1. Nature Electronics：基于超離子碘化銀的二維半導(dǎo)體可逆固態(tài)摻雜的可編程器件
二維(2D)半導(dǎo)體對(duì)具有原子薄溝道的電子器件很有吸引力。然而，由于原子薄晶格中有限的物理空間，通過(guò)摻入雜質(zhì)來(lái)控制2D材料的電子性質(zhì)，存在極大的困難。近日，加州大學(xué)洛杉磯分校黃昱教授，段鑲鋒教授報(bào)道了一種固態(tài)離子摻雜方法以定制2D半導(dǎo)體中的載流子類型，并成功開(kāi)發(fā)了可編程器件。該策略利用碘化銀中的超離子相變來(lái)誘導(dǎo)可切換的離子摻雜。1）研究人員構(gòu)建了幾層二硒化鎢（WSe2）器件，可以通過(guò)在超離子相變溫度以上可控地極化范德華集成碘化銀，將其可逆地轉(zhuǎn)換為具有可重配置載流子類型的晶體管和具有可轉(zhuǎn)換極性的二極管。2）研究人員還通過(guò)對(duì)相同的晶體管進(jìn)行集成和編程來(lái)構(gòu)造互補(bǔ)邏輯門，并證明了編程的功能可以通過(guò)外部觸發(fā)器(溫度或紫外線照射)來(lái)擦除，以開(kāi)發(fā)電子安全所需的臨時(shí)和可擦除的電子設(shè)備。
Lee, S., Lin, Z., Huang, J. et al. Programmable devices based on reversible solid-state doping of two-dimensional semiconductors with superionic silver iodide. Nat Electron (2020)DOI：10.1038/s41928-020-00472-xhttps://doi.org/10.1038/s41928-020-00472-x
2. Nature Catalysis綜述：電催化和光催化CO2還原中的局部化學(xué)環(huán)境效應(yīng)的研究進(jìn)展
近年來(lái)，在電催化和光催化中對(duì)界面CO2還原反應(yīng)（CO2RR）的總體認(rèn)識(shí)已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，但在分子水平上局部化學(xué)環(huán)境及其對(duì)催化界面的影響仍然很難捉摸。有鑒于此，英國(guó)劍橋大學(xué)Erwin Reisner綜述了在非均相/非均相電催化和光催化CO2RR中改善局部化學(xué)環(huán)境的研究進(jìn)展。1）作者首先概述了CO2RR中的局部化學(xué)環(huán)境效應(yīng)，即影響界面CO2RR的催化位置附近的多種物理化學(xué)效應(yīng)。首先總結(jié)了通過(guò)調(diào)節(jié)勢(shì)能格局來(lái)區(qū)分導(dǎo)致本征催化活性改變的效應(yīng)；其次，CO2、H+/OH-、CO32-、HCO3-、H2CO3、反離子和水等溶液組分的局部濃度（LC）受到多種影響，從而影響CO2RR和HER。2）通過(guò)表面的相互作用可以強(qiáng)烈影響催化劑的位置。作者強(qiáng)調(diào)了吸附物種以及能夠通過(guò)非共價(jià)相互作用調(diào)節(jié)催化作用的表面結(jié)合分子的作用。此外，載體材料影響著催化中心的局部化學(xué)環(huán)境，在多相催化和分子催化中都起著重要的作用。3）固液界面表面吸附物種的環(huán)境不僅受表面效應(yīng)的影響，還受溶液與離子以及與CO2和H2O的相互作用的影響。溶解物種可以是無(wú)機(jī)的(例如，堿性陽(yáng)離子、磷酸陰離子)，也可以是有機(jī)離子液體（Ils）或表面活性劑。4）作者總結(jié)了三維電極材料界面如何通過(guò)形成擴(kuò)散梯度來(lái)增加復(fù)雜性，這可能會(huì)影響局部堿度和CO2RR選擇性（LC-diff）。此外，聚合物和MOF能夠顯著改變催化點(diǎn)（LC-reg）附近溶液組分的濃度，同時(shí)，其官能團(tuán)可以通過(guò)非共價(jià)（去）穩(wěn)定（NCI-im）與催化位點(diǎn)相互作用。5）作者最后展望了下一代電催化和光催化CO2RR未來(lái)的研究方向。
Wagner, A., Sahm, C.D. & Reisner, E. Towards molecular understanding of local chemical environment effects in electro- and photocatalytic CO2 reduction. Nat Catal (2020)DOI：10.1038/s41929-020-00512-xhttps://doi.org/10.1038/s41929-020-00512-x
3. Nature Communications：動(dòng)態(tài)非共價(jià)砜-砜鍵均聚物自組裝聚丙砜水凝膠
多肽和DNA等天然生物分子可以動(dòng)態(tài)地自組織成不同的層次結(jié)構(gòu)。盡管使用合成系統(tǒng)模擬這種均聚物自組裝仍然是有限的，但將有利于自適應(yīng)生物/納米材料的設(shè)計(jì)。近日，美國(guó)西北大學(xué)Evan Alexander Scott報(bào)道了一種通過(guò)動(dòng)態(tài)非共價(jià)砜-砜鍵組裝的單組分均聚物體系聚丙砜（PPSU）。1）研究人員使用非典型的高濃度H2O2成功地合成了PPSU20。PPSU的化學(xué)結(jié)構(gòu)是由帶正電荷的主干和帶負(fù)電荷的懸空氧原子組成，氧原子之間的靜電排斥預(yù)計(jì)會(huì)導(dǎo)致弱的鏈間和鏈內(nèi)締合。2）該自組裝由動(dòng)態(tài)的對(duì)溶劑極性敏感的非共價(jià)砜-砜鍵引導(dǎo)。水化過(guò)程由二甲基亞砜(DMSO)等低極性水溶性溶劑中水含量的逐步增加來(lái)確定，其控制著均聚物組裝成球狀、泡狀或圓柱狀的結(jié)晶骨架或均勻的納米結(jié)構(gòu)水凝膠。3）PPSU網(wǎng)絡(luò)對(duì)多種有機(jī)溶質(zhì)具有很高的親和力，類似于高溫溶劑二甲基砜。利用這一能力，能夠以近100%的效率封裝各種親水分子，包括經(jīng)常難以裝載的蛋白質(zhì)和DNA等大型生物分子。這些結(jié)果表明，PPSU均聚物之間的非共價(jià)砜-砜鏈間和鏈內(nèi)成鍵呈現(xiàn)出一種仿生天然生物聚合物的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)合成體系。因此可以作為一個(gè)多用途的超分子化學(xué)平臺(tái)，有望在生物醫(yī)學(xué)等需要有效分子封裝的領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
Du, F., Qiao, B., Nguyen, T.D. et al. Homopolymer self-assembly of poly(propylene sulfone) hydrogels via dynamic noncovalent sulfone–sulfone bonding. Nat Commun 11, 4896 (2020)DOI：10.1038/s41467-020-18657-5https://doi.org/10.1038/s41467-020-18657-5
4. Nature Communications：超薄CdS納米片用于可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)生物質(zhì)原料制氨基酸
從可再生資源中化學(xué)合成氨基酸是目前基于發(fā)酵的工藝的一條替代路線。近日，新加坡國(guó)立大學(xué)顏寧教授，蘇州大學(xué)路建美教授，廈門大學(xué)王帥教授報(bào)道了一種超薄CdS納米片狀催化劑，用于光催化可見(jiàn)光照射下由生物質(zhì)衍生的α-羥基酸合成氨基酸，與商品CdS和其他形貌的CdS相比，表現(xiàn)出顯著的活性(10.5 mmol g-1 h-1，丙氨酸)。1）機(jī)理研究表明，羥基酸中的羥基以酮酸為中間體，通過(guò)電子-空穴耦合機(jī)制活化為胺基。原位ESR實(shí)驗(yàn)和密度泛函理論（DFT）計(jì)算表明，氧自由基中間體在超薄CdS納米片上優(yōu)先形成，降低了氨基酸的形成勢(shì)壘，導(dǎo)致活性提高。2）當(dāng)Cα-H鍵離解能低于90 kcal mol-1時(shí)，該催化體系能夠由相應(yīng)的羥基酸制備一定范圍的α-氨基酸。有趣的是，最有效的CdS納米片催化劑表現(xiàn)出低的光電流密度和大的弧半徑，這通常被認(rèn)為是不利于催化活性的，突顯了光催化領(lǐng)域的共識(shí)可能不適用于揭示或設(shè)計(jì)復(fù)雜的生物原料光催化轉(zhuǎn)化為氨基酸等精細(xì)化學(xué)品的過(guò)程。3）研究人員利用該策略制備了許多氨基酸，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了葡萄糖一鍋光催化轉(zhuǎn)化為丙氨酸。本工作為生物質(zhì)原料在溫和條件下合成氨基酸提供了一種有效的催化體系。
Song, S., Qu, J., Han, P. et al. Visible-light-driven amino acids production from biomass-based feedstocks over ultrathin CdS nanosheets. Nat Commun 11, 4899 (2020)DOI：10.1038/s41467-020-18532-3https://doi.org/10.1038/s41467-020-18532-3
5. Acc. Chem. Res.綜述：光活化烯烴復(fù)分解反應(yīng)催化劑的開(kāi)發(fā)、合成及應(yīng)用
調(diào)節(jié)和改善催化劑性能的最重要方法是圍繞中心金屬原子的配體殼的精細(xì)交換。與其他有機(jī)金屬催化的反應(yīng)相比，其對(duì)于于釕催化的烯烴復(fù)分解反應(yīng)更有效。實(shí)際上，早在十年前，研究人員就設(shè)計(jì)了在螯合的釕亞芐基釕中簡(jiǎn)單地將氧原子交換為硫原子，從而獲得極其穩(wěn)定的光活性催化劑。近日，以色列本·古里安大學(xué)N. Gabriel Lemcoff綜述了課題組在利用光作為誘導(dǎo)劑對(duì)失活烯烴復(fù)分解反應(yīng)催化劑進(jìn)行光活化的研究進(jìn)展。1）通過(guò)深入研究二氯亞芐烯性質(zhì)，為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)新型高效的光活化烯烴復(fù)分解催化劑和催化顯色正交合成方案開(kāi)辟了道路。在此基礎(chǔ)上，不斷尋求可破壞配體-金屬鍵以加速異構(gòu)化過(guò)程以產(chǎn)生活性預(yù)催化劑的方法。作者概述了最初的熱活化實(shí)驗(yàn)，以及它們是如何光活化硫螯合芐叉系列催化劑。2）研究人員利用可解離硫?釕鍵的具有特定波長(zhǎng)的光，進(jìn)而能夠開(kāi)發(fā)非交換催化顯色正交過(guò)程，并將其他光化學(xué)反應(yīng)與光誘導(dǎo)的烯烴復(fù)分解反應(yīng)相結(jié)合，包括使用外部光吸收分子作為“防曬劑”來(lái)獲得新的選擇性。此外，改變配體球體，包括N-雜環(huán)卡賓(NHC)配體的修飾和環(huán)烷基氨基卡賓(CAAC)配體的引入，可以產(chǎn)生更有效的光誘導(dǎo)活性和特殊的化學(xué)選擇性。3）研究人員使用富含電子的亞砜和更突出的亞磷酸鹽作為誘導(dǎo)潛伏期的試劑，擴(kuò)展目前可用于激活催化劑的光色，進(jìn)一步拓寬了光誘導(dǎo)烯烴復(fù)分解反應(yīng)的光譜，以用于立體光刻和3D打印堅(jiān)固的復(fù)分解衍生聚合物等應(yīng)用。
Or Eivgi, et al, Light-Activated Olefin Metathesis: Catalyst Development, Synthesis, and Applications, Acc. Chem. Res., 2020DOI：10.1021/acs.accounts.0c00495https://dx.doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00495
6. Acc. Chem. Res.綜述：自組裝仿生納米復(fù)合材料
仿生材料工程可用于從潤(rùn)濕行為到光學(xué)和機(jī)械材料的許多科學(xué)領(lǐng)域的先進(jìn)功能材料的設(shè)計(jì)。生物機(jī)械材料特別具有啟發(fā)性，其在室溫下從有限的一組構(gòu)筑材料中組裝并生長(zhǎng)在水中，并具有剛度，強(qiáng)度和韌性以及輕巧性的獨(dú)特組合。例如，木材，珍珠層，甲殼類表皮和蜘蛛絲等一些天然材料。其中成分的精準(zhǔn)排列和平衡的分子能量耗散機(jī)制可以克服單個(gè)成分的不足，并導(dǎo)致材料具有超越添加劑的優(yōu)異協(xié)同性能。它們構(gòu)成了未來(lái)結(jié)構(gòu)材料工程關(guān)于成型以及屬性方面的范式，即使用可持續(xù)的建筑構(gòu)件和節(jié)能途徑，以及在實(shí)現(xiàn)新的高性能和高性能材料種類，以及在可移動(dòng)技術(shù)中提高能源效率所需的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。有鑒于此，德國(guó)弗萊堡大學(xué)Andreas Walther總結(jié)了過(guò)去十年中，課題組在設(shè)計(jì)具有機(jī)械高性能結(jié)構(gòu)以及新型多功能性的自組裝仿生材料方面的研究進(jìn)展。1）作者首先概述了仿生納米復(fù)合材料的定義及其在其中的自組裝，然后進(jìn)行深入的討論，以闡明機(jī)械性能和合理設(shè)計(jì)以提高機(jī)械性能。特別強(qiáng)調(diào)了在高比例增強(qiáng)上形成的材料，以及使用自組裝來(lái)構(gòu)建有序結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)功能聚合物，并詳細(xì)闡明了如何根據(jù)熱機(jī)械性能和犧牲性超分子鍵設(shè)計(jì)軟聚合物相。2）作者專注于納米級(jí)增強(qiáng)材料，例如納米粘土和納米纖維素，它們會(huì)導(dǎo)致高含量的內(nèi)部界面和插層的聚合物層，這些層會(huì)經(jīng)歷納米約束。這兩個(gè)方面都對(duì)使用精密聚合物合成的軟相大分子設(shè)計(jì)提出了基本挑戰(zhàn)。在這些設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)展了自適應(yīng)生物啟發(fā)納米復(fù)合材料的概念，其特性可以通過(guò)分子定義的光觸發(fā)從外部切換。3）作者最后討論了如何在生物啟發(fā)的納米復(fù)合材料設(shè)計(jì)策略的基礎(chǔ)上，獲得新型的功能特性，特別是柔性和透明的氣體阻隔材料或防火材料。此外，展示了新型的自組裝光子材料，甚至可以演化成自組裝激光器，從而將機(jī)械納米復(fù)合材料設(shè)計(jì)的概念轉(zhuǎn)移到其他功能上。
Francisco Lossada, et al, Self-Assembled Bioinspired Nanocomposites, Acc. Chem. Res., 2020DOI：10.1021/acs.accounts.0c00448https://dx.doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00448
7. PNAS：疏水納米孔中受限液體的自發(fā)流出效率
納米多孔顆粒在非潤(rùn)濕液體中的懸浮為超流體、傳感和能量轉(zhuǎn)換的不足提供了獨(dú)特的解決方案，但為了系統(tǒng)的可重用性，浸入的液體不完全流出納米孔，這對(duì)納米孔的懸浮提出了挑戰(zhàn)。近日，美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)Baoxing Xu，密歇根州立大學(xué)Weiyi Lu報(bào)道了通過(guò)系統(tǒng)地研究納米孔壁表面和浸入的液體溶液的表面處理，提出了調(diào)節(jié)液體自發(fā)連續(xù)流出疏水納米孔的基本約束機(jī)制。1）全尺寸分子動(dòng)力學(xué)模擬表明，納米孔壁表面接枝的硅鏈促進(jìn)了液體分子的疏水約束，促進(jìn)了分子外流；而離子的引入則削弱了疏水約束，堵塞了分子外流。2）對(duì)一系列納米孔/非潤(rùn)濕液體材料體系進(jìn)行了一步和多步準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了納米孔/非潤(rùn)濕液體材料體系的流出機(jī)理，與模擬結(jié)果吻合較好。這項(xiàng)研究提供了對(duì)受限液體從疏水納米孔中流出的基本理解，對(duì)于設(shè)計(jì)具有可靠和健壯可重用性的新興納米孔-液體功能系統(tǒng)具有潛在的幫助。
Yuan Gao, et al, Spontaneous outflow efficiency of confined liquid in hydrophobic nanopores, PNAS, 2020DOI：10.1073/pnas.2009310117www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2009310117
8. Chem：異金屬鈦有機(jī)骨架雙金屬催化劑用于神經(jīng)毒劑模擬物的協(xié)同無(wú)緩沖水解
混合金屬或異金屬金屬有機(jī)骨架（MOFs）作為一種制備化學(xué)和功能復(fù)雜性不斷增加的材料的途徑正變得越來(lái)越重要。Ti(IV)與其他過(guò)渡金屬的結(jié)合可以很好地控制金屬在骨架上的分布，是制備功能可調(diào)材料的有效工具。這條路線可以將這種天然豐富的金屬生成的骨架的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)：優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，低毒性或光活性，以及協(xié)同作用，以提高催化性能。有鑒于此，西班牙巴倫西亞大學(xué)Carlos Martí-Gastaldo報(bào)道了一類異金屬鈦骨架MUV-101(M)，通過(guò)探索它們對(duì)一種類似沙林毒氣的神經(jīng)毒劑的降解活性，展示了在多相催化中控制金屬跨骨架分布的優(yōu)勢(shì)。1）MUV-101雜金屬[TiM2(μ3-O)(L)2X3]（M=Mg，F(xiàn)e，Co，Ni；L=苯-1，3，5-三羧酸鹽；X=H2O，OH-，O2-）的合成。在N，N-二甲基甲酰胺（DMF）和乙酸（AcOH）的混合物中，異丙醇鈦(IV)與苯-1，3，5-三羧酸和相應(yīng)的氯化物金屬鹽在120 ℃下進(jìn)行反應(yīng)。48 h后，離心分離得到的微晶材料，用大量的DMF和甲醇（MeOH）進(jìn)行洗滌，然后在減壓下干燥。這種一步合成方法可以很容易地?cái)U(kuò)大到更大體積的容器，每個(gè)反應(yīng)批次可以生產(chǎn)接近1 g的材料。此外，使用更高的溫度可以形成在65 ℃下無(wú)法獲得的純MUV-101(Fe)相。2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，純MUV-101(Fe)在水和非緩沖條件下對(duì)沙林氣體模擬物DIFP(氟磷酸二異丙酯)的降解表現(xiàn)出良好的催化活性。此外，模擬結(jié)果表明，MUV-101(Fe)的活性是由于Ti(IV)Lewis酸和Fe(III)-OH Br¨nsted堿位的協(xié)同作用所致，這是一種模仿雙金屬PAP酶的協(xié)同機(jī)制。這是異金屬M(fèi)OF中雙金屬TS的第一個(gè)案例，使得人們能夠清楚地了解金屬組合所起的單獨(dú)作用以及它們之間的協(xié)同作用。
Castells-Gil et al., Heterometallic Titanium-Organic Frameworks as Dual-Metal Catalysts for Synergistic Non-buffered Hydrolysis of Nerve Agent Simulants, Chem (2020)DOI：10.1016/j.chempr.2020.09.002https://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.09.002
9. Nano Letters：借助AIE光敏劑工程化活線粒體協(xié)同消融癌細(xì)胞
光動(dòng)力療法(PDT)在腫瘤治療中的應(yīng)用研究越來(lái)越多，目前已發(fā)現(xiàn)一些限制PDT治療效果的因素。以Bcl-2蛋白為例，其在癌細(xì)胞中的過(guò)表達(dá)可增強(qiáng)細(xì)胞的抗氧化和抗凋亡能力，從而使PDT在腫瘤細(xì)胞治療中的效果降低。為了解決這個(gè)問(wèn)題，新加坡國(guó)立大學(xué)劉斌等人開(kāi)發(fā)了一種工程化的生命系統(tǒng)，通過(guò)將聚集誘導(dǎo)發(fā)射光敏劑(AIE PS)和生物活性線粒體(Mito-AIEgen-lipid)整合以增強(qiáng)PDT。1）AIE PS工程線粒體不僅可以將癌細(xì)胞的能量代謝由有氧糖酵解轉(zhuǎn)變?yōu)檎５难趸姿峄瑥亩种颇[瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)，而且可以激活凋亡途徑，降低抗凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá)。2）這種以細(xì)胞器為基礎(chǔ)的特殊生命系統(tǒng)通過(guò)將合成的有機(jī)小分子與生物成分的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，有望提高PDT的治療效率。
Jingjing Liu, et al. Engineering Living Mitochondria with AIE Photosensitizer for Synergistic Cancer Cell Ablation. Nano Lett., 2020.DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c02778https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c02778
10. AM：基于2D材料的憶阻器作為神經(jīng)形態(tài)電子的人工突觸
憶阻器（memristor）是記憶和電阻的復(fù)合詞，近年來(lái)已成為大腦啟發(fā)式神經(jīng)形態(tài)計(jì)算的最重要電子組件之一。該設(shè)備能夠通過(guò)記憶先前的電輸入歷史來(lái)控制多種狀態(tài)下的電阻，從而使其能夠模仿人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的生物突觸。在許多憶阻材料候選材料中，包括金屬氧化物、有機(jī)材料和低維納米材料，二維層狀材料因其出色的物理性能和電可調(diào)諧性，低功率轉(zhuǎn)換能力以及異質(zhì)集成兼容性而被廣泛研究。因此，據(jù)報(bào)道，關(guān)于基于二維材料的憶阻器的大量實(shí)驗(yàn)演示顯示了其獨(dú)特的憶阻特性和新穎的突觸功能，這與傳統(tǒng)的基于本體材料的系統(tǒng)不同。1）高麗大學(xué)Chul‐Ho Lee等人在本文概述了基于二維材料的憶阻器的結(jié)構(gòu)、機(jī)理和憶阻特性的最新進(jìn)展。此外，總結(jié)了調(diào)節(jié)和增強(qiáng)基于二維憶阻器的人工突觸的新型突觸功能的新策略。最后，作為一個(gè)前瞻性的觀點(diǎn)，還討論了這些新興材料對(duì)未來(lái)神經(jīng)形態(tài)電子學(xué)的潛力和挑戰(zhàn)。
Huh, W., et al., Memristors Based on 2D Materials as an Artificial Synapse for Neuromorphic Electronics. Adv. Mater. 2020, 2002092.https://doi.org/10.1002/adma.202002092
11. AEM綜述：分子動(dòng)力學(xué)模擬在優(yōu)化鋰金屬電池性能中的應(yīng)用前景
鋰金屬電池以其較高的理論容量和較低的電化學(xué)電位在電動(dòng)汽車領(lǐng)域受到越來(lái)越多的關(guān)注。但其固有的缺點(diǎn)是不可控的鋰枝晶生長(zhǎng)，高化學(xué)活性以及體積變化大等嚴(yán)重阻礙了鋰金屬負(fù)極的大規(guī)模應(yīng)用。近年來(lái)，研究人員已經(jīng)使用各種計(jì)算研究來(lái)提高實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果的合理化。有鑒于此，蘇州大學(xué)晏成林教授，錢濤，Haoqing Ji綜述了鋰金屬電池中關(guān)于分子動(dòng)力學(xué)模擬的研究進(jìn)展。1）作者從Li+在電解液中的擴(kuò)散和溶劑化結(jié)構(gòu)、電極/電解液界面上Li+的形成和擴(kuò)散以及不同條件下的Li沉積行為三個(gè)方面總結(jié)了不同類型的多尺度模型。2）總結(jié)了LMB中的模擬方法，以加深對(duì)電解質(zhì)配方的優(yōu)化、SEI形成的機(jī)理理解和模型以及Li沉積行為的深入了解。3）作者最后對(duì)分子動(dòng)力學(xué)模擬在鋰金屬電池中的進(jìn)一步應(yīng)用提出了一些建議。
Yawen Sun, et al, Boosting the Optimization of Lithium Metal Batteries by Molecular Dynamics Simulations: A Perspective, Adv. Energy Mater. 2020DOI: 10.1002/aenm.202002373https://doi.org/10.1002/aenm.202002373
12. AEM：陽(yáng)離子晶格調(diào)制用于氯化物鋰離子導(dǎo)體
全固態(tài)鋰離子電池需要鋰離子導(dǎo)體作為固體電解質(zhì)（SEs）。由于具有良好的電化學(xué)穩(wěn)定性和全固態(tài)電池SEs所需的其他性能，含鋰的鹵化物正在成為一類有前景的鋰離子導(dǎo)體。與氧化物和硫化物相比，含鋰鹵化物中的鋰離子擴(kuò)散機(jī)理了解得很少，特別是關(guān)于鋰含量和陽(yáng)離子亞晶格的影響，可以定制這些鋰離子來(lái)改善鋰離子傳導(dǎo)性。近日，美國(guó)馬里蘭大學(xué)莫一非教授報(bào)道了利用第一性原理計(jì)算，對(duì)已知的具有緊密堆積的陰離子骨架和各種摻雜化合物的含鋰氯化物的鋰離子傳導(dǎo)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。以揭示決定鋰離子在這些氯化物系統(tǒng)中快速擴(kuò)散的關(guān)鍵因素。1）研究人員使用第一性原理計(jì)算，研究了無(wú)機(jī)晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)（ICSD）中70多種含鋰氯化物中鋰離子的擴(kuò)散，并確定了19種潛在的鋰離子導(dǎo)體材料。通過(guò)分析在各種不同摻雜水平的氯化物材料上生成的大量計(jì)算數(shù)據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)，陽(yáng)離子構(gòu)型和Li含量會(huì)顯著影響氯化物材料的Li離子電導(dǎo)率。2）研究人員提出了鋰離子導(dǎo)體的設(shè)計(jì)原理，即稀疏的陽(yáng)離子構(gòu)型，低的陽(yáng)離子濃度和低的Li含量會(huì)增加含Li的氯化物的離子電導(dǎo)率。遵循這些設(shè)計(jì)原理，研究人員人為地調(diào)整了一些不良鋰離子導(dǎo)體中的陽(yáng)離子晶格，并顯著提高了其鋰離子電導(dǎo)率。研究人員確定了多種新型的氯化物體系作為快速的鋰離子導(dǎo)體。考慮到鹵化物陰離子化學(xué)之間的相似性，該研究結(jié)果為定制陽(yáng)離子亞晶格以設(shè)計(jì)新穎的鹵化鋰SIC提供了指導(dǎo)。
Yunsheng Liu, et al, Tailoring the Cation Lattice for Chloride Lithium-Ion Conductors, Adv. Energy Mater. 2020DOI: 10.1002/aenm.202002356https://doi.org/10.1002/aenm.202002356
