光学分析法具有无损、实时和空间分辨能力的特点,是研究疾病发生、发展和诊疗的一种重要技术手段,包括荧光、生物发光和化学发光(CL)。近年来,以金刚烷稳定的二氧杂环丁烷为骨架的化学发光探针(AD-CL)获得关注。该探针不但具有无需激发光源,可避免光漂白、光毒性,灵敏度较高的CL法传统优势;且具有检测体系简单,无需氧化剂的参与,可在生理条件下发光等特点。最近,经过进一步的结构优化与改造,AD-CL骨架探针在生理条件下的发光性能大幅提升,在物质检测、光学成像等领域中的应用越来越广泛。本文综述了AD-CL探针的发光原理以及最新的研究进展,主要分为两部分:AD-CL探针的优化与改造策略以及AD-CL探针在不同物质检测的应用。

螺旋运动轨迹在自然界的各个尺度中普遍存在,其影响着多种生命过程包括生物繁殖、觅食、定位有利环境和检测营养梯度等。开发化学力等驱动螺旋运动的人工游泳体不仅具有广泛的应用价值以及提升我们对生物游泳体运动规律和机理的认识,同时推动新型机器人运动设计和提高机器人的运动效率。本文首先总结了人工系统中以微生物鞭毛/纤毛的旋转和拍打等方式为灵感来源设计的可进行螺旋运动的人工游泳体,然后综述了近年来在材料化学领域制备的进行螺旋运动小型人工游泳体的研究进展,并根据驱动力来源的不同对各种类型活性人工游泳体进行分类介绍,最后提出了目前研究中待解决的问题并对未来发展和研究方向进行了展望。

抗坏血酸是维持人体正常功能的必需生物小分子物质,间接或直接地参与众多人体关键的生物反应过程。电化学检测抗坏血酸具有响应时间快、灵敏度高和操作简单等众多优势,是近些年传感研究的热点。本文系统介绍了安培型电化学传感器的工作原理,综述了近年来抗坏血酸电化学传感的研究进展。基于不同材料构建的抗坏血酸传感器的性能,结合各传感材料的性质,对其传感优缺点进行了分析与总结,最后对抗坏血酸电化学传感的发展方向和趋势进行了展望。

聚合物表面金属化在电子产品的导电互连、电磁屏蔽、导热散热、装饰保护等方面起着重要作用。与真空溅射等方法相比,化学镀是一种金属镀层均匀、低成本、易规模化生产、不需昂贵设备的聚合物表面金属化技术。近年来面向电子信息应用(如芯片制造、5G通信、柔性电子)的环氧树脂、聚酰亚胺(PI)、液晶聚合物(LCP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚氨基甲酸酯(PU)、聚苯乙烯(PS)等聚合物化学镀技术得到积极研究。聚合物化学镀前表面处理,尤其是粗化和活化方法对于化学镀性能至关重要。粗化处理对镀层与基底的结合力、镀层对基底的完整包覆程度有明显影响;同时活化方法对化学镀的速度、镀层的厚度产生影响。在面向电子应用的聚合物化学镀前处理中,粗化过程如化学刻蚀、等离子体处理和接枝处理等,以及活化过程如离子吸附还原、催化剂直接吸附和墨水打印书写等也出现了许多新进展。本文对电子应用中各种聚合物基体化学镀前粗化和活化处理技术的最新进展进行了总结,旨在为应用于电子信息的化学镀新技术发展提供参考。

光响应胆甾相液晶是一类在光刺激下通过改变液晶分子排列调控光学特性的智能“软”光子晶体材料,其分子自组装形成周期性螺旋结构,选择性地反射与自身螺旋方向相同的圆偏振光。近年来,利用光刺激诱导胆甾相液晶在左手螺旋和右手螺旋之间发生螺旋翻转的研究引起了广泛关注。胆甾相液晶的螺旋翻转能够改变反射光的圆偏振特性,有望拓展光子晶体材料在可调节滤光器、防伪与加密技术、圆偏振激光器、三维显示等领域的潜在应用。本综述重点关注光响应胆甾相液晶螺旋翻转的研究进展;总结了调控胆甾相液晶螺旋方向的两种主要策略:(1)直接引入螺旋性可逆转变的光响应手性分子开关,(2)利用光响应手性分子开关和与之螺旋性相反的手性掺杂剂之间的手性竞争;分析了分子空间构型转变对调控螺旋翻转程度的影响;并讨论了不同材料体系面临的挑战以及未来的发展方向。

室温磷光(RTP)凭借较长的发光寿命和强烈的环境敏感特性,在化学/生物传感、生物成像、高级光学防伪与信息加密等诸多领域表现出广阔的应用前景。近些年,具有制备简单、化学惰性、低毒性、易功能化等优势的固态非金属室温磷光碳点获得了研究者的青睐。然而,其磷光发射易受水环境中溶解氧和水分子影响而淬灭,导致其应用局限于固态基质(如防伪油墨)。因而,如何稳定水相下碳点的激发三重态是实现其RTP发射与应用的关键。本文依据近年来碳点基水相RTP复合材料的最新研究进展,归纳总结了其构建策略及在传感、成像及防伪等方面的应用,并探讨了其面临的挑战及未来的发展方向。

多组分组装包含多个可以形成自组装的组分,这在自然过程中是很常见的现象。可以通过分析嵌入天然超分子结构中的结构特点,并根据预测的分子相互作用设计创新材料,但因为对于分子本身性质的理解有限,设计可控层级结构的小分子水凝胶目前仍然面临一定困难,距离自然形成的多层级复杂可控组装体系也比较远。在多组分的超分子化学领域,我们有必要利用系统论的方法研究多组分自组装网络的结构与功能,除了理解组分分子单体的性质,还需要对组分分子形成的化学网络进行研究,才能更好地理解自然。当在多组分系统中触发自组装时,通常产生三种组装方式,即共组装(Co-assembly)、自分类(Self-sorting)和异质多维组装(Multidimensional hierarchical combination of assemblies or heterojunction)。这三种组装体系相互竞争但也可能并存,导致多组分组装体系的复杂性与多元响应性,因此对多组分组装构建块或组装体系的设计与组装结构预测也就具有很大挑战性。多层次的多组分组装过程允许多个自组装体协同和正交运行,并具有精确的空间和时间控制。而自分类现象是多种相关(生物)化学过程(如相分离、动力学解析或自我复制等)的基础,自分类现象可以是自恋的,也可以是社会的,对多组分组装体系中自分类组装进行研究,对于加深理解组分分子相互关系实现对网络的控制,从而实现多层级复杂组装体系的可控构建具有重大意义。本文将就多组分组装体系的特点、研究方法展开综述,并展示多组分组装体系的自分类组装的特点、控制等领域研究成果,讨论小分子凝胶剂在多组分自分类组装水凝胶组装体系的研究进展,以期促进对该领域的理解和深入研究。

新能源汽车行业的蓬勃发展不仅使锂离子电池需求量激增,大批锂离子电池在达到一定循环次数后也会因无法继续使用而报废。目前研究者们已经对废旧锂离子电池中有价金属的提取方法进行了许多研究,但回收过程中重点关注的对象是钴和镍,锂作为锂离子电池中的主要成分没有给予足够的重视。随着锂资源供需关系的日趋紧张,近年来通过将废旧锂离子电池中的锂优先选择性提取以提高其回收效率的研究不断增多。基于此,本文系统梳理了从不同正极材料(如钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂和磷酸铁锂)中选择性提锂的方法,包括高温转型、选择性浸出、机械化学及电化学法,为后续有关退役锂离子电池选择性提锂的研究及产业实践提供参考。

人体呼气中挥发性有机物浓度的变化与某些疾病密切相关,通过分析人体呼气中的挥发性有机物来诊断疾病是一种无创非侵入性、操作方便的手段,近年来在疾病诊断和早期筛查方面的应用中受到越来越多的关注。目前检测呼气中挥发性有机物的设备主要有两类:质谱类分析仪器和气敏传感器。气敏传感器具有易集成、小型化、成本低、操作简单等优势,在未来大规模人群疾病的诊断和早期筛查中具有广阔的应用前景。本综述系统地阐述了气敏传感器的工作机制、传感器性能、不同敏感材料的应用现状和不同的气体传感器类型在人体呼气检测中的应用情况,同时介绍了与部分疾病存在关联的人体呼气中挥发性有机物的种类,之后对呼气采样手段和目前常用的数据处理方法也进行了简单介绍。最后指出了目前气体传感器技术在呼气检测方面存在的问题,并展望了气体传感器技术在人体呼气检测中的未来发展前景。

光伏是解决能源和环境问题的战略性选择之一,目前已开发的太阳能电池均需在太阳光或室内光照射下通过光伏效应激发光生电子并输出电能,而在降雨、夜晚等弱光或无光环境下的输出功率较低,开发应用环境多元化的混合能量采集太阳能电池有望进一步提高输出功率、延长发电时间。本综述旨在探讨混合能量采集太阳能电池中光伏效应与水伏效应、摩擦电效应、储光―发光效应、压电效应和热电效应的耦合机制,重点总结了这类新型太阳能电池的应用现状,展望其未来的发展方向。

过氧化氢(H₂O₂)是一种很有潜力的能量载体,且作为一种环保型氧化剂广泛运用于有机合成、饮用水处理、废水处理等工业和医疗卫生领域。随着对环境保护要求的提升,预计H₂O₂的需求量将大幅增加。传统的蒽醌法(AQ)制备H₂O₂的工艺流程繁琐和存在有机物污染环境的现象。以O₂和H₂O为原料、太阳能为能源、半导体为光催化剂的光催化生产H₂O₂是一个绿色化学过程,具有反应条件温和、操作简单可控和无二次污染等优点。近年来,光催化产H₂O₂引起了人们的广泛关注。本综述介绍了光催化产H₂O₂的机理和效率低的原因,重点论述了光催化生成H₂O₂的体系以及提高光催化产H₂O₂的策略,最后对光催化产H₂O₂未来的发展方向进行了展望。