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。
技术方向
高分子计算方向的进展:分子动力学与粗粒化模拟、自洽场与相分离理论、多尺度建模与结构预测。
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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。
研究报道了一种基于单手螺旋聚异腈的双相聚芳基异腈溶致液晶体系,其中聚异腈由炔烃-Pd(II) 催化的可控聚合制备。该介质的双相特性使 ΔRCSA 可在单一样品上通过单次一维 13C NMR 实验直接提取,无需专用仪器、装置或后校正。
推荐理由:该双相液晶介质让 ΔRCSA 可从单次一维 13C NMR 实验直接读出,省去专用器件与后校正步骤。
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。
研究提出一种面向定向自组装(DSA)的AI驱动闭环模拟框架,将三维Ohta-Kawasaki模型与贝叶斯优化、卷积神经网络筛选结合,利用实验跑道模板数据自动标定模型参数,平均模拟与实验误差低于1.5 nm并保持形貌一致性。
推荐理由:该框架把实验跑道模板数据接入贝叶斯优化与CNN筛选,自动标定DSA模型,平均模拟与实验误差低于1.5 nm。
研究以 Mn 基普鲁士蓝类似物为对象,用机器学习原子间势结合同步辐射 EXAFS 解析高熵材料中 J-T 畸变被抑制的微观机制。EXAFS 谱未出现典型的 J-T Mn–N 键长分裂,而是更宽的 Mn–N 键长分布;计算显示 [MnN6] 八面体沿 x、y、z 轴的畸变随机取向,在宏观尺度上相互抵消。
推荐理由:用机器学习原子间势结合 EXAFS 解释高熵普鲁士蓝中 J-T 畸变如何在宏观尺度相互抵消,方法可迁移到其他无序电极材料。
研究将 Ni3(HITP)2 框架组装在 PTFE 上构建分子栅栏界面,把常温接触电催化中的甲烷转化从 C1 氧化导向选择性 C2 偶联,C2 产率 0.58 mmol g−1 h−1、选择性 82.4%。
推荐理由:原文给出 Ni3(HITP)2@PTFE 界面在常温下把甲烷转化从 C1 氧化导向 C2 偶联的产率与选择性数据,可据此判断该界面设计的作用边界。
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。
研究报道了一类N-杂环氮杂大环化合物,可在室温敞口条件下实现NCA的快速可控开环聚合,对BLG、SAR和ZLYS的分散度低至Đ≈1.1,目标聚合度覆盖DP_T∼20至1000。
推荐理由:原文展示了N-杂环氮杂大环配体在敞口容器中加速NCA开环聚合,并给出甲基化程度调控引发与催化角色的对比。
研究报道了以固态阳离子聚氨酯(cPU)为栅介质的电解质栅控人工突触,通过改变 cPU 的反离子来调控 Li+ 迁移与再分布。紧凑的 Br− 反离子抑制 Li+ 传输,带来长时程突触可塑性;体积较大的 BPh4− 反离子削弱 Li+ 配位,并通过与 Tf2N− 的阴离子交换促进 Li+ 传输,得到短时程可塑性。
推荐理由:作者用反离子调控固态聚氨酯电解质中的 Li+ 传输,把突触可塑性的长短时程差异做成了可设计的材料参数。
研究团队通过实验与DFT计算揭示了rac-trans-DMPL等规聚合中“位点介导的不对称链端控制”机制,催化剂(Δ/Λ)与链端手性(R,R或S,S)协同影响立体选择性与反应速率。
推荐理由:原文用实验与DFT结合拆解了催化剂手性位点与链端手性如何协同决定β-内酯聚合的立体选择性。
研究提出用准一维(Q1D)紧束缚模型描述单轴取向高分子薄膜的能带结构,以解释掺杂增加时霍尔效应由 p 型向 n 型的转变。该框架在较宽掺杂范围内使霍尔导出的载流子密度与其他独立测量结果吻合,而传统霍尔系数表达式 R_H = [n_H q]⁻¹ 在重掺杂高分子中会给出非物理的高载流子密度。
推荐理由:针对重掺杂导电高分子霍尔系数给出的载流子密度偏高问题,作者用准一维紧束缚模型重新解读霍尔效应,并与独立测量结果对照。
研究团队通过层间扭曲工程构建了波浪状吖啶鎓基 COF(Mes-Acr-TAPB 与 Mes-Acr-TAPP),抑制层间 π–π 堆积并扩大层间距,从而改善光活性吖啶鎓位点的可及性。
推荐理由:通过引入层间扭曲抑制二维 COF 的 π–π 堆积,为提升光催化位点可及性提供了一条可迁移的结构设计思路。
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。
研究团队利用 Zn 节点可编程气化,在沸石咪唑酯骨架(ZIF)中热雕刻出 1.5–1.8 nm 空腔并负载原子级分散的 Cu–N4 位点,用于 CO2 与 NO3– 电催化合成尿素。
推荐理由:原文给出空腔尺寸与局域电场、Cu d 带调控的对应关系,读者可据此判断纳米限域设计在 C–N 偶联中的可迁移性。
研究团队设计四向连接子(4WJ)树状分子作为DNA可编程原子等价物(PAE)的核,与各向同性金纳米颗粒核PAE共组装,使组装方向性由4WJ而非颗粒形状决定。
推荐理由:作者用刚性四向连接子把DNA键合方向性与金纳米颗粒核几何解耦,读者可据此理解胶体晶体对称性的调控来源。
研究结合光物理表征与含时密度泛函理论计算,考察三种 TAPD 基 COF 在氧还原制 H2O2 中的光催化行为。三种材料的面内给体—受体电荷转移与激子解离行为相近,但电荷输运性质存在明显差异;计算显示电子倾向沿堆叠方向迁移,空穴则更多在 COF 平面内离域。层间耦合更强的 COF 更易形成层间电荷转移态,瞬态吸收测量观察到这一现象,使电子与空穴在相邻层间分离、降低复合损失,与光催化活性差异相符。
推荐理由:研究把层间电子耦合与光催化活性差异对应起来,为设计二维 COF 光催化剂提供了层间输运这一维度。
研究团队设计并表面合成了由D3h对称、S = 3/2的[4]triangulene构建单元组成的二维共价有机框架(COF),呈蜂窝结构。扫描探针显微与谱学结合DFT和GW计算确认其基态为反铁磁绝缘态,低能谱学在一维链和扩展二维网络中分辨出自旋激发。
推荐理由:原文报道了由[4]triangulene构建的二维COF,并用扫描探针与DFT确认其反铁磁绝缘基态,为π共轭有机量子磁性提供模块化平台。
研究报道了亲核非活化氮丙啶与亲电Lawesson试剂在高浓度下发生自发两性离子缩聚,生成N,S,P杂原子聚合物。通过端基官能化结合蒙脱土纯化分离环状产物,并用高分辨质谱、时间分辨1H NMR和绝对分子量SEC表征,发现分子内成环在高浓度反应液中可占主导,大环产率最高达90%。
推荐理由:原文揭示了两性离子缩聚中成环与线性增长的竞争规律,并给出溶剂、温度与Lewis酸调控产物拓扑的路径。
研究用 PLP–SEC 技术在 60 °C 下测定甲基丙烯酸甲酯(MA)与 DEGMEMA、MAA、MMA 共聚,以及丙烯酸(AA)与 DEGMEMA 共聚的组成平均链增长速率系数 kpcop,考察乙醇/水混合溶剂极性和单体浓度(1 wt% 至本体)的影响。
推荐理由:PLP–SEC 测得四种丙烯酸酯-甲基丙烯酸酯共聚体系在水相中的 kpcop 比本体高一个数量级以上,为乳液共聚动力学建模提供了溶剂效应的定量依据。
研究团队将封装蛋白(encapsulin)改造为可编程纳米反应器,在腔内同时组装 DAAO 酶与生物矿化的钯纳米酶,构建酶–纳米酶级联体系 EcENN。分子动力学模拟显示 Pd 纳米酶富集在酶表面,减少中间体扩散损失;实验室中丙酮酸滴度提高 7 倍,中试规模转化率达 93.1%,游离 DAAO 为 49.7%。该策略面向 α-酮酸与药物中间体合成。
推荐理由:作者把封装蛋白与钯纳米酶共组装成纳米反应器,给出级联催化在中试规模下的转化率对比,可作为酶固定化路线的参照。