度与韧性相差近一个数量级,读者可据此理解主链异构对力学性能的调控空间。
研究报道了一种基于 polymethylvinylsiloxane(PMVS)的硅橡胶体系,同时引入动态硼酸酯键与静态共价交联,可调组成下断裂伸长率超过 1200%,并具有更高的拉伸强度和大应变下改善的弹性回复。
推荐理由:原文给出部分 vitrimer 硅橡胶中静态与动态交联的协同机制,并用量化本构模型区分两者对黏弹性的贡献。
研究展示了一种光响应手性液晶,在单一恒定光照下即可产生自定时的时变光学输出,无需外部时变控制信号。其平面取向经 Pancharatnam-Berry 图案化固定空间波前,混合平面-垂直取向则允许螺旋沿厚度方向连续重构,使预编码几何相位波前的转换效率在多个周期内振荡而空间衍射图样保持不变。
推荐理由:原文给出光响应手性液晶在恒定光照下自发时变调制,并用 Jones 矩阵模型把螺旋螺距演化与实测响应对应起来。
研究优化了一种无氟、可持续且低成本的液晶聚环氧氯丙烷膜,用于质子交换膜。团队基于第一性原理计算得到的机器学习原子间势(MLIP)开展大规模分子动力学,识别出决定质子迁移的关键描述符,发现质子传递受水限域与内部孔道化学的共同调控。据此改性活性官能团使其直接参与质子扩散过程,膜内扩散速率提高三倍,更接近 Nafion 水平。
推荐理由:原文用 MLIP 分子动力学识别质子迁移关键描述符,并据此改性无氟液晶聚环氧氯丙烷膜,为无氟 PEM 的定向设计提供思路。
研究报道了一种非稠合共轭延伸策略,通过用单个噻吩基团延伸中心核并引入分子内F···S构象锁,使小分子受体C5Qx-FTh形成二面角低于1°的近共平面构象。该刚性骨架抑制了电子-声子耦合与激子静态无序,同时抑制分子链动力学并提升器件稳定性;理论与形貌表征显示分子间相互作用面积从302 Ų增至342 Ų,堆积模式由A-to-A转变为A-to-D,π-π与层状间距缩短。
推荐理由:通过非稠合共轭延伸与分子内F···S构象锁,将小分子受体二面角压到1°以下并改变堆积模式,为降低非辐射能量损失提供了一条可迁移的分子设计思路。
研究者将带有不同烷基与芳香取代基的可聚合紫精衍生物共价引入聚合物,建立从分子到聚合物的微环境工程策略。分子层面取代基的电子与位阻特性调控还原热力学、还原态分子间缔合与变色响应;共价引入后聚合物限域提高电活性紫精单元局部浓度并改善电荷利用率。
推荐理由:原文给出侧链取代基如何调控紫精聚合物的离子捕获与变色动力学,可据此判断电致变色器件的响应与对比度取舍。
研究报道浓硼酸盐电解质可显著提升丙烯腈电二聚制己二腈的效率,在无毒的石墨电极上实现约 90% 选择性和 77.9% 法拉第效率。结合原位 Raman、ATR-SEIRAS 与 ¹¹B NMR 分析,作者指出高浓度下形成的多硼酸盐物种既作为缓冲剂稳定局部 pH、抑制 3-羟基丙腈生成,又促进形成适度氢键结合的水分子作为质子供体,加速丙烯腈向己二腈转化的电荷转移。
推荐理由:用原位 Raman、ATR-SEIRAS 与 ¹¹B NMR 说明硼酸盐聚集形态如何调控界面微环境,为有机电合成的电解质设计提供可迁移思路。
研究者报道了含芴酮的共价有机框架 FO-Tp,作为光催化产 H2O2 的催化剂,其产率接近芴基 COF 的十倍,说明芴酮羰基对光催化氧还原起关键作用。芴酮羰基可捕获光生电子并形成持久的富电子自由基态,使 FO-Tp 在碱性条件(AQY = 30.40%,pH = 13,400 nm)和高浓度盐溶液中仍保持优异产 H2O2 性能。
推荐理由:原文给出芴酮羰基作为氧还原活性位点的设计思路与产率对比,可据此判断这类 COF 光催化剂的性能区间。
一种受海百合启发的软体机器人游泳器仅用两路气动输入即可产生水母式脉动、鱼式推进和转子式转向三种可切换游泳模式,依靠柔性臂的单稳态失稳将两路控制输入转换为升降、前后游动、悬停和旋转等三维运动。其最大游泳速度达 1.64 体长/秒,最小运输成本为 17.6,峰值旋转速度为 90°/秒。粒子图像测速分析与计算流体动力学模拟揭示了各游泳模式中驱动推力与旋转力矩的不同涡结构。
研究报道了 Lanwire 平台,将单个 Er3+ 中心嵌入含 2 至 5 个线性共轭卟啉的乙炔撑分子线,Q 带吸收从 705 nm 逐步红移至 850 nm,而发射输出保持 1535 nm 不变。
推荐理由:原文给出卟啉分子线长度与三重态产率、ISC 速率的对应关系,可据此判断这类铒发光体系的敏化设计边界。
研究报道了卤化物固态电解质与 glyme 类溶剂之间的通用自组装反应,生成 ABX6·mGn(A = Li、Na、K;B = Ta、Nb;X = Cl、Br;Gn = 单甘醇二甲醚至四甘醇二甲醚)碱金属 glyme 卤化物家族,其结构类似 CsCl,碱金属阳离子位于中心,周围是快速运动的 glyme 分子,BX6 八面体位于顶点。
推荐理由:原文给出这类碱金属 glyme 卤化物的立方结构与离子电导率区间,可据此判断其在固态离子学中的位置。
研究将可调π共轭的苯并吲哚衍生物分别嵌入刚性PVB与柔性SEBS基体,发现主客体机制不同:氢键主导的PVB在π扩展后磷光寿命略降,而弹性体SEBS的寿命从0.52 s显著提升至1.10 s。
推荐理由:原文给出π共轭程度与SEBS基体磷光寿命的对应关系,并附400%应变与海水浸泡数据,可据此判断柔性RTP材料的适用区间。
研究报道了一种电驱动的耗散型液液相分离(LLPS)体系,通过电化学反应网络调控氧化还原敏感肽,快速触发 LLPS,使凝聚层动态形成与消散,抑制 Ostwald 熟化并表现出生长、融合与持续稳态。
推荐理由:原文给出电化学驱动的耗散型液液相分离体系,读者可了解其无废物积累的主动凝聚与定向输运机制。
研究发现,仅含8–12个碳单元的侧基即可在16–28 nm嵌段共聚物畴间距(L0)相关尺度上诱导蠕虫链(WLC)行为。对硫醇改性聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)的小角中子散射显示高q区呈棒状标度,持续长度Lp为2–3 nm,与WLC行为一致;全原子模拟进一步证实硫醇改性PGMA构象柔性降低、弛豫动力学变慢。
推荐理由:原文给出侧基碳数与蠕虫链行为的对应关系,为高χ低N嵌段共聚物的高分辨图案化设计提供链刚性这一新参数。
研究合成了一系列不同侧链长度的脂肪酸纤维素酯(FACEs),以厘清分子间相互作用对热塑性的影响。表征与密度泛函理论计算显示,充分酯化大幅破坏氢键网络,范德华相互作用成为主要分子间作用力。
推荐理由:通过合成不同侧链长度的脂肪酸纤维素酯,给出 Hamaker 常数与 Tg、Tf 的定量关联,为理解高取代纤维素酯的热塑性提供依据。
以1个糯稻品种及其11个SSIIIa和BEIIb氨基酸取代突变体为材料,用4种常用分类方法量化支链淀粉链长分布(CLD),并建立其与淀粉理化性质的偏最小二乘(PLS)回归模型,24个模型中19个Q²(cum)超过0.5。