1.Science綜述：超級(jí)鏡頭: 多用途多功能光學(xué)組件

圖1 經(jīng)MCHL拍攝的綠色LED光照下的甲蟲圖像

       先進(jìn)制造技術(shù)推動(dòng)下的超級(jí)鏡頭設(shè)計(jì)促進(jìn)了超薄、輕量、平坦等這些前所未有功能鏡頭的出現(xiàn)。由于簡單的制造，一般需要單步光刻，因此有可能垂直整合。這些平面鏡頭可以更換或補(bǔ)充傳統(tǒng)的折射和繞射鏡頭，能進(jìn)一步使高性能光學(xué)設(shè)備和系統(tǒng)小型化。哈佛大學(xué)Federico Capasso(通訊作者)等對(duì)超級(jí)鏡頭的發(fā)展進(jìn)行了綜述。作者首先對(duì)超級(jí)鏡頭進(jìn)行了簡單的概述，總結(jié)其重要特性：衍射極限聚焦、高質(zhì)量的成像和多功能性。之后對(duì)當(dāng)前的問題和解決方案進(jìn)行了討論，最后對(duì)行業(yè)的未來發(fā)展進(jìn)行了展望。

       2. Advanced Materials綜述：納米材料按需重構(gòu)：當(dāng)電子遇到離子

圖2 納米材料的重構(gòu)

      由于體行業(yè)的飛速發(fā)展已接近基本物理極限，并面臨著嚴(yán)重的性能和成本約束，因此多功能材料和器件正在向新型智能和高效的計(jì)算系統(tǒng)轉(zhuǎn)化。通過控制固態(tài)薄膜的內(nèi)部離子分布，在室溫下對(duì)其施加外加電場后，材料的化學(xué)成分和物理性質(zhì)將在器件制備后可逆地重新配置。在不少材料中均可觀察到重構(gòu)性，包括常用的介質(zhì)薄膜，這可用于開發(fā)新器件，如可變電阻式存儲(chǔ)器。物理重構(gòu)性可進(jìn)一步將記憶和邏輯運(yùn)算合并在同一設(shè)備中以進(jìn)行高效內(nèi)存中計(jì)算和神經(jīng)形態(tài)計(jì)算。通過直接改變材料的化學(xué)成分還可以耦合電、光、磁效應(yīng)。密歇根大學(xué)盧偉教授(通訊作者)等對(duì)納米材料重構(gòu)領(lǐng)域的最新進(jìn)展進(jìn)行了綜述，介紹了基本材料和設(shè)備的研究，揭示了動(dòng)態(tài)離子過程，討論了系統(tǒng)建模、器件和材料的挑戰(zhàn)以及未來的研究方向。

       3.Nature Reviews Materials綜述：利用單線態(tài)激子裂變突破Shockley–Queisser限制

圖3 單線態(tài)激子裂變的基本概念

       單線態(tài)激子裂變是有機(jī)半導(dǎo)體中載流子倍增的過程，每吸收一個(gè)光子可產(chǎn)生兩個(gè)電子-空穴對(duì)。單線態(tài)裂變發(fā)生在100 fs內(nèi)，產(chǎn)率高達(dá)200%，基于單線態(tài)裂變的光伏器件可獲得100%以上的表觀量子效率。該領(lǐng)域的主要挑戰(zhàn)是使用單線態(tài)裂變提升傳統(tǒng)無機(jī)太陽能電池的效率，突破對(duì)單結(jié)光伏效率的Shockley-Queisser限制。劍橋大學(xué)Akshay Rao(通訊作者)等評(píng)估了單線態(tài)激子裂變這一領(lǐng)域的現(xiàn)狀，重點(diǎn)闡述了單線態(tài)激子裂變的基礎(chǔ)、定量檢測(cè)、機(jī)理以及單線態(tài)激子裂變材料在光伏器件中的應(yīng)用，最后對(duì)單線態(tài)激子裂變的未來發(fā)展進(jìn)行展望。

       4.Progress in Polymer Science綜述：低共熔溶劑中的自由基聚合反應(yīng)：功能材料的綠色合成

圖4 低共熔溶劑(DESs)在自由基聚合反應(yīng)中的應(yīng)用

       5.Progress in Polymer Science綜述：酶聚合制備縮聚物: 以脂肪族聚酯、聚酰胺和聚酰胺酯為例

       隨著人類環(huán)境意識(shí)的日益增長，減少或避免常規(guī)有機(jī)溶劑在高分子科學(xué)中的使用勢(shì)在必行，因此尋找可替代的反應(yīng)介質(zhì)迫在眉睫。低共熔溶劑(DESs)——離子液體的一種，已成為大量化學(xué)反應(yīng)中可持續(xù)利用的溶劑。墨西哥國立自治大學(xué)Josué D. Mota Morales(通訊作者)等綜述了用于自由基聚合反應(yīng)的DES。文章首先介紹了既可以作為DES的氫鍵供體或銨鹽又能夠進(jìn)行自由基聚合的DES單體。之后，介紹了DES作為溶劑用于均相或乳液聚合。最后討論了利用特定化學(xué)合成方法的聚合物的性質(zhì)。

5.Progress in Polymer Science綜述：酶聚合制備縮聚物: 以脂肪族聚酯、聚酰胺和聚酰胺酯為例

圖5 脂肪族聚酯、聚酰胺和聚酰胺酯的合成方法和底物

      作為一種高效的和可行的聚合方式，酶聚合有望替代傳統(tǒng)化學(xué)催化聚合流程。相比傳統(tǒng)化學(xué)催化聚合，酶聚合具有顯著的優(yōu)勢(shì)，其反應(yīng)條件溫和、低毒和催化劑(酶)選擇性高，省去了保護(hù)-脫保護(hù)環(huán)節(jié)并提高了最終產(chǎn)品的質(zhì)量/性能。在過去的三十年，包含大量的單體的均聚和共聚的縮聚聚合物生物催化合成路線一直處于研究階段。希臘雅典國家技術(shù)大學(xué)       StamatinaVouyiouka(通訊作者)等對(duì)脂肪族聚酯、聚酰胺和聚酰胺酯的酶聚合系統(tǒng)地進(jìn)行了綜述。作者首先對(duì)縮聚反應(yīng)原理、脂肪族聚酯和聚酰胺的化學(xué)催化聚合以及酶催化的歷史進(jìn)行了介紹。之后在脂肪族聚酯和聚酰胺的酶聚合原理中提出了用于酶聚合的種類和作用、酶催化縮聚和開環(huán)聚合的反應(yīng)機(jī)理，重點(diǎn)介紹了脂肪族聚酯和聚酰胺的酶聚合過程中的相關(guān)參數(shù)，如酶的種類和濃度、單體鏈長和類型、反應(yīng)溫度和時(shí)間以及溶劑類型、副產(chǎn)物去除方法等等。

       6.Chemical Society Reviews綜述：熒光化學(xué)傳感器: 昨天，今天和明天

圖6 熒光顯微鏡下的Hela細(xì)胞

      用于離子和中性分析物的熒光化學(xué)傳感器已廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，如生物學(xué)、生理學(xué)、藥理學(xué)和環(huán)境科學(xué)。熒光化學(xué)傳感器領(lǐng)域已經(jīng)存在了約150年，現(xiàn)已有大量熒光化學(xué)傳感器可用于檢測(cè)生物和/或環(huán)境重要的物質(zhì)。盡管該領(lǐng)域已取得大量進(jìn)展，但仍存在一些問題和挑戰(zhàn)。英國巴斯大學(xué)Tony D. James、韓國梨花女子大學(xué)Juyoung Yoon、土耳其畢爾肯大學(xué)Engin U. Akkaya、愛爾蘭都柏林大學(xué)ThorfinnurGunnlaugsson(共同通訊作者)等介紹了熒光傳感器即通常所稱的化學(xué)傳感器的歷史，并對(duì)其研究發(fā)展作了總體概述。之后闡述了用于特定分析物的化學(xué)傳感器設(shè)計(jì)基本原則、本領(lǐng)域的問題和挑戰(zhàn)以及未來可能的研究方向。

       7.Chemical Society Reviews綜述：由超分子聚合物到多組分生物材料

圖7 細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)示意圖

       細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)生物纖維結(jié)構(gòu)最引人注目和一般的性質(zhì)是生物活性蛋白質(zhì)亞基之間的強(qiáng)大和定向相互作用。這些纖維具有豐富的動(dòng)態(tài)行為且沒有失去其架構(gòu)的完整性。ECM的復(fù)雜性激發(fā)了合成化學(xué)家在人工一維纖維結(jié)構(gòu)中模仿這些屬性的思路，目的是獲得多組分的生物材料。由于與自然組織相互作用所需的動(dòng)態(tài)特征，超分子生物材料是再生醫(yī)學(xué)的有力備選。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，上述多組分的纖維生物材料的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也不同，作為彈性材料或凝膠系統(tǒng)。彈性材料用于承載特性，而水凝膠則用于支持體外細(xì)胞培養(yǎng)。埃因霍芬理工大學(xué)E. W. Meijer和Patricia Y. W. Dankers(共同通訊作者)等展示了一維超分子聚合物轉(zhuǎn)化為應(yīng)用于再生醫(yī)學(xué)的多組分功能生物材料。文章首先介紹了有關(guān)超分子聚合物的歷史發(fā)展，之后闡述了可作為彈性體材料或凝膠因子的超分子聚合物。

       8.Accounts of Chemical Research綜述：MOFs/CPs向功能納米材料轉(zhuǎn)化：基于機(jī)械視角的實(shí)驗(yàn)過程

圖8 MOFs/CPs向功能納米材料轉(zhuǎn)化

      由于在能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)設(shè)備、催化、儲(chǔ)氣等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，納米材料(如多孔金屬氧化物、金屬納米顆粒、多孔碳及其復(fù)合材料)得到了廣泛的研究。因?yàn)槠浜械挠袡C(jī)和無機(jī)物種在給定的情況下均可作為模板和前驅(qū)體，因此金屬有機(jī)框架(MOFs)和配位聚合物(CPs)已成為上述納米材料的新型前驅(qū)體。MOFs的熱轉(zhuǎn)換為制備使用傳統(tǒng)方法難以獲得的功能納米材料提供了一條可行的路線。韓國蔚山科學(xué)技術(shù)大學(xué)Hoi Ri Moon(通訊作者)等對(duì)利用MOFs/CPs作為前驅(qū)體制備功能性納米材料進(jìn)行了綜述，并基于機(jī)械視角討論了各種實(shí)驗(yàn)方法。

       9.Accounts of Chemical Research綜述：多重發(fā)光中心化學(xué)傳感的鑭系功能化MOF復(fù)合材料

圖9 鑭系功能化MOF復(fù)合材料的構(gòu)筑及其應(yīng)用

       由于金屬有機(jī)框架(MOFs)特殊的結(jié)構(gòu)可調(diào)性和性能，相比其他化學(xué)感應(yīng)材料具有一定優(yōu)勢(shì)。MOFs包含具有特殊化學(xué)反應(yīng)的多用模塊(連接體或配體)，因此合成后修飾(PSM)為開發(fā)和擴(kuò)大其特性提供了可能。光活性鑭系離子(Ln3+)引入MOF的主體可在MOF連接體的不同位置產(chǎn)生新的發(fā)光信號(hào)。獨(dú)特發(fā)光中心的性質(zhì)可能使得對(duì)敏感物種的反應(yīng)產(chǎn)生變化(如比率感應(yīng))，這為發(fā)光研究與化學(xué)傳感應(yīng)用提供了新的機(jī)會(huì)。同濟(jì)大學(xué)閆冰教授(通訊作者)對(duì)用于多重發(fā)光中心化學(xué)傳感的鑭系功能化MOF復(fù)合材料的最新研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。作者首先提出鑭系離子、化合物或其他發(fā)光物種(有機(jī)染料或碳點(diǎn))功能化MOF主體和基于鑭系功能化MOF光功能復(fù)合體系組裝的通用策略，主要用到了五種方法：原位復(fù)合、離子摻雜、離子交換、共價(jià)合成后修飾、配位合成后修飾。之后介紹了鑭系功能化MOF復(fù)合材料在溫度傳感、pH傳感以及食物品質(zhì)、空氣污染物檢測(cè)方面的應(yīng)用。