Angewandte Chemie - International Edition

The chemistry of the coordination polymers has in recent years advanced extensively, affording various architectures, which are constructed from a variety of molecular building blocks with different interactions between them. The next challenge is the chemical and physical functionalization of these architectures, through the porous properties of the frameworks. This review concentrates on three aspects of coordination polymers: 1) the use of crystal engineering to construct porous frameworks from connectors and linkers (“nanospace engineering”), 2) characterizing and cataloging the porous properties by functions for storage, exchange, separation, etc., and 3) the next generation of porous functions based on dynamic crystal transformations caused by guest molecules or physical stimuli. Our aim is to present the state of the art chemistry and physics of and in the micropores of porous coordination polymers.

As the most important skeletal component in plants, the polysaccharide cellulose is an almost inexhaustible polymeric raw material with fascinating structure and properties. Formed by the repeated connection of D‐glucose building blocks, the highly functionalized, linear stiff‐chain homopolymer is characterized by its hydrophilicity, chirality, biodegradability, broad chemical modifying capacity, and its formation of versatile semicrystalline fiber morphologies. In view of the considerable increase in interdisciplinary cellulose research and product development over the past decade worldwide, this paper assembles the current knowledge in the structure and chemistry of cellulose, and in the development of innovative cellulose esters and ethers for coatings, films, membranes, building materials, drilling techniques, pharmaceuticals, and foodstuffs. New frontiers, including environmentally friendly cellulose fiber technologies, bacterial cellulose biomaterials, and in‐vitro syntheses of cellulose are highlighted together with future aims, strategies, and perspectives of cellulose research and its applications.

Energy storage is more important today than at any time in human history. Future generations of rechargeable lithium batteries are required to power portable electronic devices (cellphones, laptop computers etc.), store electricity from renewable sources, and as a vital component in new hybrid electric vehicles. To achieve the increase in energy and power density essential to meet the future challenges of energy storage, new materials chemistry, and especially new nanomaterials chemistry, is essential. We must find ways of synthesizing new nanomaterials with new properties or combinations of properties, for use as electrodes and electrolytes in lithium batteries. Herein we review some of the recent scientific advances in nanomaterials, and especially in nanostructured materials, for rechargeable lithium‐ion batteries.

Các tinh thể nano là nền tảng của khoa học và công nghệ hiện đại. Việc làm chủ hình dạng của một tinh thể nano cho phép kiểm soát các tính chất của nó và tăng cường tính hữu ích cho một ứng dụng cụ thể. Mục tiêu của chúng tôi là trình bày một đánh giá toàn diện về các hoạt động nghiên cứu hiện tại tập trung vào tổng hợp kiểm soát hình dạng của các tinh thể nano kim loại. Chúng tôi bắt đầu với một phần giới thiệu ngắn gọn về sự hình thành hạt nhân và sự phát triển trong bối cảnh tổng hợp tinh thể nano kim loại, tiếp theo là thảo luận về các hình dạng có thể của tinh thể nano kim loại dưới các điều kiện khác nhau. Sau đó, chúng tôi tập trung vào một loạt các tham số thí nghiệm đã được nghiên cứu để thao tác sự hình thành hạt nhân và sự phát triển của tinh thể nano kim loại trong các pha dung dịch, nhằm tạo ra các hình dạng cụ thể. Chúng tôi giải thích chi tiết những phương pháp này bằng cách chọn các ví dụ trong đó đã có sự hiểu biết hợp lý về kiểm soát hình dạng quan sát được hoặc ít nhất các giao thức đã chứng minh là có thể lặp lại và kiểm soát được. Cuối cùng, chúng tôi nhấn mạnh một số ứng dụng đã được kích hoạt và/hoặc nâng cao bởi quá trình tổng hợp kiểm soát hình dạng của các tinh thể nano kim loại. Chúng tôi kết thúc bài viết này với những quan điểm cá nhân về các hướng mà nghiên cứu trong tương lai trong lĩnh vực này có thể đi tới.

Similar to its popular older cousins the fullerene, the carbon nanotube, and graphene, the latest form of nanocarbon, the carbon nanodot, is inspiring intensive research efforts in its own right. These surface‐passivated carbonaceous quantum dots, so‐called C‐dots, combine several favorable attributes of traditional semiconductor‐based quantum dots (namely, size‐ and wavelength‐dependent luminescence emission, resistance to photobleaching, ease of bioconjugation) without incurring the burden of intrinsic toxicity or elemental scarcity and without the need for stringent, intricate, tedious, costly, or inefficient preparation steps. C‐dots can be produced inexpensively and on a large scale (frequently using a one‐step pathway and potentially from biomass waste‐derived sources) by many approaches, ranging from simple candle burning to in situ dehydration reactions to laser ablation methods. In this Review, we summarize recent advances in the synthesis and characterization of C‐dots. We also speculate on their future and discuss potential developments for their use in energy conversion/storage, bioimaging, drug delivery, sensors, diagnostics, and composites.

Electrospinning is a highly versatile method to process solutions or melts, mainly of polymers, into continuous fibers with diameters ranging from a few micrometers to a few nanometers. This technique is applicable to virtually every soluble or fusible polymer. The polymers can be chemically modified and can also be tailored with additives ranging from simple carbon‐black particles to complex species such as enzymes, viruses, and bacteria. Electrospinning appears to be straightforward, but is a rather intricate process that depends on a multitude of molecular, process, and technical parameters. The method provides access to entirely new materials, which may have complex chemical structures. Electrospinning is not only a focus of intense academic investigation; the technique is already being applied in many technological areas.

Những sợi cellulose có độ rộng trong phạm vi nanomet là những vật liệu có nguồn gốc từ thiên nhiên với những tính chất độc đáo và có tiềm năng hữu ích. Đặc biệt, những nanocellulose mới này mở ra các lĩnh vực đang phát triển mạnh mẽ liên quan đến vật liệu bền vững và nanocomposite, cũng như các thiết bị y tế và khoa học sự sống, cho hợp chất polymer tự nhiên cellulose. Các kích thước nano của các yếu tố cấu trúc này dẫn đến diện tích bề mặt lớn và do đó khả năng tương tác mạnh mẽ của các cellulose này với các loại hạt xung quanh, chẳng hạn như nước, hợp chất hữu cơ và polymer, các hạt nano, và các tế bào sống. Bài báo này tập hợp kiến thức hiện tại về việc tách cellulose vi sợi từ gỗ và ứng dụng của nó trong nanocomposite; chuẩn bị cellulose nanocrystalline và sử dụng nó như một tác nhân gia cố, và việc chế tạo sinh học cellulose nano khuẩn, cũng như đánh giá của nó như một vật liệu sinh học cho các cấy ghép y tế.

Every few years, a new material with unique properties emerges and fascinates the scientific community, typical recent examples being high‐temperature superconductors and carbon nanotubes. Graphene is the latest sensation with unusual properties, such as half‐integer quantum Hall effect and ballistic electron transport. This two‐dimensional material which is the parent of all graphitic carbon forms is strictly expected to comprise a single layer, but there is considerable interest in investigating two‐layer and few‐layer graphenes as well. Synthesis and characterization of graphenes pose challenges, but there has been considerable progress in the last year or so. Herein, we present the status of graphene research which includes aspects related to synthesis, characterization, structure, and properties.

The escalating level of atmospheric carbon dioxide is one of the most pressing environmental concerns of our age. Carbon capture and storage (CCS) from large point sources such as power plants is one option for reducing anthropogenic CO₂ emissions; however, currently the capture alone will increase the energy requirements of a plant by 25–40 %. This Review highlights the challenges for capture technologies which have the greatest likelihood of reducing CO₂ emissions to the atmosphere, namely postcombustion (predominantly CO₂/N₂ separation), precombustion (CO₂/H₂) capture, and natural gas sweetening (CO₂/CH₄). The key factor which underlies significant advancements lies in improved materials that perform the separations. In this regard, the most recent developments and emerging concepts in CO₂ separations by solvent absorption, chemical and physical adsorption, and membranes, amongst others, will be discussed, with particular attention on progress in the burgeoning field of metal–organic frameworks.