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Robuste Bisulfit-freie Einzelmolekül-Echtzeitsequenzierung von Methyldesoxycytidin auf der Grundlage eines neuartigen hpTet3-Enzyms 基于新型 hpTet3 酶的可靠无亚硫酸氢盐单分子甲基脱氧胞苷实时测序技术

Angewandte Chemie Pub Date : 2024-11-13 DOI: 10.1002/ange.202418500

M. Sc. Hanife Sahin, M. Sc. Raheleh Salehi, M. Sc. Shariful Islam, Dr. Markus Müller, Dr. Pascal Giehr, Prof. Thomas Carell

{"title":"Robuste Bisulfit-freie Einzelmolekül-Echtzeitsequenzierung von Methyldesoxycytidin auf der Grundlage eines neuartigen hpTet3-Enzyms","authors":"M. Sc. Hanife Sahin, M. Sc. Raheleh Salehi, M. Sc. Shariful Islam, Dr. Markus Müller, Dr. Pascal Giehr, Prof. Thomas Carell","doi":"10.1002/ange.202418500","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/ange.202418500","url":null,"abstract":"Das Vorhandensein des fünften Nukleosids 5-Methyldesoxycytidin (mdC), entweder in Promotorregionen oder im Genkörper beeinflusst den Transkriptionsstatus des entsprechenden Gens.1 In der Regel führt das Vorkommen von mdC in Promotorregionen zur Inaktivierung des betreffenden Gens, während unmethylierte Promotoren eine aktivere Transkription anzeigen. Die Identifizierung von mdC in Genen ermöglicht die Charakterisierung des Transkriptionszustands des betreffenden Gens, was für die Identifizierung und Charakterisierung von Tumorzellen von entscheidender Bedeutung ist.2, 3 In Tumorzellen werden Onkogene oft fälschlicherweise aktiviert, während Tumorsuppressorgene irrtümlich ausgeschaltet werden. Daher ist die Sequenzierung von mdC mit minimalem Ausgangsmaterial von großem Interesse, um einen neuen Bereich der Tumordiagnostik, die sogenannte Flüssigbiopsie, zu etablieren.4Bislang wird die mdC-Sequenzierung überwiegend mit einer Bisulfit-Behandlung durchgeführt (Abbildung 1a). Genomische DNA, die bei >60 °C mit Bisulfit behandelt wird, wandelt alle unmethylierten Cytidine in Uracil um, während mdC intakt bleibt. Die Bestimmung der mdC-Positionen im Genom erfolgt nach PCR und Sequenzierung durch einen Vergleich der erhaltenen Sequenzen mit einem Referenzgenom. Ein wesentliches Problem dieser Methode besteht jedoch darin, dass ein großer Teil der genomischen Ausgangs-DNA die harten Bedingungen der Bisulfit-Behandlung aufgrund starker Fragmentierung nicht übersteht. Diese Einschränkung wird durch eine umfangreiche PCR-basierte Amplifikation der nicht abgebauten DNA gemildert. Ein weiterer Nachteil ist, dass das Bisulfit-Sequenzierungsprotokoll umständlich und fehleranfällig ist. Mildere Methoden wie EM-seq, die derzeit entwickelt werden, verwenden das desaminierende Enzym APOBEC3 A (A3 A), das ebenfalls dC zu dU desaminiert.5 Durch die Desaminierung aller dC-Basen zu dU wird die Komplexität des Genoms jedoch von einem vierstelligen Code auf einen Code aus drei Nukleobasen (dA, dG und dU sowie das verbleibende mdC) reduziert, was die Sequenzzuordnung insbesondere bei repetitiven Elementen erschwert.\u0000Ein alternativer Ansatz zur Sequenzierung von mdC ist die Sequenzierung der dritten Generation, bei der die Sequenzen direkt ausgelesen werden, ohne dass ein PCR-Schritt erforderlich ist. Derzeit ermöglichen alle Einzelmolekül-Sequenzierungswerkzeuge der dritten Generation, wie Nanopore oder SMRT-Sequenzierung, das direkte Auslesen von mdC.6Diese Methoden befinden sich jedoch noch im Anfangsstadium, und die Unterschiede zwischen den für dC und mdC erhaltenen Sequenziersignalen sind oft minimal. Dies erfordert eine umständliche Dekonvolution der Daten, für die ein erheblicher Bedarf an Bioinformatik besteht.7, 8 Daher ist die Entwicklung von milden mdC-Sequenzierungsmethoden, welche die Cytidi","PeriodicalId":7803,"journal":{"name":"Angewandte Chemie","volume":"136 52","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-11-13","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/ange.202418500","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"142861076","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"OA","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

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Geregelter Ladungstransfer in metallorganischen Donor-Akzeptor-Gerüstverbindungen für hochempfindliche Photodetektoren 用于高灵敏度光电探测器的金属有机供体-受体支架中的受控电荷转移

Angewandte Chemie Pub Date : 2024-11-12 DOI: 10.1002/ange.202414526

Dr. Zhiyun Xu, Dr. Abhinav Chandresh, Anna Mauri, Dr. Meysam Esmaeilpour, Dr. Vincent Monnier, Prof. Fabrice Odobel, Prof. Lars Heinke, Prof. Dr. Wolfgang Wenzel, Dr. Mariana Kozlowska, Dr. Stéphane Diring, Dr. Ritesh Haldar, Prof. Christof Wöll

{"title":"Geregelter Ladungstransfer in metallorganischen Donor-Akzeptor-Gerüstverbindungen für hochempfindliche Photodetektoren","authors":"Dr. Zhiyun Xu, Dr. Abhinav Chandresh, Anna Mauri, Dr. Meysam Esmaeilpour, Dr. Vincent Monnier, Prof. Fabrice Odobel, Prof. Lars Heinke, Prof. Dr. Wolfgang Wenzel, Dr. Mariana Kozlowska, Dr. Stéphane Diring, Dr. Ritesh Haldar, Prof. Christof Wöll","doi":"10.1002/ange.202414526","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/ange.202414526","url":null,"abstract":"In Mischungen aus elektronenreichen (Donor) und elektronenarmen (Akzeptor) Chromophoren kann bei Photoanregung eine Ladungstrennung (CS) auftreten,1 ein Prozess, der für die künstliche Photosynthese,2 Phtotodioden,3 sowie für Photodetektoren von entscheidender Bedeutung ist.4 Zu den Schlüsselfaktoren, die die CS-Effizienz beeinflussen, gehören die Exzitonen-Bindungsenergie des lichtabsorbierenden Chromophors (in der Regel der Donor),5 die HOMO–LUMO-Lücke von Donor und Akzeptor,5a, 6 die relative Positionierung des Donor-Akzeptor-Paares,7 und die daraus resultierende Elektronen- und Lochbeweglichkeiten. Während die ersten beiden Faktoren durch das molekulare Design der Chromophore gesteuert werden können,8 bleiben die Vorhersage und Regulierung der molekularen Packung – die für die Optimierung der relativen Positionierung von Donor-Akzeptor-Paaren und der Elektronen-/Lochmobilität entscheidend sind, eine Herausforderung. Dies erfordert häufig Trial-and-Error-Ansätze.9 Darüber hinaus hängt die Herstellung organischer Dünnschichten durch Drop-Casting oder Spin-Coating Verfahren in kritischer, schwer vorherzusagender Weise von dem Lösungsmittelmedium und anderen physikalischen Parametern ab.10Ein oft verfolgter Ansatz, um eine genau definierte relative Positionierung von Donor-Akzeptor-Paaren zu gewährleisten, ist die Verwendung von kovalent gebundenen Donor-Akzeptor-Chromophor-Konstrukten. Derartige Dyaden verfügen über eine effiziente Ladungstrennung und vielversprechende optoelektronische Eigenschaften,11 aber das Erreichen einer langreichweitigen Ordnung und die Beschichtung größerer Oberflächen mit diesen Verbindungen stellt eine große Herausforderung dar.12Darüber hinaus wird die Optimierung des Verhältnisses von Donor zu Akzeptor durch die Schwierigkeit erschwert, die Struktur binärer Zusammensetzungen zu variieren, wie in früheren Studien festgestellt wurde.13Kristalline metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs) bieten einen alternativen und sehr vielversprechenden Zugang, um die Struktur organischer Donor-Akzeptor-Chromophor-Anordnungen zu steuern und eine kohärente kristalline Ordnung zu erreichen.14 MOFs werden durch die Koordinierung von Metallclustern mit organischen Linkern,15 d. h., organischen Donor- und Akzeptor-Chromophoren, mit metallischen Ankergruppen gebildet.16 Diese Materialien bieten gegenüber molekularen Festkörpern, die durch Selbstassemblierung gebildet werden, mehrere Vorteile: reduzierte Freiheitsgrade der Chromophore, die eine Verringerung der nichtradiativen Zerfallsprozesse ermöglichen;17 peri","PeriodicalId":7803,"journal":{"name":"Angewandte Chemie","volume":"136 52","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-11-12","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/ange.202414526","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"142861252","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"OA","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

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Ein Phosphotriester-Maskiertes Dideoxy-cGAMP-Derivat als Zellpermeabler STING-Agonist

Angewandte Chemie Pub Date : 2024-11-12 DOI: 10.1002/ange.202416353

Dr. Anna-Lena J. Halbritter, Yasmin V. Gärtner, Jahongir Nabiev, Fabian Hernichel, Dr. Giacomo Ganazzoli, Dr. Dilara Özdemir, Dr. Aikaterini Pappa, Dr. Simon Veth, Dr. Samuele Stazzoni, Dr. Markus Müller, Prof. Dr. Veit Hornung, Prof. Dr. Thomas Carell

{"title":"Ein Phosphotriester-Maskiertes Dideoxy-cGAMP-Derivat als Zellpermeabler STING-Agonist","authors":"Dr. Anna-Lena J. Halbritter, Yasmin V. Gärtner, Jahongir Nabiev, Fabian Hernichel, Dr. Giacomo Ganazzoli, Dr. Dilara Özdemir, Dr. Aikaterini Pappa, Dr. Simon Veth, Dr. Samuele Stazzoni, Dr. Markus Müller, Prof. Dr. Veit Hornung, Prof. Dr. Thomas Carell","doi":"10.1002/ange.202416353","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/ange.202416353","url":null,"abstract":"Zyklische Dinukleotide, die ursprünglich in Bakterien entdeckt wurden, sind potente sekundäre Botenstoffe, die inzwischen sowohl in prokaryotischen als auch in eukaryotischen Zellen nachgewiesen wurden.1, 2 Kürzlich wurde beobachtet, dass die Präsenz von pathogener DNA im Zytosol, entweder als Reaktion auf eine Virusinfektion oder aufgrund der Freisetzung von Kern- oder Mitochondrien-DNA, zur Bildung des zyklischen Dinukleotids 2′3′-zyklisches Guanosinmonophosphat-Adenosinmonophosphat (cGAMP) führt (1, Abbildung 1A).3 Das Molekül wird durch das Enzym Guanosinmonophosphat-Adenosinmonophosphat-Synthase (cGAS) nach dessen Bindung an DNA gebildet. cGAS zyklisiert ein Adenosintriphosphat und ein Guanosintriphosphat zu einem zyklischen Dinukleotid mit einer 2′-5′- und einer 3′-5′-Phosphodiesterbindung. Diese im Zytosol gebildete Struktur enthält zwei negative Ladungen. Es bindet eng an ein Transmembranprotein des endoplasmatischen Retikulums, den Stimulator der Interferon-Gene (STING), um eine angeborene Immunantwort auszulösen, die auf den angegriffenen Zustand der Zelle reagiert.4-6\u0000 STING-Agonisten, die in der Lage sind, Zellmembranen zu überwinden, würden eine Möglichkeit bieten, das Immunsystem von außen zu stimulieren.7 Dies wiederum würde es ermöglichen, eine wirksame immunonkologische Behandlung als Teil einer Anti-Krebs-Therapie zu etablieren. Versuche, cGAMP oder dessen Derivate, bei denen die 2′- und 3′-Hydroxylgruppen durch Fluoratome oder die Phosphodiester durch Phosphothioate ersetzt wurden, zu diesem Zweck einzusetzen, waren jedoch bisher nicht erfolgreich.8-14Ein alternativer Ansatz besteht darin, die beiden Phosphodiester in Triester-Prodrugs umzuwandeln. Das beseitigt die Ladung, die das Eindringen in die Zelle behindert.15 Wenn der Triester in der Zelle in einen Diester gespalten werden könnte, würde dies die Freisetzung von cGAMP oder einem nahen Analogon und die Stimulierung des STING-Rezeptors ermöglichen. Ein gut etabliertes Konzept zur Maskierung von Phosphodiestern ist die Umwandlung in einen thioesterhaltigen Phosphotriester (Abbildung 1).16, 17 Bei der Abspaltung des Thioesters entsteht nur vier Atome vom Phosphotriester entfernt ein Thioat, das zur spezifischen Spaltung der gewünschten P−O-Bindung führt (Abbildung 1B). Dieses Konzept hat den Nachteil, dass die 3′- und 2′-Hydroxylgruppen in cGAMP die Phosphotriester in deren unmittelbarer Nähe schnell angreifen würde, was zu einer intramolekularen Spaltung der Triester und damit zur Instabilität der Prodrug führt. Um dieses Problem zu umgehen, müssen die 2′- und 3′-Hydroxylgruppen entweder entfernt oder z. B. in F-Atome umgewandelt werden. Wir beschlossen, in einem ersten Versuch das Konzept der Entfernung dieser internen Nukleophile zu untersuchen, was zu der Zielverb","PeriodicalId":7803,"journal":{"name":"Angewandte Chemie","volume":"136 52","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-11-12","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/ange.202416353","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"142851470","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"OA","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

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A Protocol for Unveiling the Nature of Photocatalytic Hydrogen Evolution Reactions: True Water Splitting or Sacrificial Reagent Acceptorless Dehydrogenation?

Angewandte Chemie Pub Date : 2024-11-12 DOI: 10.1002/ange.202408626

Dr. Yong Peng, Dr. Jabor Rabeah, Dr. Henrik Junge, Prof. Dr. Matthias Beller

{"title":"A Protocol for Unveiling the Nature of Photocatalytic Hydrogen Evolution Reactions: True Water Splitting or Sacrificial Reagent Acceptorless Dehydrogenation?","authors":"Dr. Yong Peng, Dr. Jabor Rabeah, Dr. Henrik Junge, Prof. Dr. Matthias Beller","doi":"10.1002/ange.202408626","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/ange.202408626","url":null,"abstract":"Photocatalytic water splitting for hydrogen evolution is a highly topical subject in academic research and a promising approach for sustainable fuel production from solar energy. Due to the mismatched energy diagram of the photosensitizer (especially semiconductor-based materials where band-edge engineering is not trivial) and the redox potential of the half-reactions of water splitting, photocatalytic H2 generation from water splitting is usually accelerated by the addition of hole scavengers, i.e. sacrificial reagents such as alcohols, amines, and thiols. However, the source of the protons of the evolved H2 is often neglected, and it is questionable whether such systems are really water splitting. Here, we discuss recent reports on sacrificial reagent-assisted photocatalytic water splitting and present our recent findings, which showcase that the sacrificial reagent in the investigated photocatalytic water splitting systems inherently undergoes acceptorless dehydrogenation, with H2O serving as the proton shuttle, the amount of which doesn't change during the course of the reaction.","PeriodicalId":7803,"journal":{"name":"Angewandte Chemie","volume":"136 52","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-11-12","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/ange.202408626","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"142851469","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"OA","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

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Graphisches Inhaltsverzeichnis: Angew. Chem. 47/2024 图形目录：Angew.

Angewandte Chemie Pub Date : 2024-11-11 DOI: 10.1002/ange.202484711

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Frontispiz: Near–Infrared Heptamethine Cyanine Photosensitizers with Efficient Singlet Oxygen Generation for Anticancer Photodynamic Therapy Frontispiz：用于抗癌光动力疗法的具有高效单线态氧生成功能的近红外七甲青光敏剂

Angewandte Chemie Pub Date : 2024-11-11 DOI: 10.1002/ange.202484761

Wenkai Liu, Shan He, Xue Ma, Chengyuan Lv, Hua Gu, Jianfang Cao, Jianjun Du, Wen Sun, Jiangli Fan, Xiaojun Peng

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Frontispiz: Improving Active Site Local Proton Transfer in Porous Organic Polymers for Boosted Oxygen Electrocatalysis Frontispiz：改善多孔有机聚合物中活性位点的局部质子转移，促进氧电催化

Angewandte Chemie Pub Date : 2024-11-11 DOI: 10.1002/ange.202484762

Qian Zhao, Qingxin Zhang, Yuhan Xu, Anhao Han, Haowen He, Prof. Dr. Haoquan Zheng, Prof. Dr. Wei Zhang, Dr. Haitao Lei, Prof. Dr. Ulf-Peter Apfel, Prof. Dr. Rui Cao

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Einfluss von Chlorid und Elektrolytstabilität auf die Bildung von Passivierungsschichten an der Negativen Elektrode von Mg Batterien: eine operando EQCM-D Studie

Angewandte Chemie Pub Date : 2024-11-10 DOI: 10.1002/ange.202413058

Benjamin W. Schick, Viktor Vanoppen, Matthias Uhl, Matthias Kruck, Dr. Sibylle Riedel, Dr. Zhirong Zhao-Karger, Prof. Dr. Erik J. Berg, Dr. Xu Hou, Prof. Dr. Timo Jacob

{"title":"Einfluss von Chlorid und Elektrolytstabilität auf die Bildung von Passivierungsschichten an der Negativen Elektrode von Mg Batterien: eine operando EQCM-D Studie","authors":"Benjamin W. Schick, Viktor Vanoppen, Matthias Uhl, Matthias Kruck, Dr. Sibylle Riedel, Dr. Zhirong Zhao-Karger, Prof. Dr. Erik J. Berg, Dr. Xu Hou, Prof. Dr. Timo Jacob","doi":"10.1002/ange.202413058","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/ange.202413058","url":null,"abstract":"Aufgrund ihrer hohen theoretischen Energiedichte, Verfügbarkeit und geringeren Tendenz zur Dendritenbildung sind wiederaufladbare Mg Batterien eine interessante alternative Batteriechemie.1-3 Um aus der hohen theoretischen Energiedichte einen Nutzen zu ziehen, muss metallisches Mg als negative Elektrode (oft gemeinhin als Anode bezeichnet) der Batterie verwendet werden. Deshalb ist eine der größten Herausforderungen, einen Elektrolyten zu finden, der mit metallischem Mg kompatibel ist und Mg-Abscheidung und -Auflösung mit einer Effizienz von nahezu 100 % ermöglicht. Um dies zu erreichen, darf die Kombination von Mg Metall und Elektrolyt nicht zur Bildung von Passivierungsschichten oder ungleichmäßiger Mg-Abscheidung führen.4, 5 Um diese Herausforderung zu meistern, werden verschiedene Mg-Salze, welche meist in Ethern wie Dimethoxyethan (DME) gelöst sind, untersucht. Unter ihnen wird Mg(TFSI)2 als kommerziell erhältliches Salz häufig als Hauptbestandteil für Mg-Elektrolyte verwendet. Es wurde jedoch festgestellt, dass es beim puren Mg(TFSI)2 Elektrolyten aufgrund der Instabilität gegenüber Mg zu Nebenreaktionen kommt, was zu niedrigen Coulomb'schen Effizienzen, Passivierung und geringer Zyklenstabilität führt.6-8 Insbesondere unterkoordinierte TFSI− Anionen könnten eine höhere Reaktivität gegenüber Mg aufweisen als freies TFSI−.6 Des Weiteren neigen Verunreinigungen wie Sauerstoff oder Wasser dazu, mit Mg unter Bildung von passivierenden Oxiden oder Hydroxiden zu reagieren.9, 10 Es ist allgemein bekannt, dass die Zugabe von MgCl2 dazu beiträgt, diese Probleme zu überwinden, indem sie die Coulomb‘sche Effizienz erhöht und die Überpotentiale für die Mg-Abscheidung und Auflösung verringert.5, 10-13 Gleichzeitig wird die Zugabe von Chlorid als nachteilig für die Korrosion des Stromabnehmers und des Batteriegehäuses, das aus Aluminium beziehungsweise Edelstahl besteht, angesehen.14 Die positive Wirkung der Zugabe von MgCl2 wurde nicht nur für Mg(TFSI)2-basierte Elektrolyte festgestellt, sondern auch für andere Mg-Elektrolyte.15, 16 Verschiedene Studien haben versucht, diese Verbesserungen zu erklären, die Gründe werden allerdings immer noch kontrovers diskutiert.5, 17 Eine mögliche Erklärung ist die bevorzugte Adsorption von Chlorid auf der Mg Oberfläche, wodurch die Zersetzung des Elektrolyten verhindert wird, welche zu Passivierung führen würde.10, 11, 18 Ein weiterer Erklärungsansatz konzentriert sich auf die Komplexe im Elektrolyten, die für die Mg-Abscheidung aktiv sind. Dabei wurden aktive Chlorkomplexe wie Mg2Cl3+ identifiziert.13, 19 Die Wirkung von Chlorid auf Passivierungs","PeriodicalId":7803,"journal":{"name":"Angewandte Chemie","volume":"136 52","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-11-10","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/ange.202413058","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"142850889","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"OA","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

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Titelbild: Room-Temperature Single-Molecule Infrared Imaging and Spectroscopy through Bond-Selective Fluorescence (Angew. Chem. 52/2024)

Angewandte Chemie Pub Date : 2024-11-09 DOI: 10.1002/ange.202420627

Dr. Haomin Wang, Philip A. Kocheril, Ziguang Yang, Dongkwan Lee, Noor Naji, Dr. Jiajun Du, Li-En Lin, Prof. Dr. Lu Wei

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Einstellbare Graphen/MoS2 Grenzflächen durch vertikale Oberflächenfunktionalisierung 通过垂直表面功能化实现可调节的石墨烯/MoS2 接口

Angewandte Chemie Pub Date : 2024-11-08 DOI: 10.1002/ange.202415922

Dr. Qing Cao, Jiajun Dai, Zhuting Hao, Prof. Beate Paulus, Prof. Dr. Siegfried Eigler, Dr. Xin Chen

{"title":"Einstellbare Graphen/MoS2 Grenzflächen durch vertikale Oberflächenfunktionalisierung","authors":"Dr. Qing Cao, Jiajun Dai, Zhuting Hao, Prof. Beate Paulus, Prof. Dr. Siegfried Eigler, Dr. Xin Chen","doi":"10.1002/ange.202415922","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/ange.202415922","url":null,"abstract":"Seit der ersten Delaminierung von Graphen,1 ist die Familie der 2D-Materialien auf beeindruckende Weise gewachsen.2 2D-Materialien besitzen außergewöhnliche optische, elektronische, mechanische und magnetische Eigenschaften und unterscheiden sich dadurch von ihren herkömmlichen makroskopischen Materialien.3 Die vertikale Schichtung verschiedener Arten von 2D-Materialien führt zu sogenannten Van-der-Waals-Heterostrukturen (vdW), wodurch Synergieeffekte zwischen den verschiedenen Komponenten auftreten. Generell werden in vdW-Heterostrukturen die Grenzen der einzelnen Materialien überwunden und neue Möglichkeiten eröffnet.4 Bemerkenswert sind Graphen/MoS2-Heterostrukturen (G/MoS2), in denen die herausragende Ladungsträgermobilität von Graphen mit den Halbleitereigenschaften von MoS2 kombiniert werden. Hierdurch eröffnet sich ein Potenzial für leistungsstarke optoelektronische Bauelemente.5 Die Grenzflächenwechselwirkungen zwischen Graphen und MoS2-Schichten bestimmen die physikalischen Eigenschaften und die Leistung der Bauelemente.5, 6 So wurden beispielsweise Derivate von Graphen, wie Graphenoxid und defektreiches poröses Graphen, mit MoS2 gestapelt, um die Ladungsverteilung durch p-Dotierung in MoS2 einzustellen.7 Es hat sich gezeigt, dass der Abstand zwischen den Schichten einen wichtige Einfluss auf den Ladungstransfer hat und damit die optoelektronischen Eigenschaften beeinflusst.8 Es ist keine triviale Aufgabe vdW-Grenzflächen im Nanomaßstab einzustellen. Das liegt daran, dass die Materialschichten dazu neigen, das niedrigste Energieniveau der Wechselwirkungen – d. h. die stabilste Anordnung – beizubehalten, es sei denn, es werden externe Störungen, wie z. B. Interkalationstechniken,9 angewendet. In unserem jüngsten Bericht haben wir eine einfache Strategie zur Modulation der Grenzflächenwechselwirkungen von G/MoS2-Heterostrukturen vorgestellt, indem wir Graphen mit Oligophenylgruppen funktionalisiert haben bevor vdW-Heterostrukturen aufgebaut wurden.10 In funktionalisierten G/MoS2-Heterostrukturen (F-G/MoS2) wurde dabei ein Zwischenschichtabstand von 8 nm erreicht, da die Oligophenylgruppen auf Graphen als Abstandshalter dienen. Diese Konfiguration führte zu einer 5-fachen Steigerung der Photolumineszenz-Intensität (PL) von MoS2 im Vergleich zu einer 1,8-fachen Steigerung bei umgekehrter Stapelreihenfolge. Dieses Beispiel verdeutlicht das Potenzial funktioneller Gruppen zur Anpassung der Grenzflächenkopplung und der optischen Eigenschaften von Heterostrukturen.10 Es wird darauf hingewiesen, dass bei der Funktionalisierung von Graphen mit Hilfe von Diazoniumchemie die Größ","PeriodicalId":7803,"journal":{"name":"Angewandte Chemie","volume":"136 51","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-11-08","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/ange.202415922","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"142860737","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"OA","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

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