1. Nature Biomed.Eng.: 神經刺激器尺寸再獲突破，達毫米級別
臨床認可的神經刺激器受電池需求而限制，以及與刺激目標相比尺寸較大（目前臨床的為6,000 mm3）的限制。于此，美國加州大學伯克利分校RikkyMuller、Michel M. Maharbiz和JoseM. Carmena等人描述了一種無線，無引線且無電池的植入式神經刺激器“StimDust”，其體積只有1.7 mm3，體積雖小，但卻集成了壓電陶瓷換能器（Piezo，Piezoceramic transducer）、儲能電容器（Capacitor）和集成電路（IC），可謂“麻雀雖小，五臟俱全”。
本文要點：
1）超聲波鏈路和手持式外部收發器為刺激器提供電源和雙向通信。刺激協議實時進行無線編碼，從而減少了功耗和片上存儲器，并以高時間分辨率和低延遲反饋實現了協議的復雜性。
2）上行鏈路數據（Uplink data）指示刺激是否發生，其由刺激器通過反向散射調制進行編碼，并在外部收發器中進行解調。
3）當植入體外豬組織中時，集成電路能有效地收集超聲功率，解碼刺激參數的下行鏈路數據，并產生電流控制的刺激脈沖。當袖套式安裝并急性植入到麻醉大鼠的坐骨神經上時，該裝置可在一系列生理反應中產生可重復的刺激。
本研究提供電流控制刺激的最小的無線神經刺激器之一，可以促進用于治療干預的閉環神經刺激。
Piech,D.K., et al. A wireless millimetre-scale implantable neuralstimulator with ultrasonically powered bidirectional communication. Nat Biomed Eng 4, 207–222 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41551-020-0518-9
2. Science Advances：用于將二氧化碳電化學還原為多碳化合物的催化劑和電解器設計策略
二氧化碳（CO2）過量釋放到大氣中會引發嚴重的環境問題，并且已經對人類社會構成了緊急且潛在的不可逆威脅。隨著大氣中的二氧化碳濃度從1800年代初的270 ppm（百萬分之一）急劇增加到2015年7月的401.3 ppm，全球范圍內就回收人類活動產生的碳污染達成了共識。為了實現碳的封閉循環，使用可再生的電能通過電化學CO2還原（ECR）轉化為增值多碳（C2+）燃料和化學品，是一種可行解決方案，并且能帶來更多的經濟效益。然而，由于低選擇性，活性和穩定性差，在水性電解質中的電催化C-C進行鍵合仍然是一個挑戰。催化劑和反應器的設計是應對這些挑戰的關鍵。浙江大學陸盈盈和美國萊斯大學汪淏田等人總結了通過ECR實現有效C-C鍵合作用的最新進展，重點介紹了電催化劑和電催化電極/反應器的設計策略及其相應的機理研究。
本文要點：
1） 本文詳細研究了當前ECR促進C2+產品選擇性和生產率的策略，包括精細催化劑調節，電解質效應，電化學條件和電化學電極/反應器設計。
2） 作為實現高效C-C偶聯的主要催化劑，Cu存在嚴重的穩定性問題，尤其是在水性電解質中，由于其高的原子遷移率，顆粒聚集和ECR條件下的結構惡化，因此很少能工作100小時。
3） 對于當前的ECR技術而言，昂貴的分離過程是必不可少的，這進一步阻礙了ECR的實際應用。因此，實現直接連續地生產純液體燃料溶液和純氣體烴，特別是具有高產物濃度的純氣體燃料，對于ECR的實際部署是非常重要的。
LeiFan, et al. Strategies in catalysts and electrolyzer design for electrochemicalCO2 reduction toward C2+ products, Science Advances 2020
DOI:10.1126/sciadv.aay3111
https://doi.org/10.1126/sciadv.aay3111
4. JACS：混合鹵化物鈣鈦礦薄膜中的TiO2輔助鹵離子離析
在金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池中，諸如TiO2的電子傳輸層（ETL）決定了整個光伏性能。但是，ETL的電子捕獲特性會間接影響鹵離子的遷移率。從脈沖激光激發的混合鹵化物鈣鈦礦（MHP）膜中TiO2輔助的鹵化物離子偏析可以明顯看出這一點。圣母大學Prashant V. Kamat團隊研究發現，僅當MHP沉積在ETL（例如TiO2）上，而不在絕緣的ZrO2襯底上時，才觀察到這種偏析。
本文要點：
1）電子從激發的MHP注入ETL，然后被O2清除，從而導致MHP膜中空穴積累。MHP中碘化物位點上的空穴定位會引起不穩定性，從而導致碘化物從晶格向晶界移動。
2）當空穴被MHP上的空穴傳輸層（spiro-OMeTAD）提取時，會抑制偏析，從而避免了空穴的堆積。這些結果進一步洞察了空穴在鈣鈦礦太陽能電池中MHP的相分離和空穴遷移率中的作用。
JeffreyT. DuBose et al, TiO2-Assisted Halide Ion Segregation in MixedHalide Perovskite Films，J. Am. Chem. Soc. 2020.
DOI: 10.1021/jacs.0c00434.
https://doi.org/10.1021/jacs.0c00434
5. JACS：有晶格氧的LixNiO/Ni異質結構電催化劑的性能與鉑媲美
電催化析氫反應（HER）是指通過水分解產生高純度且廉價的氫氣，然而這些多電子轉移過程的動力學反應遲鈍，需要高效的電催化劑才能達到實用化的程度。盡管基于Pt的催化劑通常具有最佳的活性，但其高昂的價格卻讓人望而卻步。為了應對這一挑戰，美國北伊利諾伊大學Yingwen Cheng提出了一種非常規的異質結構，該結構由強耦合缺Ni的LixNiO納米團簇和多晶Ni納米晶體組成，并且它在水性電解質中的析氫反應（HER）具有出色的活性。
本文要點：
1） 提出了一種在石墨烯或泡沫鎳上制造獨特的LixNiO/Ni異質結構催化劑的通用方法，以實現高效的電化學制氫。
2）由于Ni缺乏的NiO納米團簇的存在，該團簇牢固地結合成整體并以LixNiO/Ni異質結構形式析出底層Ni相。這種結構中的活性氧表現為非常規的強布朗斯特堿度和自發分裂的水分子。
3） 結合緊密的LixNiO和Ni界面連接處會產生局部活性點，促進氫化物偶聯和氫解吸。在酸性，中性和堿性電解液中10mA cm-2的電流密度下的超電勢僅為20，50和36 mV，這也是迄今為止最具活性的無鉑催化劑。
KeLu, et al. LixNiO/Ni Heterostructure with Strong Basic Lattice Oxygen EnablesElectrocatalytic Hydrogen Evolution with Pt-like Activity, J. Am. Chem. Soc.2020
DOI:10.1021/jacs.0c00241
https://doi.org/10.1021/jacs.0c00241
6. JACS: 室溫下酸-金屬處理可控制備氫摻雜的半導體金屬氧化物
將氫摻雜進半導體金屬氧化物是控制其性能的有效方式。然而，由于苛刻的反應條件和昂貴的金屬催化劑，將氫摻雜進半導體金屬氧化物具有相當大的挑戰性。同時，酸作為一種廉價的質子來源，長期以來一直沒有得到重視。鑒于此，中科大江俊教授團隊發展了一種酸-金屬處理的方法在環境條件下實現了氫摻雜半導體金屬氧化物的可控制備。
本文要點：
1）利用第一性原理，作者首先證明了當金屬與金屬氧化物之間存在適當的功函數差時，質子向帶負電荷金屬氧化物的擴散可以得到很好的控制，從而得到具有類金屬特性氫摻雜半導體金屬氧化物。
2）作為驗證，在環境條件下，作者使用了Cu和鹽酸制備了可控氫摻雜WO3。
3）此方法具有一定的普適性，還可用于其他的半導體金屬氧化物，如TiO2，Nb2O5，MoO3。
LiyanXie et al. Tunable Hydrogen Doping of Metal Oxide Semiconductors withAcid-Metal Treatment at Ambient Condition. JACS, 2020.
DOI: 10.1021/jacs.0c00561
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c00561
7. JACS: 利用有機層控制金屬催化劑上的分子鍵合強度以促進CO2還原
控制催化劑表面對不同反應物種的結合強度是一項非常具有挑戰性的工作，但對于設計高活性和高選擇性的催化劑而言至關重要。例如，在CO2還原的過程中，CO的生產通常需要在反應物和產物的吸附強度之間進行平衡：從選擇性的角度來看，CO的弱結合是合乎需要的，但CO2的弱結合導致活性低。
有鑒于此，科羅拉多大學波爾得分校的J. Will Medlin等人合作提出了一種通過使用單個自組裝步驟（在載體上沉積有機單層膜）來控制載體負載的金屬催化劑上的CO2吸附和CO解吸附的新方法，該方法實現了從甲烷化到RWGS的選擇性轉換。。
本文要點
1）膦酸單層在負載的Pt和Pd催化劑上的結合會通過through-support作用削弱CO的鍵合強度。CO吸附減弱通常伴隨著CO2的吸附和反應性降低。然而，通過控制配體的分子結構，可以通過CO2與配體尾巴上的堿性胺基相互作用來促進CO2的吸附。配體的頭基結合到載體上會引起金屬電子性質的變化，從而可以輕松實現CO的解吸附。
2）表面改性后，催化劑表現出顯著提高的選擇性（轉化率接近50％時高達?99％）和生成CO的活性。而且，由于抑制了金屬催化劑上的CO中毒，因此改性催化劑的失活率也顯著降低。
該研究揭示了一種利用有機配體的多功能性來精確調節催化表面上多種反應物種的結合強度的新途徑，為將非選擇性金屬轉化為化學選擇性金屬催化劑提供了一種新的思路。
JingZhang et al. Control of molecular bonding strength on metal catalysts withorganic monolayers for CO2 reduction. Journal of the AmericanChemical Society, 2020.
DOI:10.1021/jacs.9b12980
http://dx.doi.org/10.1021/jacs.9b12980
8. JACS：多孔有機鹽種的超大負線性壓縮性（NLC）
負線性壓縮性（NLC，Negative Linear Compressibility）是指晶格在受到壓力時向一個或多個方向擴展的現象，NLC材料在超靈敏壓力傳感器、人造肌肉和防彈衣等領域有著重要的應用。吉林大學的賁騰和燕山大學的范長增合作對單晶有機多孔CPOS-1材料進行了研究，從結構角度入手，構建了具有壓縮性的金剛石拓撲結構。這種材料在高壓條件下具有超高的NLC性質，對于在高壓環境下飛機聲納壓力傳感技術具有一定的現實意義。
本文要點：
1）高壓XRD實驗結果顯示材料的NLC數值Kc=-90.7 T Pa-1。
2）基于電荷增強作用的N–H+···–O–S氫鍵相互作用導致了材料中高的NLC行為。
3）通過高壓原位電化學阻抗譜（EIS）研究了NLC行為和聲子（PhotonConductivity）之間的關系。
YuZhao, et al. Colossal Negative LinearCompressibility in Porous Organic Salts. J. Am. Chem. Soc., 2020,
DOI:10.1021/jacs.9b13274
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.9b13274
9. AM: 基于氫鍵化學引發MoO3實現超穩定和快速的NH4+存儲
銨（NH4+）離子用作水性電池的電荷載體，其中最初研究是一六方晶系MoO3作為NH4+儲存負極候選物。香港城市大學支春義和中科院陳仕謀等人研究了在贗電容h-MoO3電極中可逆的NH4+存儲。
本文要點：
1）從實驗和第一性原理計算的結果來看，電池化學過程是通過NH4+和隧穿的MoO3電極框架之間可逆地建立-破壞氫鍵的行為進行的，其中氨化/脫氨機理主要由非擴散控制的贗電容行為控制。
2）MoO3在NH4+存儲中的出色電化學性能在1 C時可提供115 mAh g-1，在150 C時可保持32 mAh g-1。此外，它在100000次循環中表現出超長且穩定的循環性能，容量保持率為94％，在150 C時保持4170 W kg-1的高功率密度和高能量密度。當與CuFe普魯士藍類似物（PBA）正極結合使用時，銨離子全電池可提供21.3 Wh kg-1的能量密度。
GuojinLiang, Initiating Hexagonal MoO3 for Superb‐Stable and Fast NH4+ StorageBased on Hydrogen Bond Chemistry, Adv. Mater., 2020
DOI: 10.1002/adma.201907802
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201907802
10. Nano Energy：交聯空穴傳輸層！半透明鈣鈦礦太陽能電池
半透明鈣鈦礦太陽能電池（ST-PeSCs）由于其出色的性能以及在串聯器件和建筑集成光伏（BIPV）等領域的應用前景而備受關注。在所有這些應用中，至關重要的是實現此類設備的高效率和穩定的光伏性能。使用以原型摻雜的Spiro-OMeTAD為空穴傳輸層（HTL）的器件架構無法同時實現這兩個屬性。莫納什大學Jacek.J. Jasieniak團隊研究了因此，在這項工作中，我們研究了一種使用由VNPB新型分子交聯形成的HTL替代常規Spiro-OMeTAD的方法。
本文要點：
1）基于SnO2/C60-SAM/鈣鈦礦/HTL/MoOx/超薄金/ MoOx ST-PeSC器件結構，通過優化的多步熱處理工藝，可以最大程度地提取電荷并減少復合
2）無Spiro-OMeTAD的ST-PeSC器件表現出創紀錄的效率，其可見光平均透射率在10％到30％之間。這些器件具有與基于Spiro-OMeTAD的器件相當的效率。另外，在連續照明和高濕度條件下，聚VNPB HTL的器件具有長期穩定性。
JaeChoul Yu. et al. Semi-Transparent Perovskite Solar Cells with a Cross-LinkedHole Transport Layer, Nano Energy, 2020.
DOI:10.1016/j.nanoen.2020.104635.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520301920
