1. Nature Nanotechnology：?jiǎn)螌覹Se2中Landau能級(jí)結(jié)構(gòu)表征
單層半導(dǎo)體過(guò)渡金屬二硫化物（TMDs）材料是一類具有獨(dú)特二維電子結(jié)構(gòu)的材料，這種材料的薄層結(jié)構(gòu)能具有類似石墨烯的柵極可調(diào)性（gate tunability），但是同石墨烯不同之處在于TMD二維硫化物材料同時(shí)具有大小可調(diào)的能帶和較強(qiáng)的自選-軌道耦合性質(zhì)。在高磁場(chǎng)種測(cè)試結(jié)果顯示出此類材料具有獨(dú)特的Landau能級(jí)（LL，Landau level）結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)和其他二維電子體系明顯不同。但是由于樣品的質(zhì)量問(wèn)題、接觸不良等問(wèn)題，對(duì)這種Landau能級(jí)的測(cè)試過(guò)程有一定的挑戰(zhàn)，同時(shí)無(wú)法對(duì)Landau能級(jí)中部分電子填充情況的電子相關(guān)性觀測(cè)。哥倫比亞大學(xué)Cory R. Dean等報(bào)道了通過(guò)電子壓縮性（electronic compressibility）測(cè)試，對(duì)極限量子極限條件中單層WSe2材料的Landau能級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并觀測(cè)到能量最低的三種Landau能級(jí)中的分?jǐn)?shù)量子霍爾態(tài)。此外，作者對(duì)第二個(gè)Landau能級(jí)中觀測(cè)到和非阿貝爾統(tǒng)計(jì)量（non-Abelian statistics）相關(guān)的偶數(shù)分母態(tài)。以上結(jié)果說(shuō)明了二維半導(dǎo)體材料能夠?yàn)槔斫饬孔踊魻栃?yīng)理論模型提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。器件的制備。首先將六方相BN和石墨轉(zhuǎn)移到SiO2基底上，并分別作為介電層和門控。隨后，將Pt電極沉積到BN上。之后，將BN，石墨，WSe2負(fù)載到BN材料上。最后，將頂層的石墨消除，并確保頂部和底部的門都被WSe2均勻分布。
Qianhui Shi, et al. Odd- and even-denominator fractional quantum Hall states in monolayer WSe2, Nature Nanotechnology 2020DOI：10.1038/s41565-020-0685-6https://www.nature.com/articles/s41565-020-0685-6
2. Nature Chemistry：層間有機(jī)分子摻雜調(diào)控鈣鈦礦激子結(jié)合能
美國(guó)西北大學(xué)Samuel I. Stupp、麻省理工學(xué)院William A. Tisdale等報(bào)道了通過(guò)對(duì)一系列二維雜化鈣鈦礦材料進(jìn)行摻雜，其中具體通過(guò)萘基有機(jī)物四氯-1,2-苯醌TCBQ（tetrachloro-1,2-benzoquinone）和無(wú)機(jī)鉛鹵化二維鈣鈦礦間隔實(shí)現(xiàn)。對(duì)于其中n=1的鈣鈦礦材料，通過(guò)給電子作用較強(qiáng)的TCBQ進(jìn)行摻雜形成有機(jī)微區(qū)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)材料1s激子結(jié)合能的調(diào)控，結(jié)果顯示這種電子相互作用實(shí)現(xiàn)了激子結(jié)合能的靜電屏蔽，結(jié)構(gòu)、光學(xué)表征結(jié)果雖然層間距由于引入層間分子得以提高，但是無(wú)機(jī)鈣鈦礦材料晶格并未受到明顯的改變。1）通過(guò)這種有機(jī)分子插入到二維雜化鈣鈦礦材料的層中，并且層間的TCBQ分子和萘基陽(yáng)離子之間的電荷傳輸不受到熱力學(xué)限制，因此二維鈣鈦礦材料中的Pb-I結(jié)構(gòu)并未受到影響。在對(duì)一系列不同的鈣鈦礦材料中考察TCBQ的摻雜作用過(guò)程中，作者發(fā)現(xiàn)有機(jī)陽(yáng)離子的堆疊結(jié)構(gòu)在形成陰陽(yáng)離子電荷轉(zhuǎn)移體中起到關(guān)鍵作用，本方法通過(guò)調(diào)節(jié)介電環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了對(duì)激子結(jié)合能的調(diào)控，并改善了鈣鈦礦器件的光伏性能。2）本文中具體對(duì)不同萘環(huán)結(jié)構(gòu)的7種有機(jī)陽(yáng)離子進(jìn)行測(cè)試，在萘環(huán)上分別測(cè)試了無(wú)取代基/甲氧基取代的情況，考察了萘環(huán)和胺基間不同烷基鏈長(zhǎng)度的影響，結(jié)果顯示了有機(jī)陽(yáng)離子對(duì)鈣鈦礦晶格中鉛鹵八面體排列結(jié)構(gòu)有一定影響。作者發(fā)現(xiàn)對(duì)鈣鈦礦中摻雜不同濃度的TCBQ，激子結(jié)合能會(huì)變化，當(dāng)加入0.2倍量左右的時(shí)候，激子結(jié)合能會(huì)產(chǎn)生約150 meV的變化。此外，作者考察了不同TCBQ摻雜量作用中，不同溫度鈣鈦礦材料紫外-可見(jiàn)吸收光變化情況。此外，考察了摻雜TCBQ對(duì)鈣鈦礦熒光強(qiáng)度的影響，顯示了高達(dá)50 %的激子結(jié)合能降低。
James V. Passarelli, et al. Tunable exciton binding energy in 2D hybrid layered perovskites through donor–acceptor interactions within the organic layer, Nature Chem. 2020DOI：10.1038/s41557-020-0488-2https://www.nature.com/articles/s41557-020-0488-2
3. Nature Materials：物理氣相沉積法制備超穩(wěn)定單分散聚合物玻璃
超穩(wěn)玻璃是探索玻璃形成材料的動(dòng)力學(xué)和玻璃固體形成過(guò)程中最令人興奮的最新進(jìn)展之一。通過(guò)氣相沉積制備的超穩(wěn)定玻璃可媲美經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期地質(zhì)老化的玻璃狀材料，而成功制備出這種材料使得研究近乎理想的玻璃態(tài)體系成為可能。近日，加拿大滑鐵盧大學(xué)James A. Forrest報(bào)道了通過(guò)物理氣相沉積法制備聚合物穩(wěn)定玻璃以及表征。1）通過(guò)控制基板溫度，沉積速率和多分散度，研究人員制備并表征了多種穩(wěn)定的聚合物玻璃。這些材料表現(xiàn)出穩(wěn)定玻璃的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性、低模擬溫度和高密度特性。2）研究人員通過(guò)外推測(cè)得的穩(wěn)定玻璃和正常玻璃之間的轉(zhuǎn)變時(shí)間，以此估算出在低于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度30K的溫度下平衡過(guò)冷液體的弛豫時(shí)間。該研究工作表明，聚合物穩(wěn)定玻璃可作為研究超穩(wěn)玻璃和無(wú)序材料的有力材料體系。
Raegen, A.N., Yin, J., Zhou, Q. et al. Ultrastable monodisperse polymer glass formed by physical vapour deposition. Nat. Mater. (2020)DOI：10.1038/s41563-020-0723-7https://doi.org/10.1038/s41563-020-0723-7
4. Nature Commun.: 完全可拉伸的有源矩陣有機(jī)發(fā)光電化學(xué)電池陣列
由軟電子材料和仿生結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的類組織電子對(duì)于消費(fèi)類電子產(chǎn)品、可穿戴電子產(chǎn)品和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備具有重要意義，因?yàn)樗鼈冇锌赡芘c人體和生物系統(tǒng)無(wú)縫集成。最近，利用本質(zhì)上可伸縮的材料來(lái)模擬和擴(kuò)展皮膚的機(jī)械性能和功能，已經(jīng)展示了各種完全可伸縮的電子元件，如壓力傳感器、溫度傳感器和模擬電路。盡管取得了這些進(jìn)展，但完全可拉伸的皮膚顯示尚未被報(bào)道。如果實(shí)現(xiàn)，它將為人機(jī)界面提供直接的視覺(jué)交互和反饋機(jī)會(huì)。要實(shí)現(xiàn)完全可拉伸的類皮膚顯示器，需要兩個(gè)重要組件：本質(zhì)上可拉伸的發(fā)光器件陣列和本質(zhì)上可拉伸的薄膜晶體管(TFT)驅(qū)動(dòng)的有源矩陣。此外，與無(wú)源矩陣器件相比，能夠保持單個(gè)器件整體的可拉伸性同時(shí)能夠?qū)蝹€(gè)發(fā)光像素與開(kāi)關(guān)晶體管垂直連接的可拉伸互連對(duì)于提高空間分辨率和對(duì)比度至關(guān)重要。迄今為止，所報(bào)道的可伸縮顯示器要么是被動(dòng)基質(zhì)驅(qū)動(dòng)的可伸縮發(fā)光器件，要么是手動(dòng)連接剛性發(fā)光二極管(LED)的可伸縮晶體管。一些報(bào)道稱，利用高達(dá)5％的柔性但不可拉伸的電子和光學(xué)材料（例如，多晶硅和市售OLED）的小應(yīng)變?nèi)莶顏?lái)制造AMOLED。然而，由于柔性電子和光學(xué)材料的有限的可拉伸性，它們的可拉伸性無(wú)法進(jìn)一步改善。有鑒于此，美國(guó)斯坦福大學(xué)鮑哲南教授和三星綜合技術(shù)院Youngjun Yun等人，首次展示了一個(gè)完全可伸展的有源矩陣驅(qū)動(dòng)的有機(jī)發(fā)光電化學(xué)電池陣列。1）通過(guò)將完全可伸縮的TFT陣列和可伸縮的有機(jī)發(fā)光電化學(xué)電池（OLEC）集成在一起以產(chǎn)生完全可伸縮的晶體管驅(qū)動(dòng)的有源矩陣OLEC陣列（AMOLEC）。2）簡(jiǎn)而言之，它由可拉伸的發(fā)光電化學(xué)電池陣列組成，該陣列由溶液處理的，垂直集成的可拉伸有機(jī)薄膜晶體管有源矩陣驅(qū)動(dòng)，這可通過(guò)開(kāi)發(fā)化學(xué)正交且本質(zhì)上可拉伸的介電材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。3）得到的由有源矩陣驅(qū)動(dòng)的有機(jī)發(fā)光電化學(xué)電池陣列可以很容易地彎曲，扭曲和拉伸，而不會(huì)影響其器件性能。當(dāng)安裝在皮膚上時(shí)，陣列可以承受30％的應(yīng)變重復(fù)循環(huán)。總之，這項(xiàng)工作證明了皮膚應(yīng)用顯示器的可行性，并為進(jìn)一步的材料開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
Liu, J., Wang, J., Zhang, Z. et al. Fully stretchable active-matrix organic light-emitting electrochemical cell array. Nat. Commun., 11, 3362 (2020).DOI: 10.1038/s41467-020-17084-whttps://doi.org/10.1038/s41467-020-17084-w
5. Nature Commun.：Pb3(CO3)2(OH)2用于高效CO2RR制甲酸鹽電化學(xué)的穩(wěn)定活性相
對(duì)于大多數(shù)含金屬的CO2還原反應(yīng)(CO2RR)電催化劑來(lái)說(shuō)，不可避免的自還原為零價(jià)金屬會(huì)促進(jìn)析氫，從而降低CO2RR的選擇性。因此，設(shè)計(jì)一種既能抗電化學(xué)自還原又具有高CO2RR活性的穩(wěn)定相極具挑戰(zhàn)性。近日，天津大學(xué)張兵教授，中科院大連化物所肖建平研究員報(bào)道了通過(guò)原位轉(zhuǎn)化復(fù)雜的前體單寧-鉛(II)(TA-Pb)絡(luò)合物，將（Pb3(CO3)2(OH)2）開(kāi)發(fā)具有穩(wěn)定和活性的電催化劑。1）實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，TA-Pb預(yù)催化劑的甲酸鹽法拉第效率（FE）高達(dá)96.4±0.9%。2）通過(guò)一系列綜合表征，研究人員確定TA-Pb在穩(wěn)態(tài)時(shí)首先原位轉(zhuǎn)化為PbCO3（記為PCO），然后依次轉(zhuǎn)化為Pb3(CO3)2(OH)2（記為PCOH），最終成為穩(wěn)定的活性相，這實(shí)質(zhì)上是高選擇性生產(chǎn)甲酸鹽的活性相。此外，研究人員還合成了純的PbCO3納米顆粒和Pb3(CO3)2(OH)2納米板，分別證實(shí)了Pb3(CO3)2(OH)2在CO2RR中的轉(zhuǎn)化機(jī)理和關(guān)鍵作用。3）采用密度泛函理論(DFT)計(jì)算揭示了高的甲酸鹽選擇性，其歸因于Pb3(CO3)2(OH)2上的HCOO*有利結(jié)合強(qiáng)度。該研究工作不僅為通過(guò)抑制電極材料的自還原來(lái)提高CO2RR選擇性提供了新的途徑，也為研究電催化劑的反應(yīng)機(jī)理和活性相提供了一種策略。
Shi, Y., Ji, Y., Long, J. et al. Unveiling hydrocerussite as an electrochemically stable active phase for efficient carbon dioxide electroreduction to formate. Nat Commun 11, 3415 (2020).DOI：10.1038/s41467-020-17120-9https://doi.org/10.1038/s41467-020-17120-9
6. Nature Commun.：表面聚陰離子實(shí)現(xiàn)層狀化合物中高度可逆的氧氧化還原
研究表明，富鋰層狀氧化物中的氧陰離子氧化還原可以提高鋰離子電池正極的容量。然而，在高電荷狀態(tài)下氧的過(guò)度氧化會(huì)加劇不可逆的結(jié)構(gòu)變化，并降低循環(huán)性能。近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)徐成彥教授，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校Penghao Xiao，Graeme Henkelman報(bào)道了有關(guān)氧氧化引起的表面退化的機(jī)理和表面重建的動(dòng)力學(xué)。1）研究人員從理論上研究了Li2MnO3表面的氧，Li2MnO3是富鋰層狀氧化物（LLO）“活化”后的端元和主要成分。研究發(fā)現(xiàn)，表面氧的過(guò)度氧化歸因于其表面陽(yáng)離子空位配位不充分，從而產(chǎn)生了額外的高能軌道（IO2p’）。2）最小能量路徑（MEP）計(jì)算結(jié)果表明，動(dòng)力學(xué)有利的表面氧釋放引起了表面Mn的反向擴(kuò)散，從而觸發(fā)了尖晶石的相變。因此，通過(guò)硫沉積誘導(dǎo)表面聚陰離子的形成，以避免表面氧的非鍵配位，從而穩(wěn)定表面。3）研究人員在實(shí)際LLO， Li1.2Ni0.2Mn0.6O2循環(huán)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論預(yù)測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，硫沉積顯著提高了正極的穩(wěn)定性，在1C下，循環(huán)100次后容量保持率為99.0%（194 mA h g-1）。這項(xiàng)研究為解決由表面陰離子氧化引起的電流正極材料的循環(huán)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性問(wèn)題提供了一條很有希望的途徑。
Chen, Q., Pei, Y., Chen, H. et al. Highly reversible oxygen redox in layered compounds enabled by surface polyanions. Nat Commun 11, 3411 (2020)DOI：10.1038/s41467-020-17126-3https://doi.org/10.1038/s41467-020-17126-3
7. Angew: 定向介孔二氧化鈦骨架中穩(wěn)定的Ti3+缺陷高效光催化
黑色二氧化鈦（TiO2）以其優(yōu)異的光電性能引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。然而，引入可控缺陷到TiO2介孔結(jié)構(gòu)中仍然是相當(dāng)困難的，主要原因是難以合理地?fù)饺?/span>Ti3+缺陷。有鑒于此，復(fù)旦大學(xué)的趙東元院士和加州大學(xué)河濱分校馮萍云教授等人，通過(guò)在單膠束組裝過(guò)程中引入相容的還原劑（2-乙基咪唑），設(shè)計(jì)制備了一種有序介孔TiO2微球，該微球具有徑向排列的介孔結(jié)構(gòu)和介孔框架中的Ti3+缺陷。1）在溫和條件下實(shí)施的簡(jiǎn)便策略依賴于還原劑共組裝策略，方法是原位采用能夠通過(guò)氫鍵相互作用與TiO2單膠束結(jié)合的特定還原劑（2-乙基咪唑）。還原劑的引入能夠在退火期間產(chǎn)生穩(wěn)定的缺陷，并且同時(shí)不會(huì)妨礙定向的單膠束組裝過(guò)程。值得注意的是，這種還原劑可作為介孔結(jié)構(gòu)框架的組成部分，并在煅燒過(guò)程中原位還原Ti4+從而產(chǎn)生缺陷，從而導(dǎo)致大量的Ti3+缺陷與有序介孔結(jié)構(gòu)共存，具有金紅石取向晶。2）所得的介孔TiO2具有優(yōu)異的介孔率（106 m2g-1的高表面積，平均孔徑為18.4 nm）和具有擴(kuò)展光響應(yīng)的穩(wěn)定缺陷。3）這種獨(dú)特的介孔結(jié)構(gòu)和原子空位的結(jié)合，既提供了有效的質(zhì)量運(yùn)輸，又提高了光的利用率，從而導(dǎo)致H2生成速率顯著提高。H2的最大析出速率可達(dá)到19.8 mmol g-1 h-1，并且在陽(yáng)光下具有出色的穩(wěn)定性，這優(yōu)于以前的TiO2基光催化劑。總之，該工作為設(shè)計(jì)制備有序介孔結(jié)構(gòu)材料提供了一種新的策略。
Kun Lan et al. Stable Ti3+ defects in oriented mesoporous titania frameworks for efficient photocatalysis. Angew., 2020.DOI: 10.1002/anie.202007859https://doi.org/10.1002/anie.202007859
8. Angew：用于炔烴半加氫的多孔氮化硼載體誘導(dǎo)的鈀納米粒子改性
化學(xué)改性劑可以提高金屬催化劑的效率，但它們的引入往往涉及到有毒或昂貴的前體，并使合成變得復(fù)雜。近日，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院Sharon Mitchell，Javier Pérez-Ramírez報(bào)道了一種多孔氮化硼載體可以直接修飾負(fù)載的鈀納米顆粒，在炔烴的連續(xù)半加氫反應(yīng)中表現(xiàn)出無(wú)與倫比的性能。1）對(duì)各種結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響分析表明，使用有缺陷的高比表面積氮化硼，并確保鈀的粒徑為4-5 nm是最大化比速率的關(guān)鍵。2）實(shí)驗(yàn)和理論相結(jié)合的分析表明，硼從載體中的缺陷引入到鈀亞表面，產(chǎn)生了決定選擇性的所需的孤立團(tuán)簇。Simon Büchele, et al, Carrier Induced Modification of Palladium Nanoparticles on Porous Boron Nitride for Alkyne Semi-Hydrogenation, Angew. Chem. Int. Ed., 2020DOI：10.1002/anie.202005842https://doi.org/10.1002/anie.202005842
9. Nano Letters：促進(jìn)二氧化碳還原為甲酸鹽的表面注氮工程
最近的研究表明，表面化學(xué)修飾被是一種很有前途的提高電催化性能的策略。在電催化過(guò)程中，通過(guò)在電催化劑表面修飾和摻雜活化陰離子來(lái)調(diào)節(jié)電子結(jié)構(gòu)以提高電催化性能，而表面化學(xué)修飾不會(huì)明顯改變體相內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)，從而保持體相的高電導(dǎo)率和穩(wěn)定性。在電催化CO2RR中，通過(guò)表面陰離子修飾來(lái)調(diào)節(jié)活性中心的電子性質(zhì)，以達(dá)到目標(biāo)中間吸附能和獲得高選擇性的目的，引起了人們的極大關(guān)注。然而，由于其有限的電流密度，其仍然存在很大的挑戰(zhàn)。同時(shí)，通過(guò)有效的表面改性，很難同時(shí)精確地調(diào)節(jié)電子性質(zhì)和增加活性中心。近日，中科大吳長(zhǎng)征教授，謝毅院士報(bào)道了表面注氮工程促進(jìn)了二氧化碳還原生成甲酸鹽的形成速率，在已報(bào)道的電催化劑中具有很高的水平。1）研究發(fā)現(xiàn)，表面注氮工程可以增加活性位點(diǎn)的數(shù)量并同時(shí)優(yōu)化電子結(jié)構(gòu)。2）以SnS2前驅(qū)體為例，最終獲得的表面富氮Sn(S)納米片（N-Sn(S)納米片）具有比原始SnS2衍生Sn(S)納米片高5倍的電流密度和2.45倍的法拉第效率。同時(shí)，甲酸鹽的生成速率為原始樣品的14倍，達(dá)到1358 μmol h-1 cm-2，具有較高的活性和選擇性。此外，該策略對(duì)其他金屬硫化物，如CuS和In2S3也具有一定的通用性。表面注氮工程有望為合理設(shè)計(jì)先進(jìn)的CO2RR電催化劑提供新的途徑。
Surface Nitrogen-Injection Engineering for High Formation Rate of CO2 Reduction to Formate, Nano Lett., 2020DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c02144https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c02144
10. AM：高鎳NMA：鋰離子電池正極材料NMC和NCA的無(wú)鈷替代品
高鎳LiNi1?x?yMnxCoyO2（NMC）和LiNi1?x?yCoxAlyO2（NCA）是下一代高能鋰離子電池的首選正極材料。NMC和NCA都含有鈷，盡管昂貴且稀缺，卻是電化學(xué)性能所必需的金屬。近日，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校Arumugam Manthiram報(bào)道了以自制相同Ni含量（89mol%）和Al-Mg共摻雜的NMC（NMCAM）為基準(zhǔn)，制備了具有良好電化學(xué)性能的高鎳LiNi1?x?y MnxAlyO2（NMA）正極。1）盡管比容量有所降低，但高鎳NMA的工作電壓比高40 mV，并且與NMC和NCA相比，倍率性能沒(méi)有絲毫降低。2）在與石墨配對(duì)的軟包電池中，高鎳NMA的性能優(yōu)于NMC和NCA，在1000個(gè)深度循環(huán)后，性能僅略落后于NMCAM和商用正極。3）研究人員用差示掃描量熱法研究了NMA對(duì)NMC、NCA和NMCAM的熱穩(wěn)定性，結(jié)果表明NMA比NMC、NCA和NMCAM具有更好的熱穩(wěn)定性。考慮到與NCA和NMC非常相似的高鎳NMA在成分調(diào)整方面的靈活性和即時(shí)合成的可擴(kuò)展性，該研究為下一代高能無(wú)鈷鋰離子電池正極材料的開(kāi)發(fā)開(kāi)辟了新的空間。
Wangda Li, et al, High-Nickel NMA: A Cobalt-Free Alternative to NMC and NCA Cathodes for Lithium-Ion Batteries, Adv. Mater. 2020DOI: 10.1002/adma.202002718https://doi.org/10.1002/adma.202002718
11. AM: 新興起的仿生人工木材的研究進(jìn)展
木材作為一種豐富的自然資源，從原始的建筑材料到現(xiàn)代的高附加值工程材料，千百年來(lái)一直備受關(guān)注。獨(dú)特的精細(xì)微觀結(jié)構(gòu)和出色的性能(例如，低密度，高強(qiáng)度和剛度，良好的韌性和環(huán)境可持續(xù)性)使木材成為自然的靈感來(lái)源，指導(dǎo)研究人員發(fā)明各種以木材為靈感的材料。有鑒于此，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書(shū)宏院士等人，從設(shè)計(jì)概念，制造策略，特性和可能的應(yīng)用的角度，系統(tǒng)性地介紹了仿生人工木材的研究進(jìn)展。1）首先介紹了天然木材的微觀結(jié)構(gòu)，木材內(nèi)部具有數(shù)十微米的取向孔道結(jié)構(gòu)，使木材具有高孔隙率和低密度，同時(shí)有助于提高機(jī)械強(qiáng)度，特別是在平行于孔道的方向上。孔壁在機(jī)械性能中也起著關(guān)鍵作用，其主要由化學(xué)交聯(lián)的無(wú)定形多酚聚合物，即木質(zhì)素，構(gòu)成，賦予了木材剛性。2）為了繼承木材的微觀結(jié)構(gòu)并獲得令人滿意的機(jī)械性能，應(yīng)同時(shí)考慮孔道和孔壁。孔道結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑技術(shù)已經(jīng)十分成熟，因此需要更多關(guān)注孔壁，孔壁在決定人造木材的機(jī)械性能和其他方面起著重要作用。然而，由于目前聚合物基體材料的選擇非常有限，因此迫切需要開(kāi)發(fā)更好的方法來(lái)有效地將聚合物與孔道構(gòu)筑結(jié)合起來(lái)。3）還提出了人造木材要蓬勃發(fā)展的當(dāng)前挑戰(zhàn)和未來(lái)的研究方向。為了獲得最終的生態(tài)友好型人造木材，應(yīng)在生物材料以及聚合物的可生物降解或可回收工程方面做出更多努力，以同時(shí)獲得較高的機(jī)械性能和環(huán)境可持續(xù)性。未來(lái)的研究方向包括：（1）從生物質(zhì)材料開(kāi)始，利用新穎的技術(shù)將生物分子組裝成堅(jiān)固的人造木材；（2）將工程聚合物改性為高強(qiáng)度的可生物降解或可回收的聚合物。總之，基于生物材料或可回收工程聚合物的高性能人造木材方興未艾，必將在輕質(zhì)高強(qiáng)材料、物質(zhì)定向運(yùn)輸、隔熱防火等領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。
Zhi‐Long Yu et al. Emerging Bioinspired Artificial Woods. Advanced Materials, 2020.DOI: 10.1002/adma.202001086https://doi.org/10.1002/adma.202001086
12. Anal. Chem.：原位形成的催化界面用于增強(qiáng)化學(xué)發(fā)光
構(gòu)建可以優(yōu)先吸引反應(yīng)物的催化界面是增強(qiáng)化學(xué)發(fā)光(CL)的重要策略之一。中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所汪爾康院士和李敬副研究員在BSA和Co2+共存的環(huán)境中原位構(gòu)建了具有分層多孔結(jié)構(gòu)的花狀氫氧化鈷(f-Co(OH)2)催化界面。1）得益于其具有的氧化酶活性和獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)，f-Co(OH)2可以有效地產(chǎn)生活性氧。與此同時(shí)，BSA的表明保護(hù)配體可通過(guò)與魯米諾的相互作用使得該界面具有豐富的功能性。與經(jīng)典的魯米諾- Co2+或魯米諾- BSA體系相比，該原位構(gòu)建的催化界面可以實(shí)現(xiàn)100倍的CL增強(qiáng)。2）此外，該研究提出的催化增強(qiáng)機(jī)制也可推廣到其它例如溶菌酶、魚(yú)精蛋白、凝血酶和木瓜蛋白酶等不同蛋白。基于對(duì)CL的猝滅作用，實(shí)驗(yàn)構(gòu)建了一種可測(cè)定抗壞血酸的傳感平臺(tái)，并證明了其具有良好的性能。綜上所述，這一研究工作也為設(shè)計(jì)可增強(qiáng)CL發(fā)光的催化界面提供了一種新的途徑。
Huanhuan Xing. et al. In Situ Formed Catalytic Interface for Boosting Chemiluminescence. Analytical Chemistry. 2020DOI: 10.1021/acs.analchem.0c02112https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.0c02112
