春节特辑：2023年读者最爱文章Top 10

过去的一年里X-MOL刊登了很多有深度、有意思的文章，我们挑选其中读者阅读量最高、分享最多的十篇，作为春节特辑，祝各位读者新春愉快！

1. 王者荣“药”：紫杉醇

紫杉醇全合成。图片来源：Chem. Rev.

有机合成化学家们从上个世纪八十年代开始探索紫杉醇的全合成，至今已有40余年，超过60个课题组参与其中。南科大李闯创团队在顶级综述性期刊Chemical Reviews 上发表了特邀综述性文章，系统总结了近三十年来紫杉醇的全合成进展，侧重从合成策略和经验教训方面进行陈述和点评，论文对紫杉醇从发现到成为明星抗癌药的传奇发现和全合成之旅进行了回顾，并展望了未来该领域的研究方向。

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2. Nature子刊：这个“一摸就软”的货，也是注射针头

能够变形且不可重复使用的静脉注射针头P-CARE。图片来源：Nat. Biomed. Eng.

韩国科学技术院的研究者报道了一种能够变形且不可重复使用的静脉注射针头P-CARE，其刚度和形状取决于体温。P-CARE针头可分为两个部分：由金属镓制成的矩形中空针头框架（灰色，用于保持针头的刚度）和具有优异撕裂强度的硅酮超软包封层。这种P-CARE针头在环境温度下具有足够的硬度，但在刺入软组织后会不可逆地变软，适应血管的形状但不影响输液性能，降低针刺损伤的风险并彻底杜绝重复使用的可能。在动物实验中，与类似大小的商业静脉注射装置相比，P-CARE针头具有类似的输液性能，并且引起的炎症要少得多。

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3. 室温超导新成果，又要翻车？

LK-99的磁悬浮现象。图片来源：arXiv

2023年7月底，一个韩国研究团队声称制备出名为LK-99新型室温超导体，不仅可以在室温条件下工作，而且普通的环境压力就具有超导性。他们在arXiv上发布了两篇论文的预印本，立刻引起了轩然大波。韩国研究团队主要从三个方面论证了材料的室温超导特性，第一是在127 ℃以下显示出零电阻，第二个则是抗磁性，在相变温度以下时，样品几乎抵消掉所有内部的磁场，磁力线无法穿透，即所谓的迈斯纳效应，第三则是磁悬浮现象。不过，这些证据和测试的合理性，迅速遭到了质疑。后续越来越多研究小组的重复实验结果表明LK-99这种铜掺杂铅磷灰石材料并非如韩国研究人员声称的“常压和高至127 ℃温度下的超导体”，恰恰相反，纯LK-99是一种绝缘体，而材料中的杂质——特别是硫化亚铜（Cu₂S）——是导致电阻率急剧下降和材料在磁铁上部分悬浮的原因。

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后续报道

4. 贻贝又上Science：“粘得牢+逃得快”的小秘密

贻贝足丝的微观分层结构。图片来源：Science

贻贝不仅能靠着足丝和粘附蛋白牢牢地抓住岩礁，当遇到恶劣环境时，它们还能够迅速地丢弃足丝，从岩石上快速脱落，重新获得活动能力并逃离不利环境，寻找新的栖息地。它们的足丝可以在几小时内重新生长出来，并重新粘附在新的岩石上。强大的粘附力与快速可逆的脱落似乎是矛盾的，那么，贻贝的足丝是如何做到粘附与脱落相统一的呢？加拿大麦吉尔大学Matthew J. Harrington课题组揭示了贻贝的快速脱落机理。研究发现，这种能力源于纤毛的振荡运动以及足丝根部和贻贝足组织之间机械相互作用的变化，而这些又受到神经递质的调控。这种动态的生物界面为非生命材料与活组织之间的动态连接提供了有益的参考。

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5. 又“水”一篇Nature，结冰总共分几步？

水滴结冰示意图。图片来源：Nature

美国罗格斯大学的Claudiu A. Stan等研究者利用X射线激光衍射研究了过冷水滴在真空中的冻结过程，并建立了冻结模型。通过对约1000个液滴进行分析，研究者发现过冷液滴结冰可分为七个阶段：（1）冰在过冷水中均匀成核；（2）树枝状冰晶在表面生长，约一半液体被冻结，液滴轻微变形；（3）形成平滑的固体外壳，冻结开始内向进行；（4）表面出现刺状物，在固体外壳的裂缝处形成，这是由于冻结时水膨胀引起的压力增加所致；（5）刺状物变大，变成突出的液滴；（6）压力继续增加，液滴外壳裂开；（7）分裂成碎片。而这些碎片又可成为冰核颗粒（ice-nucleating particle）。

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6. Nature子刊：如何在水下保持干爽208天

亲空气钛合金表面的气盾在水下能稳定保持数月。图片来源：Nat. Mater.

德国埃尔朗根-纽伦堡大学Wolfgang H. Goldmann、Alexander B. Tesler等研究者通过电化学阳极氧化结合氟化表面活性剂修饰，制备了亲空气钛合金表面，其气盾在水下能保持数月（超过208天）的稳定状态。这种亲空气表面（aerophilic surfaces, APhS）能显著减少血液粘附，极大地抑制细菌或海洋生物的附着，有着极好的应用前景。

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7. 孙忠明组Science：全金属富勒烯

全金属富勒烯[K@Au₁₂Sb₂₀]^5-结构图。图片来源：Science

南开大学孙忠明教授课题组选择了包含十五族元素的Zintl相固体以及含有Au元素的金属有机化合物作为两种反应原料合成了全金属富勒烯团簇[K@Au₁₂Sb₂₀]^5-。这一化合物呈现出十二面体的结构（Sb₂₀框架），每个面都是由内含一个金原子的锑五边形平面构成，内径约为0.90纳米，略大于C₆₀分子的直径（0.71纳米）。令人惊讶的是，在这个相对较大的团簇空腔内，仅内嵌了一个钾离子，并且整个团簇无需有机配体的保护，其结构仍能够具有很好的化学稳定性，使其成为目前为止配位环境最接近富勒烯的纯无机化合物。这一裸露的重金属球状团簇的稳定性得以实现，一方面归因于中心的钾离子起到了模板支撑作用，另一方面，金-锑之间独特的异金属键在维持整体结构完整性方面发挥了至关重要的作用。

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8. 怀孕期间进实验室，准备好了吗？

孕妇面临的风险取决于危害性、暴露程度和敏感性。图片来源：Chem. Res. Toxicol.

接触哪些试剂会造成胎儿流产或婴儿出生缺陷？实验室还有哪些需要特别注意的风险？怎样避免这些问题的发生？……美国耶鲁大学的Paul T. Anastas教授等人发表综述，审视了化学实验室中怀孕研究人员所面临的风险以及相关建议。怀孕研究人员在实验室中面临的风险主要取决于三个变量：危害性（取决于物质的固有属性）、暴露程度（取决于时间、剂量、接触类型）、敏感性（取决于不同时期）。怀孕的实验室工作人员经常遇到的危害可大体上分为三类，化学危害（有机溶剂、重金属、工程纳米材料（ENM）和内分泌干扰物）、辐射危害（产生电离辐射的设备和材料，以及产生非电离辐射的设备）、与实验室环境相关的其他危害（过度的噪音、过热、心理压力、繁重的体力劳动和/或非正常工作时间）。研究表明铅、汞、砷、磷、铬、锑、镉、二硫化碳、氯仿、乙醚、氯丁二烯等能引起孕妇流产、早产；而铅、汞、砷、镉、亚硝酸盐、硒、乙醚、二硫化碳、ENM（如：金属纳米材料、金属氧化物纳米材料、碳纳米材料等）、环境内分泌干扰物（EDC，如：全氟烷基物质（PFAS）、双酚类化合物、邻苯二甲酸盐、有机磷农药等）等可引起胎儿发育缺陷。

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9. Nat. Chem.：首次合成芳香全氮六元环

金刚石砧室中合成芳香六嗪阴离子[N₆]⁴⁻化合物。图片来源：Nat. Chem.

全氮化合物具有芳香性么？一个显而易见的例子是六元氮环——六嗪（hexazine，或称六氮苯hexaazabenzene），但理论计算结果已经表明，中性的六嗪环很不稳定，很容易降解并转化为三个N₂分子。如何稳定六嗪环呢？基于从头计算研究人员提出了多种构型和几何形状，其中一个最有可能的候选是芳香六嗪阴离子[N₆]⁴⁻。今年，德国拜罗伊特大学Dominique Laniel等研究者报道了芳香六嗪阴离子[N₆]⁴⁻物种的合成。在高压（46和61 GPa）和高温（估计高于2000 K）下，氮气（N₂）和叠氮化钾（KN₃）在激光加热的金刚石砧室中直接反应形成高压钾氮化合物K₉N₅₆，其中含有[N₆]⁴⁻。基于同步加速器单晶X射线衍射，他们获得了化合物K₉N₅₆的复杂结构，并通过密度泛函理论（DFT）计算进行了验证。所观察到的六嗪阴离子[N₆]⁴⁻具有环状平面结构，π电子数满足4n+2（10π体系），符合休克尔规则，也就是说具有芳香性。

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10. 南京大学黄硕Nature Methods：一个纳米孔，分辨全部20种氨基酸

基于Ni-NTA修饰的MspA纳米孔对20种氨基酸的检测。图片来源：Nat. Methods

南京大学化学化工学院黄硕教授课题组构建了一种工程化的耻垢分枝杆菌膜蛋白A (MspA) 纳米孔，实现了全部蛋白质氨基酸及它们的翻译后修饰检测。研究团队在MspA纳米孔的收缩区域引入了一个镍离子-次氮基三乙酸（Ni-NTA）适配体，利用氨基酸和金属镍离子的配位相互作用，实现了全部蛋白质氨基酸的直接检测和区分，准确率高达98.8%，是世界上第一个能完全分辨所有20种蛋白质氨基酸的纳米孔。在本篇工作中，作者亦采用了同种孔道，进而同时区分了4种常见的翻译后修饰氨基酸。

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