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又是Angewan，還帶VIP，這些論文有多優秀！

原創 Green dinosaur 測試GO 6天前

《德國應用化學》（Angewandte Chemie）是Wiley系列的優質期刊，在化學領域列為頂級期刊，其出版類型涵蓋綜述、評述、觀點、通訊、研究文章等，覆蓋化學研究領域的各個方面，具有深遠的影響力。為了提高重要科研文章的時效性，Angewandte雜志注重論文觀點的創新性、文章設計的新穎性，為了集中展示一些觀點新穎、內容質量高的論文，官網設立了展示VIP(Very Important Paper)論文的“VIP”板塊。在審稿時，審稿人會依據論文的重要性進行打分，從高到低依次是: (A) very important; (B) highly important; (C) important等，如果至少兩個審稿人選擇(A)的話，論文就有機會被編輯評選為VIP文章。在這里，筆者總結了Angewan最新評選出來的VIP文章，以供同學們學習研究。

1、手性介觀半金屬Fe₃O₄薄膜的電阻-手性各向異性

DOI：10.1002/anie.202108142

根據理論預測，半金屬材料具有金屬性和絕緣性，但這一點尚且缺乏實驗證實。針對這一問題，上海交通大學和同濟大學的聯合實驗團隊通過氨基酸作為對稱破壞劑，利用水熱法在基底上生長了手性介觀結構Fe₃O₄薄膜(CMFF)，并研究其手性依賴的電導率，即電阻-手性各向異性(R-ChA)。Fe₃O₄具有典型的面心立方結構（空間群Fd-3m），是一種鐵磁性n型半導體，而同時它的電子態密度在費米能量(E_F)處完全自旋極化，可被視作一種半金屬材料。由于電子的選擇性自旋輸運與材料的手性結構相關，因此Fe₃O₄的手性結構與電導率之間具有選擇性的響應機制。結果表明，在CMFF種存在兩個級別的手性結構：一是晶格初級變形形成的扭曲的納米薄片，另一結構則是這樣的納米薄片通過二級螺旋堆疊形成的扇形納米片。在<30K的溫度下，CMFF分別表現出一種手性的金屬導電性和另一種手性的絕緣性。根據實驗結果可以推測：與手性結構相關的有效磁場可以穩定對應手性框架中的相反自旋，這將導致電子在手性結構中一個手性方向的自由運輸，和另一個手性方向的錨定。

Te Bai等人的實驗設計中，利用一種簡單的手性分子輔助水熱反應合成了具有手性介觀結構的半金屬Fe₃O₄薄膜，并隨后利用半金屬材料的導電性與電子自旋的關系，研究了半金屬材料的手性結構與不對稱導電性的關系。這一實驗設計思路清晰，方法新穎，其研究發現可以為手性世界開辟一道全新的窗口，也同樣為手性有機物的開發應用于自旋電子材料提供了全新的參考。

2、用于高性能電化學電容器的共價排列的二硫化鉬-碳納米管異質結構

DOI：10.1002/anie.202107734

二維納米片結構具有快速的離子傳輸和儲存能力，有利于綜合提高電化學電容器的性能，但在實際應用中卻受到低能量密度的限制。在眾多二維材料之中，MoS₂具有較大的層間距，層間范德華力較弱，方便了電解液的滲透和離子的嵌入，因此具有較強的儲能潛力。另外，S-Mo-S層內的Mo離子可從+2價氧化至+6價，從而提供理想的贗電容貢獻量。但是MoS₂材料存在一些問題：層間傳導能力差、單層易堆積等，這些現象限制了層間離子擴散和電化學活性，導致儲能性能不理想。南京科技大學的XingJiang Wu等人開發了一種二硫化鉬-碳納米管（MoS₂-CNTs）的有序異質結構，原位生長的一維碳納米管垂直地鏈接在二維的MoS₂納米層之間，能夠有效阻止納米層的堆疊，同時增強層間導電能力。在氫氧化鉀電解質中，MoS₂-CNTs組裝的電容器展現出超大的電容（5485 F g^-1）和良好的結構穩定性。

為了進一步拓廣二維材料的綜合應用，發展下一代可穿戴移動設備，Wu等人通過直寫打印獲得了一種全固態柔性材料，組裝的柔性化學電容器能量密度高達226 mWh g^-1，良好的電容貢獻值723 F g^-1，在高/低溫下均具有良好的運行能力，展現了其在可穿戴健康-監控裝置方向的應用潛力。從結構上看，這種二維復合材料之所以能夠展現出卓越的儲能能力，主要是由于它的納米結構得以改良，因此相比于純MoS₂材料，具有更高的電導率(1162.8 S m^-1)和更大的比表面積(377.1 m² g^-1)，為電化學活性反應提供了更多的活性位點，同時離子通過豐富的孔結構進行快速傳輸，從而對電化學性能起到了綜合性的提高。

3、鹵化錫鈣鈦礦中的氟化物化學反應

DOI：10.1002/ange.202107599

鈣鈦礦太陽能電池中含有有毒的鉛成分，阻礙了其在眾多領域的實際應用，因此促使了科學界對無鉛鈣鈦礦材料的開發。錫可以用來替代這部分有毒成分。然而，錫很容易被氧化成Sn(IV)，導致性能大幅下降。為了解決這個問題，大部分的研究工作使用SnF₂來抑制氧化問題，但至今為止，氟化物添加劑的作用機制沒有得到明確。為了攻破這一難關，柏林亥姆霍茲材料與能源中心有限公司的研究人員們研究了鹵化錫添加鈣鈦礦中的氟化物成分組成和變化，揭示了SnF₂中的氟化物對前驅體溶液中Sn(IV)絡合和膠體排列的不同作用。綜合各項化學分析和物理表征手段結果，作者發現有SnF₂添加的前體溶液中的Sn(IV)濃度明顯降低，F^-傾向與和Sn(IV)自主絡合為SnF₄，這一化學成分比之SnI₄相比更難引入薄膜之中。此外，SnF₂能夠影響DMF溶液中的膠體排列形式，改變前體溶液中初期成核的鈣鈦礦簇的形成模式。

在這項研究工作中，作者綜合使用了多種物理化學表征手段，對SnF₂及其他鹵化物添加劑的作用過程作了詳細表征，并提出了一種由溶液中的SnF₂添加劑改善結晶質量的成核機制。在研究中，還發現SnF₂能夠提高鈣鈦礦溶液對DMSO的氧化抗性，這一特性同樣在SnCl₂作添加劑的實驗結果中得到體現，這或許意味著其他的鹵化錫添加劑也能夠影響溶液特性，從而抑制Sn(II)的氧化。這項工作以SnF₂為研究對象，開辟了鹵化錫添加劑工作機制的研究，為尋找其他具有特殊化學性質的新型鈣鈦礦添加劑提供方向指南。

4、大規模制備用于細胞傳感納米電極的功能化納米線

DOI：10.1002/anie.202106251

納米電極為在納米尺寸上探索亞細胞生物過程提供了強有力的技術工具，并憑借著其高靈敏度和空間分辨率，在生物應用領域占據了相當重要的地位。但是現有用于制備納米電極的材料稀少，且制作過程復雜耗時、技術難度高，嚴重阻礙了納米電極的進一步應用和發展。武漢大學的Wen-Tao Wu提出了一種大規模合成功能化核殼納米線的制備策略，該工作基于3，4-乙烯二氧噻吩單體與貴金屬陽離子的化學聚合，利用一鍋法可以實現導電核殼納米線的大規模生產制備。這種特殊的核殼結構的材料能夠有效應用在納米電極中，其中SiC@Au-PEDOT納米線電極的SiC納米核能夠提供優異的機械穩定性，Au-PEDOT納米殼則能夠提供良好的電化學和輔助防污作用。

為了檢測所合成的納米線在納米電極中的性能，作者全面地表征了包括納米尺寸、導電性、機械強度和分散性在內的物理性質，證明這種制備策略具有高度的可重復性。另外，SiC@Au-PEDOT 納米線對活細胞的檢測分析表明，這種特殊核殼納米線材料能夠有效激活并輔助相關信號通路的搭建與傳導，其介導的非基因組信號能夠間接作用調節細胞內NO水平，證明單個SiC@Au-PEDOT 納米線具有實時探索活細胞中生理和病理信號通路的卓越能力。改變各種用于EDOT聚合的納米基材和氧化劑，可以分批制備具有可調節尺寸和性能的納米復合材料包覆的核殼導電納米線。綜合來看，此項工作的關鍵在于開發了一種簡單、可規模化和具有高度可重復特點的制造策略，為大規模生產機械性能優越、電化學表現穩定的納米線材料，開發高性能功能化納米電極創造了突破性的成果。

5、明確CO₂電還原中結構-選擇性相關關系：關于有序原子和化學刻蝕的銅單晶表面的比較

DOI：10.1002/anie.202103102

將CO₂轉化為碳氫化合物、醇類和一氧化碳等物質，是構成碳循環的關鍵步驟，有利于可持續和清潔經濟的建立和發展。因此近年來，CO₂電化學催化轉化受到了極大的關注。經過長久的開拓進取，這一議題已經取得了卓越的進展，但關于CO₂在原子尺度上的轉化原理依舊需要得到明確。弗里茨哈伯研究所的Fabian Scholten等人基于超高真空的制備方法獲得了取向良好的Cu(100)和Cu(111)單晶表面，將表面表征技術與氣相色譜技術聯用進行了CO₂表面電化學還原的研究。實驗結果證明，干凈、平整的有序Cu單晶表面傾向于生產H₂氣體，而非預測的碳氫化合物。而通過電化學刻蝕或等離子體處理在表面引入缺陷時，Cu單晶表面才會催化獲得大量的碳氫化合物。證明單晶結構和表面形貌是影響CO₂催化還原選擇性的關鍵因素。

與先前的研究不同，原始原子有序的低指數表面Cu(100)并不是CO₂電催化還原的活性位點，反而在常規電解拋光處理或與氧化還原處理中生成的表面缺陷才是造成對碳氫化合物反應的催化選擇性的主要原因。作者在文中陳述，該文章中表述的實驗結果之所以與理論計算存在出入，是因為理論模擬中的晶體表面為原始表面，而未將缺陷密度與類型納入考慮，但缺陷性卻恰恰是影響CO₂還原的重要因素。

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