锕系金属有机化合物的研究已成为金属有机化学研究领域的热点之一,其化合物的合成和分离极具挑战性,其中锕系异核双金属化合物在催化和小分子活化方面有潜在的应用前景。随着人们对锕系独特电子结构及其性质的深入认识,锕系异核双金属化合物的研究也取得了一些进展。本文总结了锕系异核双金属化合物近30年的研究成果,主要包括锕系-过渡金属体系和锕系-主族金属体系的实验和理论研究。

作为大气中的主要温室气体,CO₂在世界范围内引发了一系列与环境和能源有关的问题。因此,迫切需要开发多种方法来捕获CO₂并将其转化为有用的化工产品,从而有效改善环境,促进可持续发展。在过去的几十年中,金属有机框架(MOFs)材料由于其多活性位点、高比表面积、结构可修饰、易于功能化而表现出突出的多相催化性能。这些特性赋予了MOFs催化剂在CO₂化学固定领域独特的优越性。本文综述了MOFs催化剂在CO₂参与的有机合成反应中的应用,如CO₂与环氧化物、末端炔、炔丙醇、炔丙胺等发生的化学反应,并重点阐述了MOFs中不同种类催化位点与反应性能之间的构效关系。

杂环化合物广泛存在于天然产物和药物分子中,许多杂环化合物还具有潜在生物活性和药理作用。因此,如何快速高效地构建小分子杂环化合物库成为当今有机合成和药物化学领域的研究热点。Ugi反应在多样性导向合成方面具有得天独厚的优势,能够解决待合成化合物数量庞大、结构复杂的难题;同时,Diels-Alder [4+2]环加成反应能够高效构建碳-碳键,以较高的立体选择性和区域选择性合成六元环系。目前,集二者于一身的Ugi/Diels-Alder串联反应在构建杂环化合物方面展现出了巨大优势和无穷潜能。本文以不同类型的DA反应分类:按照呋喃作为双烯体、吡咯作为双烯体、噻吩为双烯体、口恶唑作为双烯体、 1,2,4-三嗪作为双烯体、苯作为双烯体、不饱和键和芳环共同作为双烯体等对UDA串联反应的研究进行了综述。

金属调控蛋白是微生物体内通过转录抑制或激活机制严格控制金属离子摄入、外排和储存的特异性金属离子结合蛋白,对维持体内适宜的金属离子浓度和平衡起着举足轻重的作用。本文综述了目前主要的七大家族金属调控蛋白的调控机制和拓扑结构,详细介绍了金属离子结合区域的结构特征和金属-配体的配位构型。基于金属-配体的配位构型,重点讨论了每类金属调控蛋白对目标金属离子特异性选择的机理。此外,本文还介绍了金属调控蛋白在重金属离子检测和吸附方面的应用,拓展了金属调控蛋白的研究和应用领域,同时为生物无机化学的研究方向开辟了新的思路。

液体活检的主要检测对象——循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA, ctDNA)是人体血液循环系统中具有一定特征的(包括突变、缺失、插入、重排、拷贝数变异、甲基化等)来自肿瘤细胞基因组的DNA片段,其主要来源于凋亡或坏死的肿瘤细胞。ctDNA 的检测和分析能够提供肿瘤中的基因组信息,例如,基因组中的拷贝数变异、突变和甲基化富集等。相较于其他的肿瘤标志物,ctDNA相对稳定,提取技术相对成熟,与肿瘤的大小和发展具有一定的相关性,是一种新兴的、有前景的肿瘤生物标志物,在精准医疗中发挥着越来越重要的作用。不过ctDNA含量极低,背景游离DNA(cell free DNA, cfDNA)含量高,个体间差异大,且需要提前预判检测的位点和突变,因此,利用新方法和新技术对它进行全面检测分析是必不可少的。目前,针对 ctDNA 的检测方法和平台种类繁多,在此,我们总结了从数字PCR到下一代测序的ctDNA检测的研究进展,包括一些商业化的仪器和一些仍在实验室发展中的设备并对利用这些新兴技术分析检测ctDNA的发展趋势做了展望。

贵金属多孔纳米材料是一类非常重要的新型多功能纳米材料,其具有独特的空心内部、多孔的外壁以及可调的形貌等,表现出优异的光、电、催化等特性。调制贵金属多孔纳米材料的尺寸、形状、排列和空间取向等对促进其在拉曼光谱、生物传感等方面的应用至关重要。模板法是利用与目标产物的纳米尺度特征相匹配的预制结构来指导纳米材料的合成,可以制备出其他方法难以制备的新型多孔纳米结构材料。基于模板的多样性,能够便捷的调节多孔贵金属的孔径、尺寸和组分,充分的开发贵金属纳米结构的特性。本文着重介绍了贵金属多孔纳米材料的类型和调控这些纳米结构的各种模板方法,分析了各种制备方法的优势和不足,并简要综述了贵金属多孔纳米结构在生物检测方面的一些应用进展。

锂空气电池因其极高的理论能量密度和环境友好等优点,有望成为下一代车用动力电源体系。然而,目前锂空气电池尚存在许多的问题和挑战,就正极而言,空气电极活性低的问题已成为制约锂空气电池技术发展最为重要的问题,因此,开发高性能锂空气电池正极催化剂一直以来都是该领域的重要研究课题。碳基催化剂(正极材料)是目前最具吸引力的锂空气电池正极材料之一,近年来得到了广泛的关注和研究。本文总结和介绍了近年来国内外在多孔碳基材料、石墨烯基材料、掺杂碳材料等碳材料作为锂空气电池正极材料方面的进展,包括本课题组在非水系锂空气电池正极材料方面的研究工作,并对碳基正极材料的发展及其在锂空气电池中的应用前景做了展望。

作为有源电子器件的基本构筑元件,薄膜晶体管(Thin-film transistor, TFT)近年来受到深入研究并在高性能材料研发和器件多功能应用等方面取得了长足的进展。喷墨打印作为一种新兴的加成法制备技术,因其具有成本低、环境友好、无需掩膜等优点,在电子功能器件制备等领域受到了广泛关注。本文概述了可用于喷墨打印制备TFT的材料体系,并依照材料的种类和功能,分别较详细地介绍了喷墨打印制备TFT所用的半导体材料、绝缘材料和电极材料,深入分析了不同材料对TFT器件性能的影响,并对喷墨打印制备TFT的材料体系进行了展望,为制备高性能的TFT提供了可能的材料方向。

生物医用材料的表界面设计在组织工程、生物医疗器械、生物传感与检测、生物芯片等领域越来越重要,深入理解材料性质,尤其是表界面性质,对生物材料研发具有一定指导作用。在生物材料表界面修饰的各种方法中,光化学修饰方法简单高效,且具有时空可控性和非侵入性等优点,已成为生物材料表界面修饰中的热点研究领域之一。本综述在介绍近年来发展的生物材料表面光化学修饰方法的基础上,集中介绍其在组织再生材料(仿细胞外基质界面、硬度调控薄膜凝胶、图案化和梯度表面、光响应动态表面)、微液滴阵列表面、高通量生物芯片等领域的应用,并进一步展望了光化学表面修饰在生物医用界面研究中的关键挑战和发展方向。

海洋原油泄漏事故的频发以及工业污水排放量的日益增加,给生态环境和人类健康造成了巨大的威胁,因此,开发应用于油水分离的先进材料是重要的研究任务。相较于不混溶的油水混合物,油水乳液(也称为乳化油水)的分离是一个更加艰巨的挑战。本文以分离油水乳液的材料作为研究体系,首先从本质上分析了油水乳液的形成机理以及分离原理,强调了“尺寸筛分”效应和膜破乳技术的重要性;然后从基材的角度全面介绍并讨论了常用于分离乳化油水的先进材料的最新进展,详细阐述了各种不同改性方法在油水分离领域中的应用。对材料进行改性的出发点是“合适的孔径”以及“特殊润湿性能”,并能满足优异的分离能力、渗透能力、抗污染能力、机械能力和稳定性,而这些性能在实际的分离操作中是非常关键的。环境系统在未来会变得越来越复杂,真实环境下的油水乳液大多含有较多的污染物,而且分离条件大多较苛刻,因此油水分离材料需要不断地改进,以满足这样的条件。我们相信,未来能在苛刻条件下高效分离多种油水乳液和其他杂质的多功能性先进材料会有巨大的应用前景。