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1. Science：n型Mg₃Bi₂基材料的高熱電冷卻性能

熱電材料具有大的珀?duì)柼?yīng)(Peltier effect)，使其對(duì)固態(tài)冷卻應(yīng)用具有吸引力。幾十年來(lái)，碲化鉍（Bi₂Te₃）基合金一直是最先進(jìn)的室溫材料。然而，由于需要大量昂貴的碲，成本部分地限制了熱電冷卻裝置的更廣泛使用。任志鋒和陳剛團(tuán)隊(duì)報(bào)道了基于n型鎂鉍（Mg₃Bi₂）的材料，其品質(zhì)因數(shù)（ZT）在350 K時(shí)為~0.9，與商業(yè)碲化鉍（Bi₂Te_3-xSe_x）相當(dāng)，但便宜得多。由該材料和p型碲化鉍（Bi_0.5Sb_1.5Te₃）制成的冷卻裝置在350 K的熱側(cè)溫度下產(chǎn)生了大約91 K的溫差。n型Mg₃Bi₂基材料有望用于熱電冷卻應(yīng)用。

Jun Mao, Hangtian Zhu, Gang Chen, Zhifeng Ren, et al. High thermoelectric cooling performance ofn-type Mg₃Bi₂-based materials, Science, 2019

DOI: 10.1126/science.aax7792

https://science.sciencemag.org/content/365/6452/495

2. Science: 穩(wěn)定！！！鉛氧化物穩(wěn)定鈣鈦礦電池

黃勁松團(tuán)隊(duì)通過(guò)將鈣鈦礦與硫酸鹽或磷酸鹽離子反應(yīng)，將鹵化鉛鈣鈦礦表面轉(zhuǎn)化為水不溶性鉛（II）氧鹽，可以有效地穩(wěn)定鈣鈦礦表面和體相材料。這些封端鉛氧化物薄層通過(guò)形成強(qiáng)化學(xué)鍵來(lái)增強(qiáng)鈣鈦礦薄膜的耐水性。寬帶隙鉛氧化物層還通過(guò)鈍化未對(duì)稱的表面引線中心（其是缺陷成核位點(diǎn)）來(lái)降低鈣鈦礦表面上的缺陷密度。鉛氧化物層的形成增加了載流子復(fù)合壽命并將太陽(yáng)能電池的效率提高到21.1％。在AM 1.5G照射下，鉛氧化物層穩(wěn)定的封裝器件在65℃穩(wěn)定輸出1200小時(shí)，保持其初始效率的96.8％。

Shuang Yang, Shangshang Chen, Jinsong Huang, et al. Stabilizing halide perovskite surfaces forsolar cell operation with wide-bandgap lead oxysalts, Science，2019

DOI: 10.1126/science.aax3294

https://science.sciencemag.org/content/365/6452/473

3. Science: 基于電容摩擦生電技術(shù)的經(jīng)皮超聲能量采集

當(dāng)前植入式醫(yī)療系統(tǒng)所面臨的一個(gè)主要挑戰(zhàn)就是尋找可靠的電力來(lái)源。在本文中，韓國(guó)成均館大學(xué)的Ronan Hinchet等演示了一種薄的植入式振動(dòng)摩擦電發(fā)生器，這種電發(fā)生器能夠有效地收集能量從而利用超聲波通過(guò)皮膚和研究人員利用這種方法成功地在水中以每秒166微庫(kù)侖的速度給鋰離子電池充電。而在豬的生物組織中，超聲能量傳遞產(chǎn)生的電壓和電流分別達(dá)到2.4V和156uA。這些發(fā)現(xiàn)表明，電容式摩擦電駐極體是第一種能夠與壓電競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)，它能夠在體內(nèi)采集超聲波并為醫(yī)療植入物提供動(dòng)力。

RonanHinchet et al, Transcutaneous ultrasound energy harvesting using capacitivetriboelectric technology, Science, 2019

DOI: 10.1126/science.aan3997

https://science.sciencemag.org/content/365/6452/491?rss=1

4. PNAS: 單分子光二極管中激發(fā)能依賴的光電流開關(guān)

在基于分子激發(fā)態(tài)性質(zhì)的光電子器件中，由于分子態(tài)之間很容易發(fā)生快速地分子內(nèi)轉(zhuǎn)化，因此很難有效控制其波長(zhǎng)依賴的性質(zhì)。在光電化學(xué)電池中，以染料敏化光電極為基礎(chǔ)的表面功能化對(duì)入射光子的吸收和轉(zhuǎn)換起著重要的指導(dǎo)作用。

在本文中，美國(guó)北卡羅來(lái)納大學(xué)教堂山分校的Thomas J.Meyer等發(fā)現(xiàn)在氧化物基光電極中光生電流的方向可以通過(guò)改變表面結(jié)合的、高度共軛的超分子發(fā)色團(tuán)中的激發(fā)態(tài)躍遷來(lái)控制，這對(duì)分子器件中的光電極設(shè)計(jì)具有重要意義。這一方法在共軛發(fā)色團(tuán)和氧化物電極之間建立了良好的相關(guān)性，為進(jìn)一步開發(fā)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換裝置提供了良好的基礎(chǔ)。

Bing Shan,Thomas J. Meyer et al, Excitation energy-dependent photocurrent switching in asingle-molecule photodiode, PNAS, 2019

DOI: 10.1073/pnas.1907118116

https://www.pnas.org/content/early/2019/07/30/1907118116.short?rss=1

5. Joule: 高效雙摻雜聚合物發(fā)光二極管

有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）在能效、靈活性、大面積制造和低成本解決方案可加工性方面具有優(yōu)勢(shì)。將其集成到現(xiàn)代電子產(chǎn)品中必將發(fā)揮巨大作用。保持OLED中的高亮度和色純度是重要目標(biāo)，特別是對(duì)于利用三重態(tài)激子的高效器件。

劍橋大學(xué)Dawei Di團(tuán)隊(duì)報(bào)道了溶液處理的雙摻雜聚合物OLED，其中通過(guò)從卡賓-金屬-酰胺(CMA)(其表現(xiàn)出快速單線-三線態(tài)相互轉(zhuǎn)換)到熒光紅熒烯衍生物的分子間能量轉(zhuǎn)移發(fā)生高效電致發(fā)光。該設(shè)計(jì)使得溶液處理的OLED具有超過(guò)20％的外部量子效率（對(duì)應(yīng)于接近100％的內(nèi)部量子效率）和75,000 cd m^-2的峰值亮度。研究表明，發(fā)射源自于紅熒烯衍生物的單重態(tài)。超快光學(xué)測(cè)量表明，熒光團(tuán)間能量轉(zhuǎn)移發(fā)生在0.3 ps內(nèi)，效率高于96％。這些器件保持了傳統(tǒng)熒光團(tuán)相對(duì)窄的發(fā)射帶寬以獲得色純度，在節(jié)能可印刷電子器件中顯示出潛力。

Le Yang, Dawei Di, et al. High-Efficiency Dual-Dopant Polymer Light-Emitting Diodes with Ultrafast Inter-fluorophoreEnergy Transfer, Joule, 2019.

DOI: org/10.1016/j.joule.2019.07.007

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S254243511930323X

6. JACS: 鞭辟入里！揭示鈣鈦礦二維能級(jí)對(duì)準(zhǔn)的奧秘！

2D和準(zhǔn)2D鈣鈦礦材料提高了光電器件性能和穩(wěn)定性。然而，這些可變量子限域材料的能級(jí)對(duì)準(zhǔn)仍然是一個(gè)有爭(zhēng)議的話題。Edward H. Sargent團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一項(xiàng)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究，發(fā)現(xiàn)顆粒表面上的可變配體濃度調(diào)節(jié)相鄰量子阱中的表面電荷密度。

研究表明，通過(guò)調(diào)節(jié)界面處配體的密度，可以改變給定量子阱的有效功函數(shù)。這些在I型排列的材料中誘導(dǎo)II型界面。通過(guò)處理二維鈣鈦礦薄膜，發(fā)現(xiàn)有效的功函數(shù)確實(shí)可以向下移動(dòng)高達(dá)1 eV。這些發(fā)現(xiàn)揭示了鈣鈦礦二維能級(jí)對(duì)準(zhǔn)，并解釋了文獻(xiàn)中LED和PV中準(zhǔn)二維材料的不同行為，其中材料可以表現(xiàn)出I型或II型界面，具體取決于相鄰表面的配體濃度。

Quintero-Bermudez, R. etal. Ligand-Induced Surface Charge Density Modulation Generates Local Type-IIBand Alignment in Reduced-Dimensional Perovskites. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b04801(2019)

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b04801

7. Angew: 減少高性能金屬鹵化物鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的有害缺陷

金屬鹵化物鈣鈦礦（MHP）由于其優(yōu)異的光伏特性（例如，高缺陷耐受性）而引起極大關(guān)注，即使沒有非常嚴(yán)格的膜生長(zhǎng)控制處理（例如旋涂和刮涂）也可以實(shí)現(xiàn)。

近日，沖繩理工學(xué)院Yabing Qi聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所Shengzhong(Frank) Liu深入討論了MHP中的缺陷，例如（i）缺陷類型劃分，（ii）缺陷密度，以及（iii）由這些缺陷導(dǎo)致的帶隙內(nèi)的能量位置。研究人員還重點(diǎn)討論了鈍化策略。為了進(jìn)一步改善鈣鈦礦的光電功能，非常需要獲得對(duì)MHP中缺陷性質(zhì)的基本理解。在展望部分，研究人員概述了未來(lái)的研究方向，需要進(jìn)一步調(diào)查以解決商業(yè)化的技術(shù)相關(guān)問(wèn)題。

Ono, L.K. Liu, S. Qi, Y. et al. Reducing Detrimental Defects forHigh-Performance Metal Halide Perovskite Solar Cells. Angew. 2019.

DOI: 10.1002/anie.201905521

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/anie.201905521

8. Angew：TiO₂光催化劑上氧空位自愈的直接觀察

過(guò)渡金屬氧化物的氧空位(Vo)在決定其化學(xué)/物理性質(zhì)方面起著至關(guān)重要的作用。直接探測(cè)氧空位(Vos)變化過(guò)程對(duì)發(fā)揮其在相關(guān)領(lǐng)域的全部潛力具有重要意義。近日，中科院蘭州化學(xué)物理研究所Yingpu Bi與北京航空航天大學(xué)Weichang Hao團(tuán)隊(duì)合作，通過(guò)一種新的X射線同步輻射光電子能譜(SI‐XPS)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)表面Vos (surf‐Vos)對(duì)吸附的水分子具有很強(qiáng)的選擇性，并可從水分子中捕獲一個(gè)氧原子，從而實(shí)現(xiàn)表面晶格氧的各向異性自愈。

在這個(gè)自愈過(guò)程之后，由于低配位的Ti位點(diǎn)富含電子，次表面幸存的Vos (sub‐Vos)促進(jìn)了從Ti到O原子的電荷激發(fā)。然而，過(guò)量的sub‐Vos會(huì)阻礙電荷的分離和到TiO₂的表面轉(zhuǎn)移。這些發(fā)現(xiàn)為探索金屬氧化物及更廣泛的晶體材料中Vos的動(dòng)態(tài)變化及其對(duì)催化性能的影響開辟了新的途徑。

Yajun Zhang,Weichang Hao, Yingpu Bi, et al. Direct Observation of Oxygen Vacancy Self‐Healing on TiO₂ Photocatalystsfor Solar Water Splitting. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201907954

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201907954

9. Angew：通過(guò)配體衍生化系統(tǒng)地調(diào)整金納米團(tuán)簇的電子結(jié)構(gòu)

雖然金屬納米團(tuán)簇的可通過(guò)X射線單晶衍射得到其精確的原子結(jié)構(gòu)，但還缺乏對(duì)其電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確測(cè)量的方法，這阻礙了精確設(shè)計(jì)團(tuán)簇電子特性的發(fā)展。近日，紐約州立大學(xué)石溪分校Christopher J.Johnson團(tuán)隊(duì)在受控環(huán)境下，研究了具有精確化學(xué)組成的金納米團(tuán)簇的高分辨電子吸收光譜的變化。

研究發(fā)現(xiàn)，配體的簡(jiǎn)單衍生變化比改變兩個(gè)具有相似對(duì)稱性和大小的簇的整體原子組成產(chǎn)生更大的光譜變化。這些納米團(tuán)簇的HOMO‐LUMO躍遷隨著外圍配體給電子能力的增加而線性降低。非常弱的表面相互作用，如He或N₂的結(jié)合，會(huì)產(chǎn)生明顯的狀態(tài)變化，表明團(tuán)簇具有明顯的界面特征狀態(tài)。該工作為通過(guò)界面化學(xué)調(diào)整團(tuán)簇的電子性能具有重要的意義。

AnthonyCirri, Christopher J. Johnson, et al. Systematically tuning the electronicstructure of gold nanoclusters through ligand derivatization. Angew. Chem.Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201907586

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201907586

10. Angew：單原子FeN₅催化位點(diǎn)負(fù)載在石墨烯上實(shí)現(xiàn)高效電化學(xué)CO₂還原

將CO₂電化學(xué)轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的產(chǎn)品是目前化學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要課題，但也是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。近日，安徽大學(xué)Junzhong Wang，新加坡國(guó)立大學(xué)Jiong Lu，新加坡高性能計(jì)算研究所Jia Zhang等多團(tuán)隊(duì)合作，報(bào)道了一種新的合成方法：在石墨烯上長(zhǎng)時(shí)間熱裂解血紅素和三聚氰胺分子，制備了用于電化學(xué)CO₂還原的穩(wěn)定且高效的單Fe電催化劑。

在過(guò)電位僅為0.35 V時(shí)，單Fe原子催化劑電催化CO₂還原生成CO的法拉第效率可達(dá)97.0%，優(yōu)于所有的Fe-N-C基催化劑。該催化劑高的CO₂轉(zhuǎn)化性能可歸因于單分散的FeN₅活性位點(diǎn)的存在，該活性位點(diǎn)由N摻雜石墨烯支撐，外加一個(gè)軸向配體與FeN₄配位。進(jìn)一步DFT計(jì)算表明，F(xiàn)eN₅位點(diǎn)軸向的吡咯-氮配體消耗了Fe3d軌道的電子密度，減小了Fe-CO的π反饋?zhàn)饔茫沟肅O快速脫附，從而具有高的CO選擇性。

HuinianZhang, Jing Li, Jia Zhang*, Jiong Lu,* Junzhong Wang*, et al. Graphenesupported single‐atom FeN₅ catalytic site for efficientelectrochemical CO₂ reduction. Angew. Chem. Int.Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201906079

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201906079

11. AM綜述：以多功能性、可擴(kuò)展性和技術(shù)難點(diǎn)為重點(diǎn)的纖維形狀電池概述

隨著可穿戴電子產(chǎn)品的日益發(fā)展，柔性可穿戴額儲(chǔ)能器件正得到越來(lái)越多的關(guān)注。纖維形狀的電池顯示出獨(dú)特的一維結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)越的靈活性、小型化潛力、對(duì)變形的適應(yīng)性和與傳統(tǒng)紡織工業(yè)的兼容性，特別適合于可穿戴應(yīng)用。在纖維形狀電池研究領(lǐng)域的前沿，除了追求更優(yōu)異的性能，追求多功能、可擴(kuò)大化生產(chǎn)也逐漸成為主流。然而，纖維形狀的電池發(fā)展仍然面臨著隔膜的安裝與封裝困難、電池內(nèi)阻大、持續(xù)穩(wěn)定性不佳等各種問(wèn)題。

本文綜述了纖維形狀電池的設(shè)計(jì)原理（如電極制備和電池組裝）和器件性能（如電化學(xué)和機(jī)械性能），包括鋰基電池、鋅基電池和其他一些具有代表性的系統(tǒng)。文章專注于具有環(huán)境適應(yīng)性、刺激響應(yīng)特性和可擴(kuò)展性高達(dá)能源紡織品的多功能設(shè)備，以期對(duì)未來(lái)的研究方向有所啟發(fā)。最后，作者還討論了這些電池在實(shí)際可穿戴應(yīng)用中的技術(shù)挑戰(zhàn)，旨在為進(jìn)一步改進(jìn)提供可能的解決方案和新見解。

Funian Mo,Chunyi Zhi et al, An Overview of Fiber‐Shaped Batteries with a Focus on Multifunctionality, Scalability, and Technical Difficulties, AdvancedMaterials, 2019

DOI: 10.1002/adma.201902151

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201902151

12. AM：硅烯的濕化學(xué)剝離合成及其納米醫(yī)學(xué)應(yīng)用

硅基生物材料在生物醫(yī)學(xué)工程中具有不可替代的作用。然而由于硅缺乏多樣化的功能，硅基納米材料往往僅限于作為藥物遞送系統(tǒng)的載體。同時(shí)，硅基生物材料作為一種典型的無(wú)機(jī)材料，其較差的生物降解特性也阻礙了其在體內(nèi)的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用和臨床轉(zhuǎn)化。

中科院上海硅酸鹽研究所陳雨研究員和施劍林研究員合作，通過(guò)濕化學(xué)剝離法合成了2 D的硅烯納米片，將傳統(tǒng)的0 D納米顆粒轉(zhuǎn)換為2 D材料系統(tǒng)。2 D硅烯納米片具有良好的理化性質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)光觸發(fā)的治療和診斷成像，并具有很好的生物相容性和生物可降解性。研究結(jié)合基于DFT的分子動(dòng)力學(xué)(MD)計(jì)算，對(duì)硅烯與生物環(huán)境相互作用的機(jī)理及其在特定模擬生理?xiàng)l件下的降解行為進(jìn)行了討論。這一研究制備了一種新型硅基生物材料，并證明其具有生物可降解性、高的生物相容性、多功能性等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的臨床應(yīng)用前景。

Han Lin,Yu Chen, Jianlin Shi. et al. Silicene: Wet-Chemical Exfoliation Synthesis andBiodegradable Tumor Nanomedicine. Advanced Materials. 2019

DOI: 10.1002/adma.201903013

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/doi/10.1002/adma.201903013