1. Science Advances：氣/水界面組裝的橡膠半導體納米膜用于全橡膠集成電子產品
具有高載流子遷移率的類橡膠可伸展半導體是構建具有機械柔軟性的柔性電子和電路的最重要也是最具挑戰性的材料，同時，對于許多新興應用而言，在微觀（材料）和宏觀（結構）水平上均具有可拉伸性。然而，這種柔性半導體的開發仍處于萌芽階段。近日，美國休斯頓大學余存江報道了一種高性能可伸縮半導體納米薄膜的簡易可擴展制造，以及全橡膠晶體管、集成電子器件和功能器件的開發。
本文要點：
1）基于空氣/水界面組裝策略，可將彈性半導體按比例縮放制造為獨立式二相復合納米膜，進而導致了聚(3-己基噻吩)（P3HT）分子的良好分子堆積和由此產生的高場效應載流子遷移率。同時，該二相復合半導體納米膜有利地提供了機械延伸性。
2）所制備的復合納米膜具有明顯的優點：i）高載流子遷移率(8.57 cm2 V-1 s-1)；ii）優異的機械延伸性，50%的載流子遷移率沒有明顯的衰減；iii）簡單、可縮放、可重復和低成本的制造流程。
3）研究人員開發出完全由彈性導體，半導體和電介質制成的彈性晶體管和集成電子器件。晶體管可拉伸至50％，且遷移率會適當降低。此外，已經實現了具有完全彈性的邏輯門，即使在施加50％的應變時也能保持其邏輯功能。同時，還開發了一種彈性智能皮膚，該皮膚具有基于5×5晶體管陣列的有源矩陣，具有多重時空映射功能。最后將開發的多功能彈性電子皮膚（E-skin）應用在機器人手上，以展示其作為有效醫療診斷設備的功能。
Ying-Shi Guan, et al, Air/water interfacial assembled rubbery semiconducting nanofilm for fully rubbery integrated electronics, Sci. Adv. 2020
DOI: 10.1126/sciadv.abb3656
http://advances.sciencemag.org/content/6/38/eabb3656
2. Science Advances：窄直徑碳納米管的水-離子滲透選擇性
通過模仿水通道蛋白的結構，碳納米管（CNT）孔具有極高的水傳輸速率，進而成為構建人造水通道和高性能膜的強大候選材料。最近，研究人員開發了一種CNT孔蛋白（CNTP）短片段，它可以自我插入到脂質雙層中，形成具有水通道蛋白功能和通道內單排水的AWCs。
有鑒于此，美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室Aleksandr Noy，Tuan Anh Pham報道了在優化的實驗條件下，測量了水和離子通過直徑0.8 nm的碳納米管多孔蛋白（CNTP）（嵌入在脂質膜中的碳納米管短片段）的滲透性。并使用基于熒光的檢測方法來避免光散射測量的常見偽像。這種方法能夠測定狹窄的CNT孔中水鹽滲透選擇性的準確值。
本文要點：
1）結果表明，CNTP除了作為快速的水轉運體外，對氯離子有很強的截留作用，總的通道水鹽滲透選擇性可與商品化的海水淡化膜相媲美。定溫運輸測量和MD模擬表明，進入CNTP通道的水受到了大約5.3 kcal/mol的低勢壘。這與典型的單排水傳輸的勢壘值一致。
研究結果表明了利用窄直徑碳納米管孔進行海水淡化的應用潛力，并指出了這些孔隙仍需要改進以實現其全部潛在價值。
Yuhao Li, et al, Water-ion permselectivity of narrow-diameter carbon nanotubes, Sci. Adv. 2020
DOI: 10.1126/sciadv.aba9966
http://advances.sciencemag.org/content/6/38/eaba9966
3. PNAS：氣相沉積非晶硒對光反應的多態性
提高表面遷移率對于在物理氣相沉積產生穩定的玻璃至關重要。研究發現，在非晶態硒(a-Se)中，當暴露在帶隙以上的光時，其表面結構和動力學都會發生改變。
近日，美國賓夕法尼亞大學Zahra Fakhraai報道了在一定范圍的基板溫度和沉積速率下，光對氣相沉積的a-Se玻璃的性能的影響。
本文要點：
1）研究發現，在白光照明下和在黑暗中的沉積都會導致玻璃具有熱和動力學穩定。與在黑暗中沉積的玻璃相比，白光下形成的穩定的a-Se玻璃具有較低的熱穩定性（通過較低的密度變化來衡量），但顯示出明顯改善的動力學穩定性（以較高的轉變起始溫度來衡量）。
2）光不僅會導致增強的遷移率滲透到表面深處，從而導致氣相沉積過程中的密度降低，而且還可以在表面形成更多的網狀結構，從而在更大的光學雙折射情況下實現動力學的穩定性。
3）研究人員發現在光沉積過程中形成的結構是一種在黑暗中無法通過液相淬火、老化或氣相沉積獲得的狀態，進而形成了一種獨特的非晶態固體。
Aixi Zhang, Yi Jin, Tianyi Liu, Richard B. Stephens, Zahra Fakhraai, Polyamorphism of vapor-deposited amorphous selenium in response to light, Proceedings of the National Academy of Sciences Sep 2020,
DOI: 10.1073/pnas.2009852117
https://www.pnas.org/content/early/2020/09/14/2009852117
4. Acc. Chem. Res.：壓力和沖擊下金屬有機骨架的機械化學
作為一種合成納米多孔材料，金屬有機骨架（MOF）最引人注目的是因為其優異的吸收液體和氣體的能力。它們被構造為“節點間隔物”納米結構材料：通過有機連接劑（通常包含羧酸根或咪唑基團）連接的金屬中心（離子或簇），形成晶體的，延伸的高度納米多孔結構。與傳統的多孔材料相比，MOF具有多種優勢：合理設計所需晶體結構的合成和晶體工程；實現了合成多功能性，并易于整合不同的化學官能團；使用輕質有機連接劑，可以提供以前無法通過常規材料（即沸石和多孔碳）獲得的超高表面積和孔隙率。因此，MOF具有廣闊的應用前景，例如氣體存儲，分離，催化，傳感和藥物輸送。
近日，美國伊利諾伊大學厄巴納?香檳分校Dana D. Dlott，Kenneth S. Suslick報道了MOF的機械化學及其沖擊波對其的影響。
本文要點：
1）作者對MOF在準靜態壓縮和高速沖擊產生的沖擊載荷下的復雜機械化學行為進行了一般性概述。在彈性變形期間，MOF經歷可逆的結構或相變。而MOF的塑性變形可導致機械化學作用，并可永久改變晶體結構，孔尺寸和構型以及化學鍵合。在塑性變形過程中誘導鍵重排所需的大量能量表明，MOF在減輕沖擊波方面具有獨特的潛力。
2）研究人員開發了一個平臺，用于評估MOF和其他粉末材料對沖擊波能量的衰減。使用臺式激光驅動的傳單板以高達2.0 km/s的速度撞擊MOF樣品。通過光子多普勒測速儀測量從MOF樣品中產生的沖擊波的壓力。通過測量不同厚度的MOF層的沖擊曲線，可以確定MOF層的沖擊壓力衰減。研究人員已經確定了納米孔坍塌引起的MOF中激波的兩波結構。恢復的受沖擊MOF的電子顯微照片顯示，受沖擊材料中有明顯的區域，對應于激波粉末壓實、納米孔坍塌和化學鍵破壞。
Xuan Zhou, et al, Mechanochemistry of Metal?Organic Frameworks under Pressure and Shock, Acc. Chem. Res., 2020
DOI：10.1021/acs.accounts.0c00396
https://dx.doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00396
5. Chem. Rev.綜述：用于電催化加氫的生物質衍生有機物的研究進展
生物質原料的電催化轉化可以在沒有能量來源和高位熱源的情況下，實現對分散的，能源匱乏的資源進行碳回收。而電催化加氫（ECH）則需要在低溫條件下，具有高選擇性、高效的電催化劑以產生增值化學燃料。為了有效地產生高能量密度的化學品和燃料，必須滿足兩個設計標準：i）通過ECH獲得高H：C比，以獲得高質量的燃料和混合物；ii）通過電化學脫羧/脫氧，降低目標分子中的O：C比，以提高燃料和化學品的穩定性。
近日，美國太平洋西北國家實驗室Roger Rousseau，Vassiliki-Alexandra Glezakou綜述了典型的生物質原料組成，電催化加氫(ECH)的選擇性和歸一化速率，并對三類重要的生物質含氧有機分子：有機酸、羰基和環取代基的電催化轉化進行了總結。
本文要點：
1）作者總結了反應器設計在目標含氧化合物的ECH中的作用，以及在這些過程中使用的電極材料。
2）作者總結了操作條件和反應環境變量在ECH中的作用，包括：(1)有機底物官能團對ECH活性的影響；(2)電極材料對活性和選擇性的影響；(3)反應條件（溫度、酸度/pH、溶劑、電場和電極電位）對各種有機底物ECH轉化率的影響。
3）作者指出了未來ECH的關鍵研究方向，包括：1）對反應動力學、提高速率、法拉第效率、選擇性和降低工作過電位的基本機理的理解；2）可抑制HER的無毒陰極電催化材料；3）探索多功能電催化劑，包括混合金屬/氧化物異質結和雙金屬合金、摻硼碳催化劑、新型介體和/或其他電化學方法，以減少更困難的底物，如羧酸、胺和醚；4）理論模型和工具對預測電催化轉化的活性和選擇性的重要性；5）改進反應器設計，陰極和陽極工藝的強化以實現更高的電流密度和整體性能的提高。
Sneha A. Akhade, et al, Electrocatalytic Hydrogenation of Biomass-Derived Organics: A Review, Chem. Rev., 2020
DOI：10.1021/acs.chemrev.0c00158
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.0c00158
6. Chem. Soc. Rev.綜述：MXene水凝膠的基本原理及應用
由于水凝膠在軟電子學、人機界面、傳感器、致動器和柔性儲能等方面的潛在應用，近年來引起了人們極大的興趣。當二維過渡金屬碳化物/氮化物（MXenes）被引入水凝膠體系中時，它們具有了令人印象深刻的親水性、金屬導電性、高縱橫比形貌和廣泛可調的性能，進而為設計具有可調特定應用性能的MXene基軟材料提供了令人興奮和通用的平臺。MXene水凝膠獨特的特性，在某些情況下，是由復雜的凝膠結構和凝膠機制決定，因此這需要在納米級進行深入的研究和工程設計。另一方面，將MXenes配制成水凝膠可以顯著提高MXenes的穩定性。此外，通過簡單的處理，可以獲得MXene水凝膠的衍生物，如氣凝膠，進一步擴大了它們的通用性。
近日，阿卜杜拉國王科技大學Husam N. Alshareef綜述了MXene水凝膠在擴展水凝膠和MXenes的應用范圍以及提高基于MXene的器件性能方面的巨大潛力。
本文要點：
1）作者闡明了各種含MXene的水凝膠體系的存在結構，以及它們的凝膠化機理和相互連接的驅動力。
2）作者總結了由于將MXenes集成到水凝膠中而產生的獨特特性，與單獨使用MXenes或水凝膠相比，MXenes基水凝膠在許多應用(能量儲存/收集、生物醫學、催化、電磁干擾屏蔽和傳感)中表現出更好的性能。
3）作者最后對MXene水凝膠及其衍生物的未來發展方向進行了展望。
Yi-Zhou Zhang, et al, MXene hydrogels: fundamentals and applications, Chem. Soc. Rev., 2020
DOI: 10.1039/d0cs00022a
https://doi.org/10.1039/d0cs00022a
7. Nature Commun.: 當多孔籠狀結構應用于3D打印
3D打印已成為一種自下而上制備先進功能性材料的熱門技術之一，其應用范圍十分廣泛，涵蓋從金屬、陶瓷到生物組織器官的各個領域。近年來，將3D打印技術和納米材料的融合為創造具有多尺度結構和多功能的先進材料提供了一個新的研究思路。然而，大多數納米顆粒都是由致密的材料組成，針對具有固有孔隙率的納米顆粒的3D打印研究較少。有鑒于此，康乃爾大學Ulrich Wiesner教授和Tobias Hanrath教授等將超小的（約10nm）二氧化硅納米籠與數字光處理技術相結合，直接3D打印具有任意形狀、內部結構可調和高比表面積的多孔零件。為3D打印技術帶來了新的研究思路，同時也大大拓展了3D打印材料的應用范圍。
本文要點：
1）將10nm左右的二氧化硅納米籠應用于3D打印，可以獲得具有任意形狀、內部結構可調和高比表面積的多孔零件。
2）由于二氧化硅納米籠表面的功能性修飾改造，可以定制各種具有相應性能的功能性材料，拓展其應用范圍。
3）利用納米籠的內部孔隙，提出了一種內部打印策略，用于在主體內局部沉積客體材料，從而實現復雜的三維材料設計。
Aubert, T., Huang, J., Ma, K. et al. Porous cage-derived nanomaterial inks for direct and internal three-dimensional printing. Nat Commun 11, 4695 (2020).
DOI: 10.1038/s41467-020-18495-5
https://doi.org/10.1038/s41467-020-18495-5
8. EES綜述：新興的析氫電催化劑家族—金屬氧化物材料
電化學水分解制氫是一種很有前途的可持續儲能技術，但其推廣應用在很大程度上依賴于高性能、高性價比析氫反應(HER)電催化劑的開發。金屬氧化物是一類重要的功能材料，具有不同的組成和結構，一般來說，其對水分解制氫沒有活性。近年來（主要是從2015年開始），不斷的研究突破和重大進展使工程金屬氧化物成為電催化水分解制氫有前途的候選材料。近日，澳大利亞莫納什大學王煥廷教授綜述了用于HER的金屬氧化物基電催化劑的最新研究進展。
本文要點：
1）作者首先簡要概述了HER的一些關鍵的基本概念，如機理、計算活性描述符和用于評價HER催化性能的實驗參數。
2）作者總結了目前所報道的各種基于金屬氧化物的HER電催化劑，包括單一過渡金屬氧化物、尖晶石氧化物、鈣鈦礦氧化物、金屬(氧)氫氧化物、特殊結構的金屬氧化物和含氧化物的雜化電催化劑，重點總結了提高性能和性能-活性相關性的電催化劑設計策略。
3）作者最后對用于HER的金屬氧化物基電催化劑的未來發展機遇進行了展望。
Yinlong Zhu, et al, Metal Oxide-Based Materials as an Emerging Family of Hydrogen Evolution Electrocatalysts, Energy Environ. Sci., 2020
DOI: 10.1039/D0EE02485F
https://doi.org/10.1039/d0EE02485F
9. EES：表面修飾促進鈣鈦礦氧化物在堿性溶液中的析氫動力學
ABO3±δ鈣鈦礦是一類重要的無機化合物，具有多種物理、化學和電化學性質，通常被認為是陽極析氧反應（OER）的活性電催化劑。然而，陰極析氫反應（HER）性能較差，限制了其在構建穩定的氧化物基堿電解槽制氫方面的應用潛力。近日，中科院上硅所王家成研究員，黃富強研究員，Jian Huang報道了通過與Ru陽離子進行表面離子交換和鈦摻雜RuO2（TRO）納米顆粒的成核生長可以有效地修飾鈣鈦礦氧化物(K0.469La0.531)TiO3（KLTO），從而形成復合氧化物型堿性HER電催化劑。
本文要點：
1）結果表明，與可逆氫電極(RHE)相比，TRO/RKLTO電催化劑具有顯著的析氫活性和較低的過電位（η10=20 mV），。在1 M KOH中過電位為 0.05V時，具有高質量活度（320 A gRu-1）以及價格活性（39 A dollar-1），超過其他最先進的氧化物電催化劑，甚至優于商用RuO2和Pt/C。
2）理論和實驗研究表明，表面TRO納米顆粒與Ru摻雜的KLTO（RKLTO）底物共存協同增強了堿性HER動力學。同時，在RuO2晶格中摻入Ti可以顯著降低水的解離勢壘，促進Volmer過程。而Ru在KLTO襯底上的表面摻雜可以調節和優化氫吸附自由能。
該策略為設計與能量轉換和儲能裝置相關的氧化物基電催化劑提供了一種新的思路。
Chun Hu, et al, Surface Decoration Accelerates Hydrogen Evolution Kinetics of Perovskite Oxide in Alkaline Solution, Energy Environ. Sci., 2020
DOI: 10.1039/D0EE01598A
https://doi.org/10.1039/d0EE01598A
10. EES：無機固態電解質界面工程用于高性能鋰金屬電池
傳統的有機液體電解液的高流動性和易燃性使得目前使用的商用鋰電池容易受到潛在的安全隱患和電池過早失效的影響。用無機固態電解質代替液體電解質，再加上鋰金屬負極，被認為是高安全性和高能量密度的下一代儲能技術的理想圣杯。然而，盡管已經發現幾種固體電解質具有極高的離子導電性，但其與電極/電解質界面不良的相關問題成為制約其發展的關鍵因素。
近日，山東大學尹龍衛教授, Zhaoqiang Li，張志薇實驗師報道了根據目前無機固體電解質與電極材料界面化學的基本認識、面臨的挑戰和機遇，提出了界面工程。
本文要點：
1）作者首先重點研究了高性能電池的界面結構特征和機理，指出界面相容性、穩定性和枝晶問題是實現高性能電池的主要障礙，分別對界面接觸/潤濕性、界面反應頻繁、界面Li+剝離/電鍍過程不充分以及Li樹枝晶形成/擴展機制進行了總結。
2）作者接下來系統地綜述了改善電極/電解質界面的研究現狀和發展趨勢，包括整體負極、電解質、正極的成分優化和結構設計，以及它們之間的界面工程設計。
3）作者最后提出了界面化學的幾個進展應用和未來的研究方向，旨在為與可應用的固態鋰金屬電池集成相關的界面工程提供一個全面而有啟發性的概述。
Xianguang Miao, et al, Interface Engineering on Inorganic Solid State Electrolytes for High Performance Lithium Metal Batteries, Energy Environ. Sci., 2020
DOI: 10.1039/D0EE01435D
https://doi.org/10.1039/D0EE01435D
11. AM：緩沖工程用于單片有機/膠體量子點混合串聯太陽能電池
結合溶液處理的膠體量子點（CQD）和有機分子的單片集成混合串聯太陽能電池（TSC）是一種很有前途的設備架構，能夠補充對可見光的吸收。但是，有/CQD混合TSC的性能尚未超過單結CQD太陽能電池的性能。
近日，加拿大多倫多大學Edward H. Sargent，韓國浦項科技大學Taiho Park報道了通過使用由濺射的ZnO(s-ZnO)/ZnO納米顆粒（ZnO NPs）組成的堆疊結構作為互連層（ICL）來防止丁胺（BTA）滲透到OPV層中，從而成功地修改了反向結構。
本文要點：
1）通過引入s-ZnO/ZnO NPs堆疊層，有機前電池在CQD后電池制造后仍保持其特性。對于有機前電池，使用了中帶隙（Eg）聚合物供體（PTB7-Th）和超窄Eg非富勒烯受體（IEICO-4F），因此可有效吸收CQD后電池顯示低光的光吸收系數。
2）結果顯示，改進后的反向架構可實現15.2 mA cm-2的短路電流密度（JSC），這是目前CQD TSC中是最高值，以及基于單片基于PbS-CQD的混合TSC的最高PCE值（13.7％）。此外，混合TSC在沒有封裝的環境空氣中存儲3000小時后仍保留了其初始PCE的84.4％。
Hong Il Kim, et al, Monolithic Organic/Colloidal Quantum Dot Hybrid Tandem Solar Cells via Buffer Engineering, Adv. Mater. 2020
DOI: 10.1002/adma.202004657
https://doi.org/10.1002/adma.202004657
12. AM：多峰發光Yb3+/Er3+/Bi3+摻雜的鈣鈦礦單晶用于X射線檢測和防偽
防偽技術與信息和數據安全相關，是近年來的研究熱點，多峰發光材料是用于防偽技術的好的候選者。然而，獲得具有高熱穩定性和耐濕性的穩健的多峰發光材料是一個巨大的挑戰。通常，多峰發光通常是通過上轉換和下轉換發光的組合來實現的，其僅在有限范圍內響應電磁波。近日，南開大學Yaping Du，香港理工大學Bolong Huang等報道了Yb3+/Er3+/Bi3+共摻雜的Cs2Ag0.6Na0.4InCl6鈣鈦礦材料，其是高效的多峰發光材料。
本文要點：
1）除了紫外線和近紅外激光（980 nm）的激發之外，該工作還將多峰發光擴展到了X射線的激發。
2）除了多的激發源之外，該材料還具有出色的發光性能，其X射線檢測極限可達到nGy s-1的水平，表明該材料進一步用作防偽領域無色顏料的巨大潛力。
3）更重要的是，所獲得的雙鈣鈦礦在高達400℃的溫度和潮濕條件下具有高穩定性。
該工作報道的這種集成的多功能發光材料為多功能光學材料和設備的開發提供了新的定向解決方案。
Zhichao Zeng, et al. Multimodal Luminescent Yb3+/Er3+/Bi3+‐Doped Perovskite Single Crystals for X‐ray Detection and Anti‐Counterfeiting. Adv. Mater., 2020
DOI: 10.1002/adma.201904506
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202004506
