具有非凡强度和韧性的3D打印弹性体

打印已成为一种颇具吸引力的制造技术，三维（3D）是因其在实现复杂几何形状的可定制产品方面具有非凡的自由度。然而，其大规模生产的潜力受到低制造效率（打印速度）和产品质量不足（机械性能）的阻碍。

光聚合物超快速3D打印技术的最新进展缓解了制造效率的问题，但典型打印聚合物的机械性能仍远远落后于传统加工技术。这是因为打印要求限制了分子设计实现高机械性能的潜力。

研究组报道了一种3D光打印树脂化学策略，其产生的弹性体抗拉强度为94.6MPa，韧性为310.4MJm-3，两者均远远超过任何3D打印弹性体。从机理上讲，这通过打印聚合物中的动态共价键实现，同时还实现了网络拓扑结构重构。

这有助于形成分层氢键、微相分离和互穿结构，从而协同形成卓越的机械性能。该工作为3D打印实现大规模应用提供了一个更光明的前景。

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https://www.nature.com/articles/s41586-024-07588-6

金属光氧化还原消除解锁卡宾反应性

驾驭高能中间体的能力对合成化学非常重要，它使复杂分子的构建成为可能，并推动合成领域的进步。沿着这些路线，卡宾和类卡宾中间体颇具吸引力，但往往是未知的高能中间体。获取金属卡宾中间体的经典方法是利用双电子化学形成碳-金属键。然而，由于试剂安全问题，这种方法通常被禁止，限制了其在合成中的广泛应用。

从机理上讲，可避免这些缺陷的获得卡宾中间体的替代方法涉及两个单电子步骤：把自由基加到金属中形成最初的碳-金属键，然后氧化还原促进α-消除，产生所需的金属卡宾中间体。

研究组通过金属光氧化还原平台实施了这一策略，利用铁卡宾的反应性，使用易于获得的化学原料作为自由基来源，并从6种先前未开发的离去基团中进行α-消除。这些发现可使丰富且稳定的羧酸、氨基酸和醇类实现环丙烷化，并将σ键插入N-H、S-H和P-H键中，从而为卡宾介导的化学多样化挑战提供了一个通用的解决方案。

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https://www.nature.com/articles/s41586-024-07628-1

高地树木木质表面对大气甲烷的吸收

甲烷是一种重要的温室气体，但树木在甲烷预算中的作用一直不确定。虽然已有研究表明，湿地和一些高地树木可在茎干部释放土壤来源的甲烷，但也有人认为高地树木可作为大气甲烷的净汇。

课题组研究了热带、温带高地和北方森林树木的原位木质表面甲烷交换。结果发现，木质表面的甲烷吸收，特别是在森林地面以上约2米处，可以主导树木的净生态系统贡献，形成树木的甲烷净汇。木质表面室空气中甲烷的稳定碳同位素测量和提取木芯的过程水平研究结果与甲烷营养一致，表明微生物介导的甲烷在木质表面和组织中减少。

通过应用陆地激光扫描衍生的异速测量来量化全球森林树木木质表面积，初步估计树木可能贡献24.6~49.9 Tg的全球大气甲烷吸收。该研究结果表明，热带和温带森林保护和再造林的气候效益可能比此前假设的要大。

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https://www.nature.com/articles/s41586-024-07592-w

单晶Mg3Bi2热电材料的塑性

大多数最先进的热电材料是无机半导体。由于定向共价键，其通常在室温下表现出有限的塑性，例如，拉伸应变小于5%。

研究组发现单晶Mg3Bi2在沿（0001）平面（即ab平面）施加张力时显示出高达100%的室温拉伸应变。该值比传统热电材料至少高出一个数量级，且优于许多以类似结构结晶的金属。

实验结果表明，变形的Mg3Bi2中存在滑移带和位错，表明位错滑动是塑性变形的微观机制。化学键分析揭示了多个低滑移势垒能面，表明Mg3Bi2中存在多种滑移体系。此外，滑移过程中连续的动态键合防止了原子面解理，从而保持了较大的塑性变形。

重要的是，碲掺杂的单晶Mg3Bi2在室温下沿ab平面显示出约55μW/cm·K2的功率因数和约0.65的品质系数，优于现有的延展性热电材料。

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https://www.nature.com/articles/s41586-024-07621-8

（未玖编译）