1）證明了鹵化鈣鈦礦（一種高效的光伏材料）顯示出光電撓曲效應。
2. Nature Nanotechnology：納米限域下的化學反應
限制分子可以從根本上改變其化學和物理性質(zhì)。在生命起源的不同階段，限域效應被認為是工具性的，生命繼續(xù)依賴于層層的劃分來維持失衡狀態(tài)，并在溫和的條件下有效地合成復雜的生物分子。隨著人們對合成限域系統(tǒng)興趣的增長，我們意識到，在非生物系統(tǒng)中，控制受限反應性的原理與它們在自然界中的原理是相同的。在這篇綜述中，以色列魏茨曼科學研究所的Rafal Klajn教授團隊在Nature Nanotechnology上發(fā)表綜述論文，對納米限域效應下的化學反應進行了分類闡述。
本文要點：
1）對納米限制效應影響合成系統(tǒng)化學反應性的方式進行了分類。在納米限域下，可以通過調(diào)節(jié)化學性質(zhì)來提高反應速率、提高選擇性和穩(wěn)定反應物質(zhì)。
2）限制效應也會導致物理性質(zhì)的變化。發(fā)光體的熒光、染料的顏色以及電活性物種之間的電子通訊都可以在限制條件下調(diào)節(jié)。
3）在每種類別中，文章闡述了廣泛適用于一系列限域系統(tǒng)的設計原則和策略，特別強調(diào)了以類似方式影響反應活性的不同納米空間的例子。
Angela B. Grommet, et al. Chemical reactivity under nanoconfinement. Nature Nanotechnology, 2020.
DOI：10.1038/s41565-020-0652-2
https://www.nature.com/articles/s41565-020-0652-2
3. Science Advances：一種高靈敏度、高選擇性的近紅外鉀成像納米傳感器
鉀離子(K+)濃度在各種生物過程中都有波動。已經(jīng)開發(fā)了許多K+探針來通過光學成像來監(jiān)測這種波動。然而，目前可用的K+探針在檢測活體動物的生理波動方面遠遠不夠靈敏。此外，由于目前使用的是短波長激發(fā)，對深層組織的監(jiān)測并不適用。有鑒于此，中科院硅酸鹽研究所施劍林、步文博，中國科學院腦科學與智能技術(shù)卓越中心杜久林、熊志奇等研究人員，報道了一種高靈敏度和選擇性的納米傳感器，用于活體細胞和動物的近紅外(NIR)K+成像。
本文要點：
1）該納米傳感器是將上轉(zhuǎn)換納米粒子(UCNPs)和商業(yè)K+指示劑封裝在介孔二氧化硅納米粒子的空腔中，然后涂覆一層K+選擇性濾膜。
2）膜吸附介質(zhì)中的K+，濾除干擾陽離子。UCNPs將近紅外轉(zhuǎn)換為紫外光，激發(fā)K+指示劑，從而能夠檢測培養(yǎng)細胞和完整小鼠大腦中K+濃度的波動。
Jianan Liu, et al. A highly sensitive and selective nanosensor for near-infrared potassium imaging. Science Advances, 2020.
DOI：10.1126/sciadv.aax9757
https://advances.sciencemag.org/content/6/16/eaax9757?rss=1
4. Nature Commun.: 采用三重導電電極的自持續(xù)性質(zhì)子陶瓷電化學電池用于制氫和發(fā)電
離子與電子導電(MIEC)混合電極中的水氧化反應(WOR)和氧還原反應(ORR)都被嚴格限制在離子、電子和氣體相遇的三相邊界(TPBs)上。因此，在PCEC系統(tǒng)中，非常需要將質(zhì)子傳導引入MIEC材料中以形成三重導電氧化物（TCO），即電子，氧離子和質(zhì)子，即將TPBs從電解液/電極界面擴展到電極本體。有鑒于此，美國愛達荷國家實驗室的Dong Ding等人，設計制備了PrNi0.5Co0.5O3-δ鈣鈦礦的三導電氧化物作為氧電極，在400?600℃下表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能。在不添加任何氫氣的情況下，將電解制得的氫氣轉(zhuǎn)化為電能，成功地證明了該方法的自持續(xù)性和可逆性。
本文要點：
1）在具有優(yōu)異WOR和ORR活性的PCEC中創(chuàng)建了鈣鈦礦TCO電極PrNi0.5Co0.5O3?δ(PNC)，表現(xiàn)出優(yōu)異的耐久性和熱循環(huán)能力外，還表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能以及在降低的溫度范圍（400?600 C）下可自我維持性和可逆性。PNC的靈感來自于PrCoO3(PCO)和鑭系鎳酸鹽。PCO是在不摻雜堿土金屬（例如Sr或Ba）的情況下進行氧離子傳導的高活性氧電極，但在操作過程中往往會緩慢分離和降解。此外，鑭系鎳酸鹽因其優(yōu)異的耐高蒸氣和寬氧分壓性能而受到廣泛關(guān)注。
2）開發(fā)了PNC的TCO電極作為用于質(zhì)子傳導電化學電池的氧電極，在中等溫度范圍內(nèi)具有出色的性能，通過電解過程中產(chǎn)生的氫為燃料發(fā)電，實現(xiàn)了自持續(xù)可逆操作。
3）DFT計算和實驗表征已經(jīng)證實了質(zhì)子缺陷的形成和質(zhì)子遷移能的降低，從而促進了活性WOR/ORRs在整個電極中的擴展。
Ding, H., Wu, W., Jiang, C. et al. Self-sustainable protonic ceramic electrochemical cells using a triple conducting electrode for hydrogen and power production. Nat Commun 11, 1907 (2020).
DOI: 10.1038/s41467-020-15677-z
https://doi.org/10.1038/s41467-020-15677-z
5. Chemical Reviews：光交聯(lián)技術(shù)在生物印刷中的基礎與應用
在生物制造領域，生物印刷技術(shù)已經(jīng)迅速發(fā)展成為一種領先的、廣泛采用的制造方法，用于設計和生產(chǎn)活體組織結(jié)構(gòu)的添加劑。通過利用計算機輔助設計（CAD），生物打印能夠以精確和可復制的方式自動形成具有所需結(jié)構(gòu)的生物材料。在生物制造技術(shù)和生物油墨材料的基礎上，許多生物印刷方法都采用了光，這些通常可以分為基于擠壓的生物打印和基于平版印刷的生物打印。光提供了對材料反應行為的時空控制，可以用來幫助制造三維結(jié)構(gòu)。
此外，基于光的化學方法通常非常有效，同時產(chǎn)生最少的副產(chǎn)品，這是制造含有活細胞的生物相容性結(jié)構(gòu)的一個重要考慮因素。近日，新西蘭奧塔哥大學的Khoon S. Lim和Tim B. F. Woodfield研究團隊的在Chemical Reviews上發(fā)表綜述文章，概述了快速發(fā)展的生物制造領域，特別是關(guān)于光交聯(lián)（即基于光）技術(shù)的應用方面。
本文要點：
1)重點講解了光交聯(lián)的基本原理，以及在擠出和光刻生物打印中成功設計和實現(xiàn)光交聯(lián)生物油墨和生物樹脂的關(guān)鍵標準；
2) 描述了與天然和合成材料的光交聯(lián)（如自由基鏈聚合、硫醇-烯、光催化氧化還原）相關(guān)的機理，以指導生物墨水和生物酶的設計，包括聚合物的選擇、官能團修飾、光引發(fā)劑和光源，使其易于細胞相容性光交聯(lián)。
3) 根據(jù)材料選擇和感興趣的生物印刷技術(shù)，描述了特定的生物油墨或生物酶的特性和必須達到的標準，以確保最佳的印刷性和實用性。
4) 最后，提供了基于光的生物打印在體外組織模型、組織工程和再生醫(yī)學中的最新應用實例，以進一步激發(fā)生物打印領域的未來機遇。
Khoon S. Lim, et al. Fundamentals and Applications of Photo-Cross-Linking in Bioprinting. Chemical Reviews, 2020.
DOI：10.1021/acs.chemrev.9b00812
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemrev.9b00812
6. Joule：13.44％效率的全聚合物太陽能電池
由聚合物供體（PD）和聚合物受體（PA）的混合物組成的全聚合物太陽能電池（all-PSC）引起了廣泛關(guān)注。但是，目前all-PSC的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）約為11%，這主要是由于缺乏高性能的聚合物受體和由于聚合物的自聚集而導致的PD-PA對互溶性差。武漢大學的閔杰等人報道了具有低光學帶隙和高吸收系數(shù)的聚合物受體PYT，并建立了PYT的平均分子量（Mn）與PD-PA混溶性之間的關(guān)系，從而獲得了理想的共混形態(tài)。PYT（PYTM）的中等Mn產(chǎn)生合適的PM6：PYTM對可混溶。因此，最終的器件顯示出了13.44％的高效率，這是全聚合物太陽能電池的最高值。
本文要點：
1）研究人員合成了一系列具有不同分子量的PYT聚合物（分別稱為PYTL，PYTM和PYTH），來調(diào)整分子的結(jié)晶度和混溶性。得益于PYT系列的優(yōu)勢，PYT系列具有1.40–1.44 eV的窄帶寬吸收和1.0×105 cm-1以上的高吸收系數(shù)，在較寬的溫度范圍內(nèi)研究了PYT系列的混合溶混性和基于帶隙聚合物供體(PM6)的器件性能。
2）基于PYTM的全聚合物太陽能電池表現(xiàn)出13.44％效率，優(yōu)于基于PYTL（12.55％）和PYTH（8.61％）的器件。該結(jié)果提供了對聚合物受體主鏈和分子質(zhì)量的深入了解，并提出了為全PSC合理選擇聚合物的參考指南。
Wei Wang et al. Controlling Molecular Mass of Low-Band-Gap Polymer Acceptors for High-Performance All-Polymer Solar Cells, Joule, 2020.
https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.03.019
7. Angew綜述：核酸適配體用于分子診斷和治療
湖南大學蔣健暉教授和譚蔚泓院士對用于分子診斷和治療的核酸適配體相關(guān)研究進展進行了綜述總結(jié)。
本文要點：
1）SELEX(指數(shù)富集的配基系統(tǒng)進化技術(shù))的出現(xiàn)使得人工配體可以具有親和力和特異性，進而能夠滿足日益增長的臨床需求。
2）作為一種分子識別工具，抗體是許多研究和應用都會采用的常規(guī)選擇，而適配體因其具有體積小、成本低和易化學修飾等獨特優(yōu)勢可以有效地對抗體的使用。
作者也將綜述的重點集中于對核酸適配體和SELEX的應用進行介紹，并對它們在生物醫(yī)學領域進行臨床應用的前景進行了展望。
Long Li. et al. Nucleic Acid Aptamers for Molecular Diagnostics and Therapeutics: Advances and Perspectives. Angewandte Chemie International Edition. 2020
DOI: 10.1002/anie.202003563
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202003563
8. AM綜述：鋰回收的電化學方法
鋰離子電池在便攜式電子設備以及大規(guī)模儲能等領域的廣泛使用對儲量有限的鋰資源帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。人們普遍預計金屬鋰資源的需求在未來幾年將迅速增長。然而，目前工業(yè)上提取鋰資源所用的方法一個流程下來大概需要一兩年的時間而且嚴重依賴天氣條件。因此，像電化學提取泵技術(shù)等高產(chǎn)量的提取鋰的手段受到了廣泛關(guān)注。在本綜述中，德國不萊梅大學的Fabio La Mantio與西班牙巴塞羅那材料科學研究院的Rafael Trocoli等對基于電化學離子泵提取鋰資源的方法學、所用材料以及反應器設計等進行了概括總結(jié)。
本文要點：
1) 早期電化學提取鋰的方法利用電極材料的嵌鋰來回收鋰，但是這會帶來成本高昂、耗能高等問題。近年來研究人員從脫鹽電池和混合熵電池等概念中受到啟發(fā)，開發(fā)出了新型的電化學離子泵技術(shù)來回收鋰資源。電化學離子泵需要的能量較少，因為它只涉及熵項，并將與化學鍵的斷裂和形成有關(guān)的焓項最小化。
2) 作者簡單介紹了電化學離子泵提取鋰資源的步驟：（1）通過施加電流將來自電解液中的鋰離子選擇性地嵌入到電極材料中；(2)將電解質(zhì)殘余液與即將釋放鋰離子的溶液進行交換；（3）通過改變電流方向，鋰離子被釋放到溶液中；（4）重復上述循環(huán)過程中提高鋰離子的濃度和純度。
3) 作者對鋰鹽提取方法的評估方法進行了總結(jié)：一方面可以利用鋰離子濃度與其他陽離子(如Mg2+和K+)的濃度比值來確定該回收方法的選擇性；另一方面可以混合溶液中Li濃度所占的比例來確定該回收方法所提純鋰離子的純度。針對這兩種指標作者還介紹了提高選擇性和純度的方法。
4) 作者在文章最后對電化學回收鋰技術(shù)應該重點關(guān)注的幾個指標進行了強調(diào)：選擇性；吸收能力；能耗；每循環(huán)的增量濃度；效率和純度等。
Alberto Battistel et al, Electrochemical Methods for Lithium Recovery: A Comprehensive and Critical Review, Advanced Materials, 2020
DOI: 10.1002/adma.201905440
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201905440
9. Nano Energy：分子助催化劑修飾的CdS納米棒的熱電效應用于HER
熱電催化析氫是一種有效但尚未開發(fā)的策略，在水溶液中，熱電材料通過在環(huán)境冷熱波動下產(chǎn)生正電荷和負電荷來實現(xiàn)將熱能轉(zhuǎn)換為電能，然后將H+還原為H2。原則上，熱電材料表現(xiàn)出自發(fā)極化，一旦溫度變化引起自發(fā)極化變化，熱電材料表面上的電荷就會被釋放。作為最受關(guān)注的纖鋅礦結(jié)構(gòu)半導體之一，六角形硫化鎘（CdS）具有強熱電效應，表現(xiàn)出明顯的壓電特性。
有鑒于此，中科院大連化物所李燦院士，中科院蘭州化物所/蘭州大學丁勇教授報道了有機分子2-巰基苯并咪唑（2MBI）修飾的CdS納米棒可以大大提高熱電催化析氫活性。2MBI由于其優(yōu)異的鍵合特性和強大的空穴接受能力，可能會放大CdS的熱電響應并增強熱電感應電荷的分離，最終導致更高的熱電催化氫析出活性。
文章要點：
1）2MBI分子通過硫醇與CdS納米棒結(jié)合組裝成CdS-2MBI。表征發(fā)現(xiàn)與分子助催化劑2MBI結(jié)合的熱電材料CdS納米棒使熱電電荷有效地從CdS轉(zhuǎn)移到分子助催化劑上，可用于制氫。
2）CdS-2MBI的熱電系數(shù)的提高主要歸因于2MBI的顯著作用，其通過促進源自界面鍵合相互作用的CdS的壓電效應。同時，CdS-2MBI的計算出的電荷轉(zhuǎn)移電阻（Rct）明顯低于原始CdS，這表明2MBI的存在極大地促進了熱釋電電荷的分離，并降低電阻值。
3）通過監(jiān)測從含有10％（體積）乳酸作為犧牲劑的水溶液中的析氫，可以測量在CdS和CdS-2MBI上循環(huán)過程中熱釋電催化的析氫。CdS-2MBI的平均析氫速率為每個熱循環(huán)4.3 μmol g-1，約為純CdS（每個熱循環(huán)0.8 μmol g-1）的5.0倍。隨著溫度范圍的增加，熱電催化CdS-2MBI上的析氫活性增加了36.3％。
4）為了了解CdS-2MBI上的制氫機理，研究人員分析了CdS和2MBI的能級。結(jié)果表明，熱電產(chǎn)生的空穴用于通過犧牲試劑乳酸的氧化重整來形成質(zhì)子，同時，熱釋電產(chǎn)生的電子進行質(zhì)子還原以產(chǎn)生氫。此外，在均勻加熱的條件下，CdS-2MBI具有比CdS更強的熱電效應。催化劑表面上更多的熱釋電誘導的空穴和電子進一步參與氧化還原反應，最終實現(xiàn)增強的HER活性。
Meiyu Zhang, et al, Pyroelectric effect in CdS nanorods decorated with a molecular Co-catalyst for hydrogen evolution, Nano Energy, 2020,
DOI：10.1016/j.nanoen.2020.104810.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285520303670
10. Mater. Today：垂直3D打印，直接墨水書寫獨立式柱狀陣列
在過去的三十年中，各種增材制造技術(shù)逐漸成熟，并將在未來的制造業(yè)中發(fā)揮重要作用。其中，直接墨水書寫已引起材料和組織工程領域的極大關(guān)注，在這些領域中，膠體墨水通常按照X-Y平面中的預定路徑在Z-方向上以適當?shù)脑隽繑D出和分配。但是，在一種極端情況下，即柱狀陣列，如果使用切片和增材制造的常用方法，則尺寸分辨率可能會與噴嘴和設計有所偏差。有鑒于此，阿威羅大學José M.F.Ferreira、BoNan和波爾圖大學Francisco J.Galindo-Rosales報道了將粘彈性膠態(tài)陶瓷和金屬油墨單向、周期性地印刷成獨立式且可調(diào)高度的柱狀陣列的多個實例。
本文要點：
1）研究人員采用經(jīng)濟、高效、可控的方法對柱狀陣列進行了3D打印，由于柱狀陣列是獨立的，因此不需要外部熱源或光源來固化或硬化所打印的柱狀陣列。這一特點可大大提高加工效率(有時固化或固化時間可達數(shù)小時)，降低成本。
2）更重要的是，3D打印的自由度將不再局限于傳統(tǒng)的X-Y平面，而是可以更加靈活：可以只在Z方向，在X-Z和Y-Z平面，甚至在X-Y-Z空間，這對于組織工程是非常有用的。通過高速攝像機的實時分析演示了柱狀陣列的詳細打印參數(shù)，3ITT測試解釋了柱狀陣列具有獨立性的原因和均勻油墨的重要性。
3）這種直接沉積柱狀陣列可以減少機械加工過程中的切削浪費和模具、乳化液的使用量，與成型工藝相比，提高了制造效率。而且通過精確控制打印的啟動、停止和重新啟動，可以實現(xiàn)不同的打印路徑和自由度。
將這種垂直打印與傳統(tǒng)的水平打印相結(jié)合的方法為3D打印過程中未來的創(chuàng)新步驟奠定了基礎。
Bo Nan, et al. 3D printing vertically: Direct ink writing free-standing pillar arrays. Mater. Today 2020.
DOI: 10.1016/j.mattod.2020.01.003.
https://doi.org/10.1016/j.mattod.2020.01.003
11. ACS Nano：高度均勻的二維過渡金屬硫化物的VCVD生長
二維（2D）過渡金屬硫化物（TMDCs）由于其獨特的物理和化學性質(zhì)而吸引了極大的關(guān)注，這使其有望應用在電子和光電子領域。由于難以控制固體前體的濃度和空間上不均勻的生長動力學。迄今為止，要生長具有良好均勻性和可重復性的大面積2D TMDCs仍然是一個巨大挑戰(zhàn)，這嚴重阻礙了其實際應用。
有鑒于此，中科院金屬所、清華大學深圳國際研究生院成會明院士，劉碧錄副教授報道了采用氣態(tài)前體的垂直化學氣相沉積（VCVD）設計，可以在整個基板上以均勻的密度和高質(zhì)量生長單層TMDCs，并具有出色的可重復性。
文章要點：
1）由于爐子的垂直設計和氣流會重新分配溫度場并確保氣流速度的空間均勻性。因此，使用這種VCVD系統(tǒng)可以很好地解決空間不均勻的生長動力學問題。另外，使用氣態(tài)前體（例如，H2S和氬氣起泡的金屬前體進料）代替廣泛使用的用于TMDC生長的固體前體，以可控和穩(wěn)定前體的濃度。這種VCVD設計實現(xiàn)了2D TMDCs的可控和可重復的增長，而傳統(tǒng)的HCVD則無法實現(xiàn)。
2）各種表征技術(shù)的統(tǒng)計結(jié)果表明，VCVD生長的單層2D TMDCs具有很高的均勻性（包括形態(tài)，成核密度和覆蓋率），并且在厘米級范圍內(nèi)具有很高的質(zhì)量。
3）由于VCVD設計的優(yōu)勢，研究人員還通過VCVD生長的大面積二維TMDCs的一步轉(zhuǎn)移來制造了多個范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)。
Lei Tang, et al, Vertical Chemical Vapor Deposition Growth of Highly Uniform 2D Transition Metal Dichalcogenides, ACS Nano, 2020
DOI：10.1021/acsnano.0c00296
https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c00296
