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光动力疗法（PDT）由于其高时空选择性和低系统毒性，在肿瘤治疗领域备受关注。PDT的疗效高度依赖于光敏剂通过系间窜跃（ISC）产生的细胞毒性活性氧（ROS）。然而，传统光敏剂的设计策略大多仅在有机溶剂中有效，一旦进入水溶液环境，由于光物理演化路径发生改变，往往会导致系间窜跃速率和活性氧产率严重下降，极大地限制了其在体内生物环境中的实际应用。因此，如何设计出在水溶液中依然具备高系间窜跃速率和优异ROS产率的高性能光敏剂，成为了当前光动力治疗领域亟待解决的重大挑战。

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在光学成像、高精度传感以及先进光子学器件领域，具有极高光谱纯度的超窄带材料（通常指半峰宽小于 20 nm 的材料）一直备受瞩目。然而，在短波红外（SWIR，1000–2000 nm）或近红外二区波段，开发这类材料面临着巨大的物理瓶颈。为了实现低能量的红外吸收，分子必须具备广泛的 \pi-共轭体系，这不可避免地引入了大量的软低频振动，从而导致电子跃迁信号发生严重的振动拓宽。此外，传统的短波红外发光团在水相环境中极易形成无序聚集，进一步造成光谱展宽和荧光猝灭。尽管经典的 J-聚集体可以通过激子去定域化来抑制非均匀展宽，但此前尚未有研究能在短波红外区实现真正的超窄带宽吸收或发射。为此，华南理工大学等研究团队联合攻关，通过精妙的分子结构设计，成功打破了这一长期存在的技术僵局。

声动力治疗作为一种无创且组织穿透深的肿瘤清除策略备受关注，但传统声动力敏感剂在临床转化中常遭遇低量子产率和肿瘤微环境固有的缺氧限制。更严重的是，本研究首次揭示了传统声动力治疗的一个致命“黑历史”：ROS驱动的应激过程会诱导肿瘤细胞表面的PD-L1和CD47两种免疫检查点蛋白同时上调，向免疫系统发出“找不到我”和“别吃我”的信号，从而介导肿瘤产生免疫耐受。为了打破这一瓶颈，研究团队巧妙地将卟啉与双胍类药物偶联并包埋于白蛋白纳米颗粒中，成功开发出一种集高产氧量子率、逆转肿瘤缺氧、同步下调双免疫检查点于一体的自调节纳米增敏剂，为实现持久的系统性抗肿瘤免疫开辟了新途径。

加州大学圣芭芭拉分校的Javier Read de Alaniz教授团队成功开发出首个高水溶性、具备双向调节功能的氮杂环亚胺二芳基乙烯（NHI-DAE）光控碱分子开关。该分子在水中的溶解度超过50 mM，能够通过紫外光和可见光的交替照射，在生物学关键的偏碱性区域内实现大于1.7个pH单位的快速、可逆平衡调节，并成功应用于控制反射蛋白质的动态自组装。

探寻癌症的“起源细胞”一直是肿瘤生物学领域的核心谜题。虽然科学家们此前利用基因工程小鼠模型开展了大量研究，但这些模型往往无法完全模拟现实生活中环境诱毒物（如化学致癌物和肿瘤促进剂）对人体的复杂影响。人体组织在受到环境致癌因素影响时，突变细胞是如何在看似正常的组织中长期潜伏、又是在何处被激活并跨出癌变第一步的，这一直缺乏精确的体内谱系追踪证据。本研究正是为了打破这一僵局，旨在无偏见地确立化学诱导皮肤肿瘤的真实细胞起源。

北京师范大学毛兰群教授与中科院化学所马文洁团队合作，在《美国化学会志》（JACS）上发表了创新的化学神经调控平台。该研究开发了一种核壳结构的纳米复合材料（UCNP@MOF-NO），巧妙利用近红外光触发内源性一氧化氮（NO）的按需释放。该平台克服了传统物理调控缺乏分子特异性及基因编辑的高门槛，实现了单细胞水平及活体大脑内高时空分辨率的神经元兴奋性调制。在大脑海马体CA1区的活体实验中，成功让神经元尖峰放电频率显著提升了约70%，为神经科学研究与临床转化提供了无创、精准的化学调控新策略。

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有机发光晶体管在可穿戴设备、生物集成系统以及类脑神经形态电子学等领域展现出巨大的应用潜力，它能够将信号处理与视觉反馈完美融合。然而，传统的单活性层有机发光晶体管一直面临着极大的挑战，其内部电荷载流子注入效率低下，导致场效应器件的漏极电压往往需要超过80V，即便在利用电解质的高界面电容降低电压的电化学器件中也需要超过3.5V的电压。此外，由于离子掺杂前沿的动态移动，其发光区域极其狭窄且位置不稳定。这种固有的不稳定性严重限制了可控的实用发光显示，如何在保持低工作电压的同时获得宽且空间锁定的发光复合区域，成为了该领域长期以来的一个核心瓶颈。

倒置钙钛矿太阳能电池作为下一代光伏技术的重要代表，近年来其能量转换效率取得了突破性进展，但在长期运行稳定性和器件重现性方面仍面临严峻挑战。自组装单分子层（SAMs）因其分子级精度和可调的表面特性，成为调控钙钛矿/电极界面的关键材料。然而，传统的咔唑类常规SAM分子在组装过程中往往会由于过强的面到面\pi-\pi堆积而导致严重的分子过度聚集与界面无序，进而加剧非辐射复合，极大地牺牲了器件的稳定性；若通过引入大体积非平面基团来抑制聚集，又常常以牺牲\pi共轭和减弱分子间电子耦合为代价，从而降低电荷传输效率。为了打破这一两难困境，研究团队创新性地提出了一种“\pi延伸非平面”分子设计策略。他们巧妙地将具有七元环非平面扭曲结构的二苯并氮杂䓬（DBAz）作为核心，在成功抑制分子过度聚集的同时，利用外延的\pi共轭“翅膀”维持高效的分子间电荷离域，成功实现了界面形貌控制与高效电荷传输的解耦。

本研究针对层层（LbL）工艺制备有机太阳能电池中形貌调控困难的瓶颈，提出了一种创新的“结构同源”固体添加剂策略。通过精准的杂原子工程设计出高偶极矩的同源添加剂，完美兼容主链并有效优化结晶热力学。最终，基于D18/L8-BO的LbL器件实现了高达20.22%的光电转换效率（PCE），刷新了该类器件的效率纪录。