全员中文署名，清华大学发表最新Nature论文

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

分子介体（Molecular mediator）在锂硫电池电解质化学中已展现出广泛的适用性，它将硫转化反应从传统的多相反应转变为高活性反应路径。尽管研究人员已在阐释分子介体的作用机制方面付出了巨大努力，但分子骨架调控对其介导效应的影响，仍鲜为人知。

2026 年 5 月 6 日，清华大学深圳国际研究生院周光敏团队（高润华、祝伊飞为论文共同第一作者），在Nature期刊发表了题为：Molecular skeleton programming of premediators in sulfur electrochemistry 的研究论文。

该研究提出了硫电化学“预分子介体”（premediator）概念，建立了一套“量子化学+机器学习”驱动的智能分子骨架编程方案，成功从 196 种候选分子中筛选出高性能预分子介体——4-三氟甲基-2-氯嘧啶。该材料可在电池反应前线被多硫化物原位激活，就地转化为活性介体，使硫转化步入“快车道”。

在这项最新研究中，研究团队提出以2-氯嘧啶（2-chloropyrimidine）作为一种潜在的“预分子介体”（premediator）及分子骨架设计的模型材料。该预分子介体在硫反应进程中，可通过芳香亲核取代反应被原位激活为分子介体，从而在电极上均匀诱导快速的氧化还原循环。

通过整合量子化学计算与机器学习，研究团队开发了一种分子骨架编程策略。该策略阐明了侧链基团的电子特性、几何结构及位点特征与其介导性能之间的结构-性质关系，从而能够实现对预分子介体活化速率和介导活性的调控。

利用此策略，研究团队从 196 个候选分子中筛选出4-三氟甲基-2-氯嘧啶作为一种优良的预分子介体。基于该预分子介体的锂硫电池，在 14.2 Ah 级软包电池中，实现了549 Wh/kg的能量密度，远超市售锂离子电池，并在 800 次循环中保持了81.7%的平均容量保持率。

智能分子骨架编程策略在有机液流电池、锂金属电池、锂空气电池、失效锂离子电池直接回收和复合相变材料界面设计上的潜在应用

研究团队表示，这项关于分子骨架编程的研究工作，可在更广泛的有机化学空间中，为功能性分子的设计提供参考。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10505-8