用于光催化的新型聚合氮化碳Z型体系

聚合氮化碳(g-C₃N₄)基Z型光催化剂因其具有良好的光收集能力、空间分离的还原和氧化活性位点以及强的氧化还原能力而受到广泛关注。香港中文大学的Guangfu Liao和英属哥伦比亚大学的Baizeng Fang等人在本篇综述了g-C₃N₄基Z型光催化剂的最新研究进展。首先，介绍了g-C₃N₄基Z型光催化剂的发展现状和基本工作原理。然后，讨论了g-C₃N₄基Z型光催化剂相关的表征技术。随后，举例说明了一系列具有代表性的基于g-C₃N₄的Z型光催化剂，用于各种光催化应用，包括水裂解、CO₂还原、N₂固定和H₂O₂生产。最后，本文对这一新兴领域未来研究面临的主要挑战和机遇进行了展望。

锂离子电池安全相关的问与答

近几年来，电动汽车越来越普及，市场占有率越来越高，但是电动汽车相关的火灾事故也屡见不鲜，这引发了人们对锂离子电池安全性的质疑。在这篇文章中，中国农业大学江发潮教授团队和清华大学冯旭宁副教授团队以通俗易懂的方式回答一些当下公众所关心的关于电池安全的常见问题。讨论的问题包括：(1)电动汽车事故；(2)锂离子电池的安全性；(3)现有的安全技术；(4)固态电池。文中作者讨论了电池安全事故的原因，并针对性地给出了对策和建议，目的是使电池系统更安全。同时，文中也阐述了锂离子电池的失效机制。作者希望这篇文章能够促进未来电池向更加安全的方向发展，并使电动汽车获得更广泛的认可和接纳。

退役电动汽车电池去向：报废或二次使用

由于锂离子电池(LIBs)的技术进步，电动交通，尤其是电动汽车，一直在迅速地扩大规模。然而，LIB的性能会随着服役生命周期的延长而显著退化。随着目前电动汽车(EV)的大规模使用，电动汽车电池组终将会由于无法提供令人满意的性能而面临退役，市面上将会很快出现大量退役的LIB电池组。各种寿命终止(EOL)方案正在紧锣密鼓地开发，例如循环利用和回收。近日，通过在固定能源存储等要求较低的应用中，退役电池实现了再利用，使得各利益相关者变得更加有信心，因为退役电池可以为能源和运输部门创造新的价值。在这篇观点文章中，麻省理工学院Martin Z. Bazant、Tomasz Wierzbicki、Juner Zhu等人基于最新的工业报告和技术出版物，从经济和技术角度评估了电池有利可图的“第二寿命”，并探讨了相关应用的可行性。

含硒纳米材料有望应用于癌症治疗

癌症是全球主要的公众健康问题，在世界范围内造成重大的经济负担。目前的临床肿瘤通用的治疗方案在抗肿瘤疗效和生物相容性方面都不尽如人意。与此同时，纳米材料作为提高抗肿瘤效果、减少副作用的潜在治疗策略而备受关注。在过去十年中，含硒纳米材料是公认的一种有前途的生物材料候选者。硒是人体必需的微量元素，因此，含硒纳米材料具有良好的生物相容性。通过合理的设计，含硒纳米材料对氧化还原刺激具有较高的敏感性和抗癌活性。本文中，清华大学许华平教授论述了含硒纳米材料作为药物传递载体和抗癌药物在癌症治疗中的发展。这些纳米材料在体外和体内均具有良好的性能，可用于临床治疗。

冷凝结霜和被动防霜

从2018年中国中部地区极端寒冷天气造成的巨大经济损失，到2021年美国德克萨斯州因霜冻/结冰导致450多万家庭和企业发生电力危机，防霜冻/防结冰是现代社会长期面临的挑战。在过去的十年中，人们采用了各种方法来实现防霜，包括主动方法和被动方法。其中，主动防霜策略效率低、耗能大、操作繁琐。与此同时，材料工程和先进测量手段的蓬勃发展，被动防霜策略取得了巨大的进展。

香港城市大学王钻开教授和大连理工大学马学虎教授等人在本文综述了结霜过程以及被动防霜的研究进展，对该领域的发展前景进行了展望。作者的目标是在广义上提供一个全面的被动防霜框架：从抑制冰核到减少霜/冰粘附，从纳米尺度到毫米尺度，从表面设计到材料选择。

锂离子电池脉冲电流策略：保证未来电网稳定性

可再生能源的大规模利用会由于发电和负荷的动态波动而导致电网不稳定。在脉冲操作下运行的锂离子电池(LIBs)可以有效地解决这些问题，因为锂离子电池提供了所需的快速响应和高能量密度。到2030年，从车辆到电网的LIB部署预计将达到20TWh。

鉴于此，清华大学欧阳明高院士和张强教授在这篇综述中强调了LIBs的脉冲操作来服务未来电网，包括机制、效果和支持硬件。文中特别关注了脉冲操作对电力系统稳定性和电池微演化的基本机制。选择合适的脉冲操作参数，即使在高功率充电和低温操作下，也能提供优异的充电效果。同时，作者介绍了支持双向脉冲的相关硬件。本文综述了LIBs通过脉冲操作参与电网服务的潜力，并可能为行业提供前瞻性指导。

淀粉凝胶用于柔性可充电锌空气电池

柔性锌-空气电池被认为是新兴的便携式智能可穿戴设备的下一代电池候选者。然而，柔性电解质的高成本和复杂的合成工艺限制了柔性锌空气电池的商业应用。在这里，北京理工大学王克亮教授团队报告了一种通过淀粉凝胶反应制备的具有成本效益的淀粉凝胶，用于柔性锌空气电池。团队所制备的淀粉凝胶电解质具有优异的亲水性，粘附性，能够使电解质与电极之间的接触更加紧密，同时具备高的离子电导率(111.5 mS·cm⁻¹)。此外，具有淀粉凝胶电解质的柔性锌空气电池可提供长达>200次的循环，峰值功率密度为84 mW·cm⁻²，同时具有非凡的机械灵活性和复杂条件下的坚固可靠性。该工作为应用于柔性锌空气电池的高性能固态电解质的设计和构造提供了一种策略。

均匀烧结助剂包覆层制备低烧结温度的石榴石氧化物

石榴石型固体电解质在固态锂电池中收获了大量关注。然而，高达1200°C的加工温度限制了其大规模生产。本文中，上海科技大学刘巍研究员和于奕研究员等人开发了一种降低烧结温度的简单策略，通过使用纳米级非晶氧化铝包覆层，在980℃下烧结的石榴石陶瓷具有较高的室温离子电导率，为0.13 mS·cm⁻¹。结果表明，晶界处均匀分布的第二物相具有离子导电性和电子阻隔性，可以阻断电子传导，提高材料的力学性能，所制备的锂对称电池具有2500次的长寿命和0.52 mA·cm⁻²的高临界电流密度，同时石榴石电解质使Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂高压电池在0.05C下可提供248 mAh g⁻¹的高比容量。本工作为降低石榴石电解质的烧结温度提供了新的思路，可将其推广到其他陶瓷的实际生产应用中。

六方氮化硼单层膜的高弹性形变及抗缺陷能力

单层六方氮化硼(h-BN)由于其超宽带隙，可作为光电子器件、石墨烯以及其他二维(2D)电子器件的电介质。由于没有对称中心，单层六方氮化硼表现出压电性。然而，这些应用需要h-BN来维持大的均匀弹性变形，这一点尚未得到证实。在这里，香港城市大学陆洋教授和清华大学徐志平教授等人报告了通过拉伸测试，少缺陷的多晶单层h-BN实现了高达6.2%的大弹性变形，对应弹性模量约为为200 N/m，接近原子力显微镜(AFM)测量的理想值。此外，作者还探讨了h-BN自然产生的缺陷对其力学性能的影响，他们发现，即使h-BN含有~100 nm空隙，样品仍可拉伸至5.8%。原子模拟和连续模拟显示，与制备样品时引入的缺陷相比，h-BN弹性极限几乎不受自然产生的原子级缺陷（如晶界和空位）影响。而那些亚微米孔隙仅轻微降低了h-BN的弹性极限（例如由6.2%仅降至5.8%），由此可见h-BN强大的抗缺陷能力。h-BN单层膜的机械坚固性，以及大的均匀弹性，非常有利于未来的应变工程和压电应用。

受豹纹变色龙皮肤启发，制备核壳结构超分子水凝胶

不同的色素细胞组织成核壳结构，使得豹纹变色龙的皮肤呈现出不同的颜色变化。受这种自然变色设计的启发，宁波材料所陈涛研究员课题组提出了一种响应性核壳结构多发光源超分子水凝胶系统，可以产生可编程的多色荧光变化。具体而言，红色的稀土铕配合物(R)发光原被纳入水凝胶核内，聚集诱导发光型（AIE）蓝色萘酰亚胺(B)和绿色pH响应性苝四甲酸(G)发光原生长成两个超分子水凝胶壳。G/B发光体的强度可实现独立控制，实现可编程发射颜色可以很容易地从红色到蓝色或绿色进行编程，几乎覆盖了整个可见光谱。由于这些发光原之间的不同激发能，也实现了理想的激发波长依赖的荧光。具有图案核壳结构的彩色材料也展示了在防伪上的应用，开辟了利用生物启发核壳结构开发具有多种用途的高效多色荧光系统的可能性。

甲烷脱氢芳构化：Mo/HZSM-5催化活性位点及失活研究

甲烷脱氢芳构化（MDA）是一种极具应用前景的甲烷转化手段。虽已有众多研究对该反应达成了一些共识，然挑战仍存：关于催化活性位点的本质及其失活机制仍尚不明晰，这极大地限制了MDA的实际应用。

鉴于此，来自沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学的韩宇教授团队通过仔细表征MDA反应不同阶段的一系列Mo/HZSM-5催化剂，对催化活性位点的本质及其失活机制进行了深入探究并提出了系列新见解。该工作为如何设计高效能MDA催化剂提供了新的研究思路。

HZSM-5分子筛负载钼是目前研究最为广泛的甲烷脱氢芳构化催化剂。然而，其催化位点的本质及其失活机制仍然疑点重重。本文基于以上问题对该体系展开深入研究：首先，HZSM-5的晶体尺寸决定了其催化活性物种MoC_x的形态和位置，从而决定了催化剂的性能；其次，当负载于纳米尺寸的HZSM-5上时，MoC_x活性位点比酸位点优先失活；第三，传统意义上认为对反应有害的MoC_x颗粒，如能够加以适当的保护避免积碳形成，也可作为活性位点。综上，本文开发了一种“封装”策略，该策略成功协调了MoC_x和酸位点的失活率，使两个位点都得到充分利用，从而使催化剂寿命延长了10倍。同时，借由封装策略还可以设计实验来进一步明确酸位点的催化作用。

机器学习设计与预测混合基质金属有机框架膜，用于二氧化碳捕集

通过膜分离去除CO₂不仅节能、节省空间且环境友好，是一种极具应用前景的分离手段。然而，常见聚合物材料通常受渗透性与选择性之间的权衡，易老化等问题，严重限制了其实际应用。然而，具有永久性微孔，高表面积和可调功能的金属有机框架材料（MOFs）与聚合物混合制成混合基质膜（MMMs）则较好地解决了这一问题，提供了克服Robeson上限的潜力，同时保持了无机材料和聚合物材料的优点。然而，由于真实MMMs系统的复杂性，如何精确预测其性能，进而实现MMMs的精确设计，目前仍是该领域的难点。

基于此，来自新加坡国立大学的张岁教授团队整合了实验和机器学习方法，开发用于碳捕获的高性能MMMs。建立的模型不仅可以指导MOF基MMMs的设计，还可以通过RF和迁移学习预测CO₂/CH₄和CO₂/N₂的分离性能。该工作不仅在实验上证明了机器学习在指导复杂的MMMs系统设计以及预测其性能方面的可行性，而且还表明这种工具有可能适用于其他膜材料的研究。

基于金属有机框架材料（MOFs）的混合基质膜（MMMs）已被广泛研究用于碳捕获以对抗全球变暖。在这里，本文通过引入机器学习，实现了对该领域更深入的见解。随机森林模型首先通过CO₂/CH₄分离的文献数据进行训练，并获得了最佳的MOF结构：孔径>1 nm，表面积约为 800 m² g⁻¹。然后，将有代表性的MOFs与Pebax-2533和具有本征微孔率的聚合物（pim-1）共混制备MMMs。所制膜的CO₂分离性能符合模型预测，而且超过了著名的分离膜性能上限（2008 Robeson upper bound）。此外，与直接建模相比，从CO₂/CH₄分离到CO₂/N₂分离的知识转移，机器学习所获得的结果与文献数据的一致性更好。这项工作将机器学习应用于解决特定领域的问题，并为其他膜的开发提供了思路。

微流控法合成超软凝胶：用于快速血管构建和组织修复

目前，用于生物3D打印的可移植材料往往需要同时具备低毒性、快速交联、为细胞提供近似天然的理化环境等性质。然而，人工合成的聚合物往往伴随着改变细胞生存的理化环境（比如力学性质等）的问题、天然的高分子往往有成胶时间慢，限制连续打印的问题、经过化学方法修饰的天然高分子往往在交联的时候引入如紫外等对细胞具有杀伤力的方法。所以，在生物软材料3D打印领域中，设计一种天然高分子为支架、交联迅速、条件温和且低毒的材料是十分有必要而急迫的。

基于此，来自清华大学清华-伯克利深圳学院的马少华教授团队整合了DNA与胶原蛋白两种材料，发明了超长DNA-胶原蛋白互锁机制，即通过微流控提供的低剪切力打破空间位阻，使DNA与之互补序列快速交联并锁住胶原蛋白纤维成胶（hRCA-col）。利用两种材料的优势来补足另一组分的劣势，设计了一种新的适合3D打印的可移植材料。本工作有望应用于广泛的再生治疗，例如脊髓损伤，子宫内膜修复和修复心肌梗塞。随着干细胞技术的进步，预计hRCA-col会大大促进细胞的定向分化、再生以及基于细胞疗法等领域的发展。（来源：CellPress细胞科学）

通过植入载有细胞的微凝胶修复软组织损伤，会同时在移植物中出现组织重塑和血管生成。而利用天然组织来源的材料（如胶原蛋白）制造工程微凝胶目前仍然是一个挑战，因为其成胶十分缓慢，且不能生成血管。基于此，本文报告了一种由超长并带有可以固定血管内皮生长因子（VEGF）核酸适配体的DNA序列（>100,000nt）联锁的，可快速成胶和生成血管结构的胶原蛋白支架。通过微流控调解，DNA互锁使胶原蛋白的凝胶化时间缩短了近30倍，仅需40秒，且天然胶原蛋白的粘弹性、生物降解性以及生化特性几乎保持不变。与非血管生成或脱细胞微凝胶相比，当被细胞包裹时，可快速构建血管结构的微凝胶可以促进伤口的愈合和肝脏再生。冷冻保存后，满载细胞的微凝胶中有80%的细胞存活，并且它们保留了其治疗潜力。这些可快速构建血管结构、快速凝胶化、且超软的细胞负载微凝胶有望成为再生医学中注射疗法的有力候选者。

清华大学赵凌云/危岩/袁金颖CRPS：综述酶催化介导的可逆加成-断裂链转移聚合

自由基聚合的本质决定了其控制的难度。随着1982年“引发转移终止剂（Iniferter）”概念的提出，自由基聚合过程的控制逐步得以实现。可逆加成-断裂链转移自由基聚合（RAFT）方法与技术自1998年创立以来，已成为高分子化学工作者强大有效的合成工具。RAFT技术因其功能强大、工艺简单和工业化成本较低等优点，被认为是最有效和最具工业化应用前景的可控自由基聚合方法之一。在众多新兴RAFT技术（包括光调控RAFT聚合技术、阳离子RAFT聚合、氧化还原引发RAFT聚合、酶催化介导RAFT聚合）中，酶催化介导RAFT聚合技术因其高选择性、高效率、反应条件温和、无需隔绝氧气和绿色环保等特点得到深入研究和广泛应用。

基于此，来自清华大学材料学院的赵凌云副教授、化学系危岩教授和袁金颖教授总结阐述了近年来酶催化介导的可逆加成-断裂链转移聚合（Enz-RAFT）的研究进展，并对该领域的未来发展方向进行了展望。这篇综述首先介绍了目前应用最广泛的运用葡萄糖氧化酶（GOx）、辣根过氧化物酶（HRP）、吡喃糖氧化酶（P₂Ox）介导的RAFT聚合技术的现状和特点。之后论述了酶催化介导的RAFT技术在聚合物精准构建、超高分子量聚合物制备、嵌段共聚物制备以及聚合诱导自组装方面的研究与应用进展。（来源：X-MOL）

酶催化介导的可逆加成-断裂链转移聚合（Enz-RAFT）可以高效、温和和选择性的方式进行，被认为是最通用的合成策略和生物技术之一。Enz-RAFT因其温和、高效、环保的特点，广泛应用于众多领域中，例如精密的多嵌段共聚物；超高分子量聚合物（UHMW）；具有复杂结构的功能聚合物；以及定义明确的聚合物等。与其他新型RAFT聚合技术（如金属-、光-、氧化还原-、光诱导电子/能量转移[PET]-等）不同，Enz-RAFT可以在环境条件下引发RAFT聚合，特别是在氧气存在的情况下也能控制RAFT过程，这一点引起了研究人员的广泛关注。本文主要综述了Enz-RAFT聚合在功能应用方面的研究进展。

热诱导、张力梯度驱动的纳米颗粒膜自组装超疏水性和油水分离

纳米颗粒（NP）薄膜由于其独特的性能和广阔的应用范围，受到了科研人员的广泛关注。近年来，自组装方法已成为制备NP膜的一种流行方法，而使用这些方法制备的功能NP薄膜也被证明具有广阔的应用前景。虽然这些自组装工艺很有吸引力，但仍有相当大的局限性，如何通过简单且通用的自组装方法，实现高效和可控的高质量NP薄膜制造，具有重要研究意义。

基于此，来自清华大学的汪家道教授团队提出了一种基于热诱导、张力梯度驱动的NP自组装方法，实现了NP膜的高效、经济、环保和可控制备。该研究证实了NP膜在集成张力梯度下自组装的可行性，并为适用于诸多工业应用的NP膜的可控、高效以及环保制备开辟了道路。

自组装是制备纳米粒子（NP）薄膜最流行的方法之一，然而在实际应用中自组装仍然会受到花费高、耗时长和可控性差的限制。基于此，本文提出了一种热诱导、张力梯度驱动的纳米粒子自组装方法，以实现高效率、低成本、环保且可控的大面积NP膜制造。这种自组装方法的驱动力来自于气液界面和颗粒-液界面的张力梯度。半月形状、浸泡速度和温度都会对自组装产生显著影响。制备所得的超薄NP膜排列紧密，层数可控，且具有优异的超疏水/超亲油性能，可以高效分离各种油水混合物。此外，该方法适用于各种2D和3D衬底，可实现NP薄膜的高效以及可控制备。

用于储能的高熵辅助BaTiO₃基陶瓷电容器

随着对能量存储新模式的需求越来越强烈，电介质电容器由于其快速充放电速率（微秒尺度），长循环寿命（>10⁶）和良好的可靠性引起了研究者们的广泛关注。BaTiO₃（BTO）作为当前占据市场主导地位的电介质材料，其高介电常数（~ 2000）有利于器件的小型化。然而其固有的低介电击穿强度和高剩余极化强度（P_r）导致了较低的可恢复能量密度（W_rec< 1 J cm⁻³）和能量存储效率，因此限制了其进一步的储能应用。

为了进一步提高BTO陶瓷的储能密度，来自清华大学的林元华教授团队设计了一个高熵的BTO-BFO-CTO三元体系，实现了超高储能密度（~ 7.2 J cm⁻³），此外该材料还显示出从室温到130°C的高稳定性，以及出色的循环可靠性，循环次数高达106次。此外，相应的多层陶瓷电容器显示出16.6 J cm⁻³的增强W_rec和83%的高η。该工作采用微结构工程策略的HCE设计为发现新的介电材料提供了一个平台，有望为设计小型化和高性能的介电器件提供灵感。

市场主流材料BaTiO₃由于其快速充电/放电速度和优异的循环寿命，在先进电子和电力系统中至关重要。然而，较低的储能效率和击穿强度阻碍了储能设备的小型化发展。本文通过合理的微结构工程，设计了一种高构型熵（HCE）材料BaTiO₃-BiFeO₃-CaTiO₃，具有超高能量密度（7.2 J cm⁻³）。HCE设计增加了CaTiO₃在基体中的溶解度，从而提高了电阻率和极化率。同时，由于载流子的强烈散射和电击穿路径的阻碍，晶粒周围的纳米偏析可以明显提高击穿强度。利用该介质制备多层陶瓷电容器（MLCCs）的能量密度为16.6 J cm⁻³，效率为83%。这项工作为探索新的介电材料提供了一个范例，有望实现介电器件的紧凑性和高性能。

静电相互作用决定了Bi₂O₂Se的导热各向异性

Bi₂O₂Se由于其高迁移率、可调谐的电子带隙和优异的空气稳定性，近年来引起了人们的极大兴趣，有望成为电子、光电子、铁电和热电领域的下一代半导体。与范德华层状热电材料Bi₂Se₃相比，Bi₂O₂Se相对更强的静电力耦合了交替层，然而这种层间相互作用差异是如何影响热各向异性，尚不明晰。

鉴于此，来自华中科技大学的杨荣贵教授团队通过结合时域热反射（TDTR）测量和从头算声子玻尔兹曼输运计算，对大块单晶Bi₂O₂Se与Bi₂Se₃的各向异性导热系数进行了全面的研究。研究表明Bi₂O₂Se的热各向异性远小于Bi₂Se₃，这是由于其相对较强的层间静电相互作用，而非Bi₂Se₃中的典型范德华耦合。层间键合强度越强，声子等能面各向异性越小，声子在面内方向的聚焦减弱。本文研究促进了对具有各种层间相互作用的层状材料的热各向异性的基本认识，并有望促进Bi₂O₂Se在电子和热电学中的应用。

空气中稳定的层状半导体Bi₂O₂Se由于其在电子学、光电子学、铁电学和热电学方面的潜在应用而引起了科研人员的广泛兴趣。其中，Bi₂O₂Se中的热输运十分关键，然而人们目前对这一过程理解尚不清晰。基于此，本文对单晶Bi₂O₂Se的各向异性热导率进行了实验和理论研究，并与Bi₂Se₃展开比较。研究表明，Bi₂O₂Se表现出较高的层间热导率和较低的层内热导率，使得热各向异性大大降低。与层状材料中典型的范德华耦合相比，热各向异性降低的原因是由于Bi₂O₂Se层间静电相互作用更强，使得声子等能面各向异性更小，从而减弱了声子在面内方向的聚焦。本研究促进了对具有各种层间相互作用的层状材料的热各向异性的基本认识，并将促进Bi₂O₂Se在电子和热电学中的实际应用。

清华大学何永勇团队在液体润滑领域界面摩擦机理研究方面取得重要进展

摩擦消耗全球近1/3的一次能源，磨损导致近80%的装备零部件失效，而且50%以上的机械装备恶性事故起因都与润滑失效有关。提升运动配合界面的润滑性能，降低摩擦和磨损，对于节约全球能源损耗，延长装备服役寿命具有决定性意义。而正确理解边界润滑膜和动压润滑膜的内在耦合机理，对于认识界面摩擦和磨损的本质关系以及界面润滑系统的可控设计具有重要学术和应用价值。

鉴于此，来自清华大学机械系的何永勇研究员团队从边界润滑膜和动压润滑膜的耦合作用行为角度，首次系统地解释液体润滑界面摩擦和磨损性能的逆相关现象，澄清了边界润滑膜与动压润滑膜的内在耦合机理，提出了二者的耦合模型。本研究对于摩擦理论研究，尤其是正确理解摩擦和磨损的本质关系以及界面润滑系统的可控设计，具有重要的学术和技术价值。（来源：今日论文）

减少动态界面的摩擦和磨损一直是可持续发展领域不断努力的研究方向。其中，含有二维原子材料的润滑剂则具有十分广阔的应用前景：它们可以在润滑界面域中产生边界润滑膜和动压润滑膜。然而，在有限域内薄膜形成及其耦合行为缺乏定量表征手段。在这里，本文报道了由二维材料家族的典型代表（石墨烯，hBN, MoS₂和WS₂)，能够对边界润滑膜和动压润滑膜的耦合作用进行调节。界面的抗磨性能归因于润滑膜的行为，而界面的抗摩擦性能归因于动压润滑膜的黏性行为。该研究为润滑膜和动压润滑膜的内在耦合机制提供了理解，并为界面润滑系统的设计提供了参考依据。

清华袁金颖/张长水团队运用机器学习探索高分子相容性

机器学习作为数据驱动的方法，近年来在图像识别和自然语言处理等各种任务上都取得了很大的进展。最近，科学家也开始将机器学习应用于材料研究和性能预测。虽然关于材料的各类性质已经存在相当多的研究数据，但是它们大多零散地发表于各个文献中，没有特定的数据库，阻碍了机器学习模型的建立。

鉴于此，来自清华大学化学系的袁金颖教授课题组与自动化系张长水教授课题组合作提出了机器学习用于材料性质研究的方法，包括：(1)通过自然语言处理技术从零散文献中收集、建立特定的数据库；(2)依托数据库训练人工神经网络完成性质预测任务。作者将这一通用性方法聚焦于高分子相容性，取得了一定的成果。对这一特定性质建立了包含1.4K个条目的数据库，并在此基础上实现了不低于75%的预测精度。本文所建立的这种新方法可推广性强，可以应用到材料与化学领域的一系列重要科学问题，如共聚合反应、聚合物自组装、生物可降解材料等，未来的探索空间极为宽广。（来源：CellPress细胞科学）

材料性能预测对材料的设计和筛选具有重要研究意义。在这里，本文提出了一种机器学习探索高分子材料性能的通用方法。具体来说，本文从相关文献中挖掘数据，建立一个特定的数据库，并根据共混聚合物的基本分子结构和共混成分作为辅助进行预测。本文所构建的模型在包含数千个条目的数据集上获得了至少75%的准确率。本文成功证明了机器学习在探究结构和性能之间关系的极大可能。

设计用于有机合成的酶-金属杂化催化剂

作为有机合成的两大类催化剂之一，生物催化剂（酶）具有高选择性、操作简单、环境友好等优点，尤其在对映选择有机转化方向极具吸引力。然而天然酶有限的反应种类和不确定性限制了催化底物的范围。另一种是化学催化剂，尤其是已广泛应用于化学工业中的金属催化剂，然而制备对映纯手性化合物所需的高效金属催化剂仍非常有限。因此，将酶与金属催化剂相结合，以实现高选择性、高效率、宽底物谱的杂化催化剂是化工行业的目标。而酶-金属杂化催化剂（EMHCs）正是成功结合了酶和金属催化剂的优点，具有选择性高、效率高、底物谱广等优点，是潜在的理想的有机合成催化剂。

有鉴于此，来自清华大学化学工程系的戈钧教授团队综述了近年来酶-金属杂化催化剂（EMHCs）在有机合成中的应用进展。对EMHCs可有效驱动的三种反应类型（酶促反应、选择性化学转化和化酶级联反应）进行了综述，并重点介绍了EMHCs的结构和功能关系。文章还讨论了EMHCs在有机合成中的应用前景和局限性，并展望了未来的研究方向。作者相信在EMHCs的新活性位点上，酶活性位点与金属配合物的结合可能会衍生出大量新的有机合成催化剂，进而开辟绿色高效化学的新天地。

酶-金属杂化催化剂（EMHCs）结合了酶和金属催化剂的优点，具有选择性高、效率高、底物谱广等优点，是潜在的理想的有机合成催化剂。近年来，EMHCs在驱动天然酶或金属难以催化的反应方面的设计和应用取得了重大进展。本文综述了近年来EMHCs在有机合成中的应用进展。给出了生物杂化催化剂催化的酶促反应、选择性化学转化和化学酶级联反应的实例，讨论了EMHCs的构效关系。最后，本文指出了该领域的研究前景以及局限性，并指明了研究方向。

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