The lowest-energy structure of thiolate-group-protected Au38(SR)24 is with ab initio computations. A unique bi-isocahedral Au23 core is predicted for the Au38(SR)24 cluster, consistent with recent experimental and theoretical confirmation of the icosahedral Au13 core for the [Au25(SR)18]− cluster. The computed optical absorption spectrum and X-ray diffraction pattern are in good agreement with experimental measurements. Like the "magic-number" cluster [Au25(SR)18]−, the high stability and selectivity of the magic-number Au38(SR)24 cluster is attributed to high structural compatibility between the bi-isocahedral Au23 core and the 18 exterior staple motifs.

Rotation during reaction Determining changes in heterogeneous catalysts under reaction conditions can provide insight into mechanisms. Under reaction conditions, not only can metal nanoparticles change shape but their interaction with the oxide support could also be affected. Yuan et al. used aberration-corrected environmental transmission electron microscopy to study gold nanoparticles on titanium surfaces at low electron beam doses. During carbon monoxide (CO) oxidation at total pressures of a few millibars and 500°C, they observed that gold nanoparticles rotated by about 10° but returned to their original position when CO was removed. Density function theory calculations indicated that rotation was induced by changes in the coverage of adsorbed molecular oxygen at the interface. Science , this issue p. 517

Imaging reactive surface water Recent developments in transmission electron microscopy (TEM) have enabled imaging of single atoms, but adsorbed gas molecules have proven more challenging because of a lack of sufficient image contrast. Yuan et al. adsorbed water and carbon monoxide (CO) on a reconstructed nanocrystalline anatase titanium dioxide (TiO 2 ) surface that has protruding TiO 3 ridges every four unit cells, which provide regions of distinct contrast. Water adsorption on this surface during environmental TEM experiments led to the formation of twinned protrusions. These structures developed dynamic contrast as the water reacted with coexposed CO to form hydrogen and carbon dioxide. Science , this issue p. 428

The structure−electronic structure relationship of nonmetalated meso-tetraphenyl porphyrin (2H-TPP) on the (111) surfaces of Ag, Cu, and Au was studied with a combination of scanning tunneling microscopy, photoelectron spectroscopy, and density functional theory. We observe that the molecules form a 2D network on Ag(111), driven by attractive intermolecular interactions, while the surface migration barriers are comparatively small and the charge transfer to the adsorbed molecules is minimal. This is in contrast to a significant charge transfer observed in 2H-TPP/Cu(111), resulting in repulsive forces between the molecules that prevent molecular adlayer network formation. It is shown that the limiting factor in formation of self-organized networks is the nature of the frontier orbital overlap and the adsorbate−interface electron transfer. Further, the electronic structure, most notably the HOMO−LUMO splitting, are found to be dependent on the substrate as well. The comparison of the results in this article with published work on similar porphyrins suggests that the molecule−substrate interaction strength is determined by the molecule's metalation, and not so much by the ligands.

Abstract Rocking‐chair configurations based on advanced anodes with reliable zinc‐ion storage can intrinsically avoid the deterioration of flexible zinc‐ion energy devices by corrosion, dendrites, and inadequate mechanical stability of zinc metal, yet the identification of durable anode materials is still challenging. Herein, the first reported conversion‐type Cu 2‐x Se is proposed as an ultra‐stable anode for flexible rocking‐chair aqueous zinc‐ion batteries. Differing from these well‐recognized intercalation‐type copper selenide anodes, the unique Cu 2‐x Se structure features a preferred thermodynamic deep transformation path, and the high‐reversible conversion reaction is fully illuminated by in situ synchrotron X‐ray diffraction and substantial ex situ characterization, demonstrating an outstanding performance combination of high capacity (150 mAh g −1 at 0.5 A g −1 ) and record‐high stability (91% capacity retention after 20 000 cycles at 5 A g −1 in Cu 2‐x Se||Zn x MnO 2 full cells). Consequently, fiber‐shaped batteries using Cu 2‐x Se as the anode are successfully assembled and exhibited an ultra‐long life (89.8% capacity retention after 900 cycles) and extraordinary flexibility (98% capacity retention after 4500 cycles of bending), far exceeding those of representative flexible batteries previously reported. The findings provide novel insights into the energy storage mechanism of copper selenides and, as an elegant forerunner, offer a plausible path for the development of rocking‐chair flexible aqueous zinc‐ion batteries.

Identifying the active phase with the highest activity, which is long-believed to be a steady state of the catalyst, is the basis of rational design of heterogeneous catalysis. In this work, we performed detailed in situ investigations, successfully capturing the instantaneous structure–activity change in oscillating Pd nanocatalysts during methane oxidation, which reveals an unprecedented oscillatory active state. Combining in situ quantitative environmental transmission electron microscopy and highly sensitive online mass spectrometry, we identified two distinct phases for the reaction: one where the Pd nanoparticles refill with oxygen, and the other, a period of abrupt pumping of oxygen and boosted methane oxidation within about 1 s. It is the rapid reduction process that shows the highest activity for total oxidation of methane, not a PdO or Pd steady state under the conditions applied here (methane:oxygen = 5:1). This observation challenges the traditional understanding of the active phase and requires a completely different strategy for catalyst optimization.

In this paper, iron–copper bimetallic nanosheet materials (FeCu/CNS) were prepared using hydrothermal and pyrolysis methods to develop a dual-mode electrochemical and colorimetric sensing platform for detecting acetaminophen (ACM). The glassy carbon electrode (GCE) was modified with FeCu/CNS to enhance its electrocatalytic activity and develop an electrochemical sensor for detecting ACM. The linear range of the sensor was 0.01–7 × 10–6 mol/L, and the detection limit (LOD) was 2.5 × 10–8 mol/L. In addition, FeCu/CNS possesses an efficient peroxidase-like activity that converts colorless 3,3′,5,5′-tetramethylbenzidine (TMB) into a blue oxidized state product (oxTMB) in the presence of H2O2, which exhibits a characteristic absorption peak around 652 nm. However, ACM has reducing properties and can reduce oxTMB to TMB, thereby reducing the intensity of the characteristic absorption peak of oxTMB. Based on this principle, a colorimetric sensor was constructed for the detection of ACM, which had a linear range of 0.5–1625 × 10–6 mol/L and an LOD of 2.63 × 10–6 mol/L. Compared with other single methods, the method exhibited a wider linear range and lower detection limit, confirming the complementary and superior nature of the dual-mode sensor designed in this paper for ACM detection. Meanwhile, the detection of ACM in human serum was also carried out with satisfactory results.

Electronic structures play a key role in the activities of supported metal catalysts. In this work, by using the ab initio molecular dynamics simulations and density functional theory calculations, we report the fluxional electronic structures of supported Pd clusters driven by the dramatic fluctuation of electronic configurations at the CeO2(111) substrate during the dynamics process. The binding energies, charges, magnetic moments, and density of states of supported Pd clusters change substantially, even if their structures vary slightly. It indicates that the dynamic evolution of electronic structures cannot be ignored to precisely evaluate the activities of supported nanoclusters in catalytic reactions.