1. Nature Communications：分子組裝器用于生產聚合物
分子納米技術是一個發展迅速的領域，幾十年來科學家一直在探索在宏觀尺度上實現微型化技術的可能性。而納米技術取得巨大進步的一個領域是開發分子機器；分子機器的組裝可以在外部刺激的驅動下進行可控的定向運動。近日，英國牛津大學Stephen P. Fletcher報道了一種自發形成的分子組裝器，能夠生產二硫化物聚合物。
本文要點：
1）該分子組裝器是通過兩種相分離的反應物通過反應產生的雙功能表面活性劑的超分子聚集體。
2）研究觀察到，在起始階段，雙功能表面活性劑會進行自我復制，一旦達到臨界濃度，組裝劑就會開始產生聚合物而不再是超分子聚集體。此外，通過調節溫度，反應時間或引入封端劑可以控制聚合物的大小。
3）在整個過程中，分子組裝器使用其自封裝空間使聚合過程中的反應物進行接觸。雖然反應物沒有以原子的精度放置在一起，但其中一種反應物自組裝產生的受限空間極大地增加了它們的接觸。這有效地克服了擴散和布朗運動，提高了分子裝配線工藝的可行性。
這項工作為功能性超分子體系的發展提供了新的方向。
Engwerda, A.H.J., Fletcher, S.P. A molecular assembler that produces polymers. Nat Commun 11, 4156 (2020)
DOI：10.1038/s41467-020-17814-0
https://doi.org/10.1038/s41467-020-17814-0
2. Science Advances: 細菌觸發的腫瘤特異性血栓形成可實現有效的癌癥光熱免疫治療
為了克服癌癥的威脅，臨床上已經應用或測試了基于不同機制的多種治療策略。但是，常規的癌癥療法，例如化學療法和放射療法，在嚴重的副作用，治療抗性和特異性有限方面存在局限性。包括光熱療法（PTT）和光動力療法在內的光觸發光療法具有較低的侵入性和更高的特異性，但通常用于治療局部腫瘤而不是遠處轉移的腫瘤。另外，已知單獨的ICB治療（不是腫瘤特異性治療）的總體臨床反應率相對較低。因此，近年來，ICB療法與化學療法，放射療法，光療等其他療法的結合受到了廣泛的關注。
近日，蘇州大學劉莊、楊凱等人發現，減毒沙門氏菌經靜脈注射后可在各種類型的實體瘤中增殖，但在正常器官中表現出快速清除，而不會產生明顯的毒性。
本文要點：
1）細菌引起的炎癥通過破壞腫瘤血管而引發腫瘤血栓形成。通過光聲成像觀察到，六種類型的腫瘤都會變成深色，具有強烈的近紅外吸收。在激光照射下，細菌感染的腫瘤可以被有效地消融。
細菌觸發的光熱消融
2）基于細菌的光熱療法（PTT）由于具有免疫刺激功能，隨后會引發抗腫瘤免疫反應，通過免疫檢查點阻斷進一步增強抗腫瘤免疫反應，從而有效抑制腫瘤的生長。基于細菌的PTT后，還觀察到了強大的免疫記憶效應，可以抵抗再發的腫瘤。該研究表明細菌本身可以作為腫瘤特異性PTT試劑，使光免疫療法能夠抑制腫瘤的轉移和復發。
Xuan Yi, et al., Bacteria-triggered tumor-specific thrombosis to enable potent photothermal immunotherapy of cancer. Science Advances 2020.
DOI: 10.1126/sciadv.aba3546
https://advances.sciencemag.org/content/6/33/eaba3546
3. Matter：神經網絡輔助開發高熵合金催化劑：配體解耦和配位效應
高熵合金（HEAs）是由許多元素組成的合金，每種元素都具有等摩爾比或其他顯著比例。HEAs最初以其新穎的機械性能而聞名，但由于其大量的活性中心類型，以及良好的可調性，HEAs可有效用于催化析氫反應（HER）、析氧反應（OER）、氧還原反應（ORR）、和氨分解反應的高性能催化劑。
近日，加拿大多倫多大學Chandra Veer Singh報道了利用神經網絡（NN）和密度泛函理論，研究配體效應（不同元素的空間排列）和配位效應（不同的晶面和缺陷）對HEAs催化性能的影響。
本文要點：
1）神經網絡模型可以預測元素隨機分布和具有12種獨特配位環境的IrPdPtRhRu HEA催化劑上的OH*吸附能，這是一個關鍵的ORR描述符。而神經網絡模型具有三個主要優點：1)精度高，其中，僅使用數據集的50%，測試集MAE和RMSE分別達到0.09 eV和0.12 eV；2）通用性強，在雙金屬催化劑上也可獲得類似的平均絕對誤差（MAE）和均方根誤差（RMSE）；3）簡單性，此模型僅需要36個參數，并且可以進一步簡化為線性縮放模型。
2）將模型預測與先前的實驗文獻進行比較，并證明與實驗測得的ORR活性值基本一致。
3）利用這一高保真神經網絡模型，研究人員預測了許多構型配位組合，這些配位組合無法用DFT計算或在實驗中測量。然后將配體和配位效應解耦，表明與先前的實驗結果一致，更多的配位不足的位點更牢固地與OH*結合。在定量水平上，發現吸附能在近鄰的總配位數（CN）中近似為線性。此外，NN模型還有助于反卷積對來自活動位點附近各個金屬原子的吸附能的貢獻，從而量化了來自元素同一性，CN和鄰域鄰近度的確切影響。同時可以將NN模型簡化為簡單的線性比例關系，但會損失一些精度。
研究結果具有極高的現實意義，為HEAs催化劑的合理設計提供了重要的啟示。
Lu et al., Neural Network-Assisted Development of High-Entropy Alloy Catalysts: Decoupling Ligand and Co-ordination Effects, Matter (2020)
DOI：10.1016/j.matt.2020.07.029
https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.07.029
4. Angew：陰離子溶劑化重構助力高壓碳酸鹽電解質用于穩定的鋅/石墨電池
電網規模儲能迫切需要性價比高、壽命長、高倍率的蓄電池，以有效利用間歇性可再生能源。雙離子電池(DIB)以其高功率、高輸出電壓和環境友好的特點，通過將陰離子嵌入石墨正極，同時在負極上插入或沉積陽離子來儲存能量，引起了人們的廣泛興趣。碳酸乙酯（EMC）和碳酸二甲酯（DMC）等碳酸鹽溶劑因其粘度低、液體范圍寬、電化學穩定性較高而被廣泛應用于鋰離子電池(LIBs)中。理論上，常規碳酸鹽溶劑可以用于低成本，高壓Zn/石墨電池。然而，陰離子對碳酸鹽的親核攻擊會導致高電位下的氧化擊穿。因此設計可穩定鋅負極和石墨正極兼容的鋅電解質是實現高壓鋅/石墨電池化學的關鍵。
近日，中科院青島生物能源與過程研究所崔光磊研究員，趙井文副研究員報道了通過引入TMP以設計微觀非均相陰離子溶劑化網絡用于恢復碳酸鹽電解質固有的負極穩定性。改進后的電解質保證了2.80 V鋅/石墨電池的可逆運行。實驗和理論結果都解釋了溶劑化結構的變化：TFSI-陰離子優先被限制在溶劑化區域內，使得TFSI-配位EMC轉變為穩定的非配位EMC。該研究首次成功通過調節陰離子配位環境，來恢復碳酸鹽的(電)化學穩定性。
本文要點：
1）實驗結果顯示，改進電解質的電化學窗口提高了0.45 V，使2.80 V的鋅/石墨雙離子電池具有較長的循環壽命（1000次循環容量保持率為92%）。
2）此外，得益于電解質的高離子電導率和TFSI-嵌入石墨的主要贗電容行為，基于TMP-EMC溶劑的Zn/石墨電池的功率密度高達5.68 kW kg-1。
3）通過引入TMP，使得碳酸鹽電解質具有不可燃特性。進而使得鋅/石墨雙離子電池具有阻燃性。
Zheng Chen, et al, Anion solvation reconfiguration enables high-voltage carbonate electrolytes for stable Zn/graphite cells, Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI：10.1002/anie.202010423
https://doi.org/10.1002/anie.202010423
5. Angew：一種可實現質子電極穩定循環的非水H3PO4電解質
質子作為一種電荷載體，具有高功率、長壽命的特點，為電池系統提供了巨大的潛力。俄勒岡州立大學紀秀磊教授，阿貢國家實驗室陸俊教授報道了一種用于質子電池的非水H3PO4電解質，其有利于提高在水溶液中迅速喪失容量的電極材料的穩定循環性能。
本文要點：
1）選擇H3PO4作為電解質中的質子供體，然后通過將P2O5添加到98％H3PO4和MeCN的混合物（H3PO4/MeCN）中以形成無水電解質。
2）這種新型電解質具有與各種普魯士藍類似物的質子正極材料的優異相容性，包括CuFeTBA，MnFe-TBA，NiFe-TBA和Zn3[Fe(CN)6]2（ZnFe-PBA）以及MoO3負極。這些材料在H3PO4/MeCN無水電解質中具有穩定的循環性能。
這項工作揭示了質子電池中非水體系的設計和應用，并證明了其比常規水體系更具吸引力。
Yunkai Xu, et al, A Non-aqueous Proton Electrolyte Enables Stable Cycling of Proton Electrodes, Angew. Chem. Int. Ed. , 2020
DOI：10.1002/anie.202010554
https://doi.org/10.1002/anie.202010554
6. Angew：具有牢固的鎳-氮和氫鍵的二維金屬有機聚合物用于出色的鈉離子存儲
有機電極材料具有分子結構可調、比容量高、資源豐富、成本低等優點，已成為鈉離子電池（SIBs）研究的熱點。然而，有機電極材料的電導率低且結構穩定性差。
近日，南開大學李福軍教授報道了通過d-π雜化方法合成了金屬有機高分子Ni配位四氨基苯醌（Ni-TABQ），其聚合鏈通過氫鍵縫合，形成了一種強健的二維層狀結構。
本文要點：
1）通過簡單的濕化學反應合成Ni-TABQ，TABQ在室溫下與等摩爾的Ni2+在氨和二甲基亞砜(Dmso)溶液中反應。Ni-TABQ具有沿著高分子鏈和氫鍵方向的電子傳導和Na+擴散途徑。
2）以共軛苯甲酰基和亞胺作為Na+插入和提取的氧化還原中心，Ni-TABQ在100 mAg-1和8 Ag-1時分別具有~469.5 mAh g-1和345.4 mAh g-1的高容量。同時，高容量可持續100次循環，庫侖效率幾乎為100%。
3）優異的電化學性能歸功于Ni-N鍵和氫鍵形成的獨特的2D電子傳導和Na+擴散路徑。
Liubin Wang, et al, A two-dimensional metal-organic polymer enabled by robust nickel-nitrogen and hydrogen bonds for exceptional sodium-ion storage, Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI：10.1002/anie.202008726
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202008726
7. Angew綜述：分子印跡聚合物納米顆粒用于癌癥治療
南京大學劉震教授對分子印跡聚合物納米顆粒在多模態癌癥治療中的應用進展進行了綜述介紹。
本文要點：
1）分子印跡聚合物(MIPs)一種是人工合成的親和型材料。近年來，以MIPs為基礎的納米工程化藥物被證明可以有效地改善腫瘤治療效果，這也已成為一個快速發展的領域和未來的重要研究方向。由于MIPs具有獨特的性質和功能，因此基于MIPs的納米顆粒(nanoMIPs)不僅是目前用于癌癥治療的納米材料的有效替代品，而且有望彌補基于生物配體的納米藥物在免疫原性、穩定性、適用性和經濟性等方面的不足。
2）作者在文中綜述了用于癌癥治療的nanoMIPs的設計和制備方面的最新進展，并對利用MIPs的特點以合理設計和構建具有良好性能的腫瘤治療納米藥物相關研究進行了介紹，對其延長血液循環、實現主動性腫瘤靶向、藥物控釋和抗腫瘤效果等方面進行了總結和討論。
Shuxin Xu. et al. Molecularly Imprinted Polymer Nanoparticles: An Emerging Versatile Platform for Cancer Therapy. Angewandte Chemie International Edition. 2020
DOI: 10.1002/anie.202005309
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202005309
8. AM綜述：硫化物電解質用于鋰/硫化物全固態電池
全固態鋰電池（ASSLBs）具有安全性高、能量密度高、封裝簡單、工作溫度范圍寬等優點，被認為是下一代電化學儲能裝置。ASSLBs中的關鍵組件是固態電解質。在所有固體電解質中，硫化物電解質具有最高的離子電導率和與硫基正極良好的界面相容性。同時，硫化物電解質的離子電導率與市售有機液體電解質相當，甚至更高。然而，硫化物電解質的幾個關鍵問題仍有待解決，包括其電化學穩定窗口窄，電解質與電極之間的界面不穩定，以及電解質中鋰枝晶的形成。近日，馬里蘭大學王春生教授，中科院寧波材料所姚霞銀研究員綜述了新興的硫化物電解質及其制備方法。
本文要點：
1）作者首先總結了硫化物電解質的不同種類（Thio-LISICON、Li11?xM2?xP1+xS12 (M = Ge, Sn, Si)和Li6PS5X (X = Cl, Br, I)）和合成方法（室溫機械球磨、高溫固相反應和液相合成）。
2）作者重點介紹了塊狀固體電解質的臨界性質（電導率、電化學窗口、空氣穩定性）和界面性質（與電極的化學穩定性和電化學穩定性）。同時，總結了克服這些問題的有效途徑。
3）作者最后對硫化物基ASSLBs的未來發展進行了展望和建議。
Jinghua Wu, et al, Lithium/Sulfide All-Solid-State Batteries using Sulfide Electrolytes, Adv. Mater. 2020
DOI: 10.1002/adma.202000751
https://doi.org/10.1002/adma.202000751
9. AM: 順序電沉積策略制備具有雙功能催化活性結構的MoO3/Ni-NiO復合電催化劑
探索豐富而高效的電催化劑對于開發水電解系統的發展至關重要。將雙功能催化活性位點整合到一個多組分材料中有望大大提高全水分解性能。有鑒于此，天津大學胡文彬教授和韓曉鵬教授等人，通過一種新穎的順序電沉積策略，制備了非晶態的NiO納米片耦合超細的Ni和MoO3納米粒子（MoO3/Ni–NiO）催化劑。
本文要點：
1）合成的MoO3/Ni-NiO復合催化劑包含兩個異質結構（即，Ni–NiO和MoO3–NiO）。合成的MoO3/Ni-NiO復合材料具有優異的電催化性能，可分別催化析氫和析氧反應（HER/OER），催化析氫反應時在10 mA cm-2時僅需62 mV的低電勢，催化析氧反應時在100 mA cm-2時僅需347 mV的低電勢。
2）此外，MoO3/Ni-NiO復合催化劑可在1.55 V的低電池電壓下進行堿性全水分解，電流密度達到10 mA cm-2，并具有出色的催化耐久性，大大優于貴金屬催化劑和先前報道的許多材料。
3）實驗和理論研究共同表明，生成的Ni–NiO和MoO3–NiO異質結構顯著降低了能壘，并充當選擇性HER和OER的催化活性中心，從而協同促進了全水分解過程。
總之，該工作有助于從根本上理解異質結構相關的機理，為合理設計和定向構建用于各種催化過程的復合納米材料提供指導。
Xiaopeng Li et al. Sequential Electrodeposition of Bifunctional Catalytically Active Structures in MoO3/Ni–NiO Composite Electrocatalysts for Selective Hydrogen and Oxygen Evolution. Advanced Materials, 2020.
DOI: 10.1002/adma.202003414
https://doi.org/10.1002/adma.202003414
10. AM：熱烴-溶劑槽-模具涂層實現具有溫度相關聚集行為的高效有機太陽能電池
有機太陽能電池(OSCs)作為一種可持續能源的發展取得了突飛猛進的進展。然而，破紀錄的電池器件并沒有表現出與通過溶液處理的大規模生產的兼容性，特別是使用了鹵化的環境威脅性溶劑。近日，西安交通大學馬偉教授報道了采用基于碳氫化合物的溶劑加工的開槽芯片制造工藝實現高效和環境友好的OSCs。
本文要點：
1）采用使用鹵化（氯苯（CB））和烴類溶劑（1，2，4-三甲苯（TMB）和鄰二甲苯（o-XY））的滾轉工藝的高度兼容的縫模涂層來制備光活性薄膜。
2）控制溶液和襯底溫度可以使溶液中的聚集狀態和成膜過程中的動力學過程相似。
3）在高效的PM6：Y6共混物中，采用優化的不同溶劑的共混膜納米結構，表現出相似的形貌，對CB、TMB和o-XY溶劑的器件效率分別為15.2%、15.4%和15.6%。
4）該方法被成功地推廣到其他供體-受體組合中，因此具有良好的通用性。
該研究結果將優化聚集態和成膜動力學的方法與以環境友好的溶劑為溶劑，采用縫模涂覆的方法相結合，有望推動今后OSCs的規模化生產和高性能的發展。
Heng Zhao, et al, Hot Hydrocarbon-Solvent Slot-Die Coating Enables High-Efficiency Organic Solar Cells with Temperature-Dependent Aggregation Behavior, Adv. Mater. 2020
DOI: 10.1002/adma.202002302
https://doi.org/10.1002/adma.202002302
11. Small: 雙碳電池：材料和機理
各種碳納米材料正在被廣泛研究用于超級電容器、鋰離子電池以及混合能源存儲設備。雙碳電池（DCB），兩個電極均由功能化的碳材料組成，經過合理設計，能夠提供高能量/功率和穩定的循環。有鑒于此，南洋理工大學范紅金教授等人，綜述了石墨、石墨烯、硬碳和軟碳、活性炭及其衍生物等多種碳電極材料在DCBs中的電化學反應機理和儲能性能，還討論了碳電極和電解質之間的界面化學，最后介紹了DCB的進一步發展前景。
本文要點：
1）DCBs作為一種重要的下一代電化學儲能系統得到了廣泛的研究。與“搖椅”式鋰電池不同，DCB的工作機制基于兩個碳電極中的陰離子和陽離子的反應（因此，它屬于雙離子電池的一個子類別）。這大大簡化了電池的配置和電化學。例如，與傳統LIBs相比，DCB相對較高的工作電壓導致了更高的能量密度。更重要的是，無金屬電極的使用降低了成本和環境污染。
2）盡管前景廣闊，但與LIBs相比，DCBs的局限性和挑戰包括容量低、初始庫倫效率低、循環性能平庸。因此，迫切需要采用高密度碳材料、預鋰化和高負載電極以及適當的電解質。對于最常見的石墨，插入離子半徑較大的陰離子會導致石墨結構的剝離，從而導致容量迅速衰減。為了解決這個問題，一種可行的策略是通過引入無序區或摻雜離子來增加層間距離來改變石墨的結構。
3）盡管如此，新的碳材料，如HC和SC，在存儲大離子方面比石墨更好。硬碳的“紙牌屋”結構，具有小的石墨微晶和無定形區域，允許金屬離子的插層反應和吸附反應。基于吸附反應，AC也是一種流行的電極材料，具有導電性能好、比表面積大、成本低等優點。然而，容量低是AC面臨的問題。
Suhua Chen et al. Dual‐Carbon Batteries: Materials and Mechanism. Small, 2020.
DOI: 10.1002/smll.202002803
https://doi.org/10.1002/smll.202002803
