1. Nature Commun.：Janus 3D打印的動態支架，用于骨再生對細胞培養物施加物理刺激已顯示出調節多種細胞功能（包括遷移，分化和存活）的潛力。然而，這些體外模型與體內未來潛在外推的相關性取決于是否可以在沒有侵入性程序的情況下“外部”施加刺激。于此，荷蘭馬斯特里赫特大學Lorenzo Moroni等人動態增材制造的Janus支架的制造和開發。這些支架可通過外部應用超聲波按命令激活，從而產生機械納米振動，并傳遞到周圍的細胞。1）Janus支架是在制造過程中通過可生物降解的聚己內酯（PCL）和聚丙交酯（PLA）共混物的相分離而自發形成的，并充當超聲換能器（從聲到機械），其中PLA和PCL相分別代表活性和支撐材料。2）通過對電壓門控鈣離子通道的形成和激活，Janus支架的遠程刺激導致增強的細胞增殖，基質沉積和播種的人骨髓來源基質細胞（hBMSC）的成骨分化。
生物材料學術QQ群：1067866501
Camarero-Espinosa, S., Moroni, L. Janus 3D printed dynamic scaffolds for nanovibration-driven bone regeneration. Nat Commun 12, 1031 (2021).https://doi.org/10.1038/s41467-021-21325-x
2. Nature Commun.: 高的操作穩定性和機械強度的高效鈣鈦礦太陽能電池
鈣鈦礦太陽能電池在光伏領域迅速發展，因為它結合了低成本，高效率和出色的機械柔韌性，可用于多種應用。但是，對其操作穩定性和機械堅固性仍有待提高。解決這些問題都需要對鈣鈦礦層和電荷傳輸層進行工程設計。大連理工大學Yantao Shi和布朗大學Nitin P. Padture,Yuanyuan Zhou等人通過合成互穿的鈣鈦礦/電子傳輸層界面，提出了鈣鈦礦層和電荷傳輸層的整體設計。1）該界面在含有過量有機鹵化物的二氧化錫層和含有過量鹵化鉛的鈣鈦礦層之間反應形成。具有這種界面的鈣鈦礦太陽能電池，在剛性和柔性基底分別實現了22.2％和20.1％的效率。器件具有長期的操作穩定性（1000 h），柔性器件顯示出極高的抵抗機械彎曲（2500次循環）疲勞的能力。2）基于全面，高級的微觀表征，該研究提供了對互穿界面結構與性能增強之間關系的機械洞察力。這項研究強調了界面完整性，這是設計高效，操作穩定且機械堅固的太陽能電池的重要因素。
光電器件學術QQ群：474948391
Dong, Q., Zhu, C., Chen, M. et al. Interpenetrating interfaces for efficient perovskite solar cells with high operational stability and mechanical robustness. Nat. Commun. 12, 973 (2021).https://doi.org/10.1038/s41467-021-21292-3
3. Nano Letters：一種用于火災報警傳感器的疏水性劍麻纖維微晶膜
目前，環保型生物基柔性薄膜作為下一代防火包裝和傳感器材料尤其受到人們的關注。近日，湖南大學蔡仁教授和桂林理工大學Shaorong Lu報道了采用一種簡單、綠色的方法設計了一種疏水、柔韌、阻燃、導電的火災報警傳感器復合生物膜（SPI/MSF-g-COOH/CA/GN）。1）生物膜由大豆分離蛋白（SPI）、劍麻纖維微晶（MSF-gCOOH）、GN和CA組成。MSF-g-COOH和GN分別作為增強相和骨架，CA起SPI交聯劑的作用。SPI與CA交聯后，親水基團減少，提高了復合生物膜的耐水性。同時，經MSF-g-COOH增強后，SPI/MSF-g-COOH/CA/GN復合膜的界面相容性和機械強度大大提高。SPI和CA燃燒生成的炭層具有協同阻燃作用，同時GN的物理屏蔽作用也有效地提高了SPI/MSF-g-COOH/CA/GN生物膜的阻燃性能。2）在被火焰點燃后，SPI/MSF-g-COOH/CA/GN薄膜迅速碳化并保持碳層結構，導致在乙醇火焰中的電路中發出警報聲音和光。同時，在薄膜點燃和乙醇火焰清除后，警報可以保持很長時間。因此，SPI/MSF-g-COOH/CA/GN復合生物膜具有對火焰的敏感響應和火災報警功能，表明這些復合生物膜在防火傳感器方面具有很大的應用潛力。
復合材料學術QQ群：519181225
Zuocai Zhang, et al, A Hydrophobic Sisal Cellulose Microcrystal Film for Fire Alarm Sensors, Nano Lett., 2021DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c04789https://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c04789
4. EES綜述：用于鋰硫電池的金屬/共價有機骨架及其復合材料的最新進展
鋰硫（Li–S）電池由于其較高的理論比能量密度而已成為有前途的儲能器件。然而，S正極的穿梭效應和不可控Li枝晶生長而導致的較差的循環穩定性嚴重限制了Li–S電池的實際應用。通過將S和Li封裝到多孔骨架主體中，可以有效解決上述問題。金屬有機框架（MOF）/共價有機框架（COF）由于其可調的骨架，結構多樣性和功能多樣性而具有巨大的應用潛力。有鑒于此，澳大利亞伍倫貢大學郭再萍教授，華中農業大學葉歡副研究員系統地總結了MOFs/COFs及其復合材料在Li-S電池中的硫基質、電解液容器、隔膜、鋰枝晶阻擋層等方面的應用。1）與通常報道的多孔碳基載體相比，MOFs/COFs具有高結構可控性、材料種類繁多等優點。作者重點總結了純MOFs/COFs和MOF/COF復合材料作為Li-S電池硫基質的最新研究進展。2）由于Li的費米能高于常用液體電解質的最低未占用分子軌道（LUMO），因此金屬Li可以自發地與電解質反應形成固態電解質中間相界面（SEI）。這種寄生反應會消耗電解質和鋰，導致庫侖效率低并降低電池的長期使用壽命。通過將微量液體電解質封裝在多孔結構中而形成的液態電解質容器可以有效解決上述問題。具有可控孔結構的MOFs/COFs可以有效封裝液態電解質的能力，因而在鋰金屬電池中具有重要的應用價值。通過化學作用或多孔限域將鋰鹽中的大陰離子捕獲到孔內，使得鋰離子很容易從鋰鹽中解離出來，形成單離子通道，從而表現出快速的傳輸動力學。這一策略被廣泛用于提高電池，特別是固態電池的鋰離子導電性。此外，在MOFs/COFs的有機骨架中加入液體可以為活性材料提供良好的界面接觸。3）隔膜作為Li-S電池的關鍵部件之一，對提高電池的循環性能起著至關重要的作用。隔膜需包含合適的通道來捕獲多硫化物，同時提供快速的Li+傳輸途徑。此外，還應該能夠分布Li+通量并誘導均勻的Li沉積。其楊氏模量也應該是鋰金屬的兩倍(>7 GPa)，以抑制Li枝晶生長。MOF/COF的固有優勢使其在制備高性能鋰硫電池隔膜方面具有良好的應用前景。4）在鋰負極上設計多孔界面層可以有效地抑制副反應，保證均勻的鋰離子通量，降低局部電流密度，調節鋰沉積。電絕緣MOF/COF具有結構多樣、機械強度高、孔隙率可調、易于離子傳輸等優點，因此是界面層的有效候選材料。作者總結了MOF/COF改性的Li金屬負極的研究進展。
電池學術QQ群：924176072Zi-Jian Zheng, et al, Recent Progress on Pristine Metal/Covalent-Organic Frameworks and Their Composites for Lithium–Sulfur Batteries, Energy Environ. Sci., 2021https://doi.org/10.1039/D0EE03181J
5. Angew：首個空穴存儲增強型a-Si光電陰極用于高效制氫
由于其獨特的空穴存儲特性，Ferrihydrite（Fh，自然界中廣泛存在的鐵納米晶體）被證明可作為光陽極的有效界面層，在水氧化反應中具有出色的光電化學（PEC）性能。然而，尚不清楚這種空穴存儲層能否用于構建用于高效析氫反應（HER）的光電陰極。有鑒于此，中科院大連化物所劉生忠研究員，Jingying Shi首次報道了一種由p-i-n氫化的a-Si薄膜、Fh過渡層和金屬Ni顆粒集成的光電陰極（a-Si/Fh/Ni）。1）具有單個p-i-n結的a-Si用作光吸收劑以產生光生電荷載流子，這些載流子被p-i-n結的內置電場隔開。2）實驗結果顯示，在堿性溶液中，與可逆氫電極（RHE）相比，所制造的a-Si/Fh/Ni光電陰極在0 V下可產生高達15.6 mA cm-2的最佳光電流密度，外加偏置光電流效率（ABPE）為4.08%。這是目前包括基于多結結構以及貴金屬基助催化劑的a-Si光電陰極中最佳的PEC HER活性。此外，0.67 V（vs. RHE）的光電流起始電位超過了水分解電位的一半，同時并觀察到持續170 min的大于14 mA cm-2的穩定的光電流密度。3）Fh的空穴儲存層和Ni助催化劑的快速HER動力學之間的協同效應顯著提高了a-Si/Fh/Ni光電陰極的PEC活性。此外，富土的a-Si/FH/Ni優異的工作穩定性，在與合適的光陽極耦合后有望用于自驅動整體光催化水分解。
光電器件學術QQ群：474948391Doudou Zhang, et al, First Hole-Storage Enhanced a-Si Photocathodes for Efficient Hydrogen Production, Angew. Chem. Int. Ed., 2021DOI：10.1002/anie.202100078https://doi.org/10.1002/anie.202100078
6. Angew：MOF納米片構建的二維仿生納米通道用于質子場效應晶體管
構建具有親水位點的疏水納米通道，使仿生器件能夠近似地模擬真實的生物系統，仍然是一項具有挑戰性的工作。近日，中科院福建物構所徐剛研究員，Qiao-hong Li報道了采用Cu-TCPP MOF材料作為有源層用于制作質子場效應晶體管（H+-FET）器件。1）選擇Cu-TCPP MOF的原因如下：1）Cu-TCPP MOF可以很容易地制備成超薄納米片，用于重組具有豐富間隙納米通道的薄膜，以模擬生物系統納米通道中的質子傳輸；2）具有良好的質子導電性和極低的電子導電性，是一種良好的H+-FET有源層材料；3）其芳香族卟啉配體和無機銅槳輪節點分別提供較大的疏水區域和親水的開放金屬位點，最接近生物通道的疏水-親水結構。2）為了制作H+-FET器件，研究人員采用預制的80 nm鈀（Pd）電極在SiO2/Si+襯底上沉積了50 nm的Cu-TCPP薄膜。Pd電極材料能在氫氣氣氛下通過生成PdHx連續提供質子。PdHx可以同時導電電子和質子，從而在直流條件下與Cu-TCPP薄膜進行有效的質子交換。在H+-FET器件器件中，Cu-TCPP薄膜作為有源層，重摻雜Si襯底作為柵極，兩個Pd（或PdHx）電極分別作為源極和漏極。3）Cu-TCPP MOF薄膜成功地模擬了生物通道的結構和功能。電學測量表明，Cu-TCPP MOF薄膜H+-FET不僅表現出物理調制的質子輸運，而且具有約9.5×10-3 cm2 V-1 s-1的遷移率和約4.1的開關比，均為已報道的H+-FET中的最高值。該研究展示了一種強大的材料設計策略，可以近似地模擬生物系統的結構和特性，并構建仿生電子器件。
二維材料學術QQ群：1049353403Guo-Dong Wu, et al, MOF Nanosheet Reconstructed Two-dimensional Bionic Nanochannel for Protonic Field-effect Transistors, Angew. Chem. Int. Ed., 2021DOI: 10.1002/anie.202100356https://doi.org/10.1002/anie.202100356
7. Angew：一種用于提高儲鈉的Na3V2(PO4)3單晶中可調節分級孔隙率的聚合物穩定液滴模板策略
Na3V2(PO4)3 (NVP)被認為是一種極有潛力的鈉離子電池正極材料，但其固有的低電導率和致密的體相結構極大限制了其性能。近日，吉林大學喬振安教授，杜菲教授報道了一種通用的聚合物穩定液滴模板策略，用于合成具有可調孔結構的多孔單晶NVP。1）NVP前驅體與四氫呋喃（THF）、乙醇（EtOH）和水組成的混合溶劑通過氫鍵形成液滴模板。在溶劑揮發過程中，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）不僅起到了穩定劑的作用，將液滴模板的尺寸控制在介觀和宏觀范圍內，而且還起到了相容劑的作用，減小了液滴模板與NVP前驅體之間的熱力學不利接觸面積，從而不影響NVP前驅體的聚集和生長。因此，在高溫晶化過程中，NVP保持了其孔道結構而不發生孔洞塌陷。2）通過調整不同的反應參數來改變液滴模板的大小，研究人員可以高度控制NVP的孔結構（宏觀結構、分級中/宏觀結構和微觀結構）、孔大小（5~2000 nm）和比表面積（26~158 m2 g-1）。3）由于三維連通的孔結構和單晶結構提供了清晰的固液Na+轉移途徑、較大的電極-電解質接觸面積和較短的離子擴散距離，所獲得的層次化中/大孔NVP單晶（HP-NVP）具有最佳的儲鈉性能：在100 C下具有61 mA h g-1的出色倍率性能，在20 C下循環10000次下，具有優異的循環穩定性（每循環約0.005‰衰減）。此外，HP-NVP||HP-NVP對稱全電池也表現出優異的倍率性能和可逆性。同時，其較高的能量密度和功率密度預示著HP-NVP具有廣闊的應用前景。
電池學術QQ群：924176072Hailong Xiong, et al, Polymer Stabilized Droplet Templating towards Tunable Hierarchical Porosity in Single Crystalline Na3V2(PO4)3 for Enhanced Sodium-Ion Storage, Angew. Chem. Int. Ed., 2021DOI: 10.1002/anie.202100954https://doi.org/10.1002/anie.202100954
8. AM：多功能氯化螺環共軛有機分子有機光電應用
加州大學洛杉磯分校Dong Meng、楊陽、Kendall N. Houk，中國石油大學李振興等報道了合成一種新型分子SFIC-CI，該分子通過螺環共軛結構和窄能帶結構表現出增強的π電子離域作用，將SFIC-CI集成到單晶晶體管（OFET）、有機發光二極管（OLED）中，該有機分子在多種溶液處理構建的OFET中展示了顯著的載流子傳輸性能，在近紅外OLED發光器件中實現了700 nm發光。此外，SFIC-CI分子內多維互鏈結構有效的改善了該分子通過旋涂組裝成單一組分大面積（2×2 cm2）近紅外OLED。1）基于SFIC-CI作為受體的太陽能電池實現了10.16 %高效率功率，這是由于其光吸收區間擴大，吸收強度增加導致，而且該分子的能級在電池中很好的比配。2）本文研究結果展示了氯化螺環共軛結構在發展用于復合有機高性能有機半導體材料器件中的應用前景。
光電器件學術QQ群：474948391Meng, D., et al, Chlorinated Spiroconjugated Fused Extended Aromatics for Multifunctional Organic Electronics, Adv. Mater. 2021, 2006120.DOI: 10.1002/adma.202006120https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202006120
9. AM：具有聚集誘導發光性能的超亮熒光劑用于體內脂質三光子成像
具有體內脂質標記功能的熒光探針對于研究脂質積累相關的代謝疾病，如非酒精性脂肪性肝病、II型糖尿病和動脈粥樣硬化等具有重要意義。然而，目前大多數脂質特異性熒光團由于其具有較強的疏水性而不能用于體內標記。新加坡國立大學劉斌教授利用具有明亮發光的聚集誘導發光(AIEgen)分子開發了可用于對富含脂質的組織，如脂肪肝，腦血管粥樣硬化斑塊，頸動脈進行體內標記和三光子熒光成像的有機點。1）該有機點在水介質中表現出了優異的穩定性，對脂類具有較高的靶向特異性，可在近紅外/遠紅外(NIR)區域的NIR-II激光激發下產生強的三光子熒光，2）該有機點能夠有效地對深層組織中的脂類進行體內標記和成像。因此這項研究也為促進脂質靶向型熒光團的體內應用提供了新的策略。
生物材料學術QQ群：1067866501Shaowei Wang. et al. In Vivo Three-Photon Imaging of Lipids using Ultrabright Fluorogens with Aggregation-Induced Emission. Advanced Materials. 2021DOI: 10.1002/adma.202007490https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202007490
10. AEM綜述：水系鋅金屬電池的綜合分析：表征方法、模擬和理論計算
水系鋅金屬電池（AZMBs）具有低成本、高性能、高安全性和高環境友好性等優點，被認為是下一代極有應用潛力的儲能技術。然而，AZMBs嚴重的問題（包括Zn枝晶生長，化學腐蝕，析氫以及緩慢的Zn2+擴散動力學）在很大程度上阻礙了其商業應用。近日，北京大學候仰龍教授詳細綜述了用于研究AZMBs的分析技術，包括表征方法，模擬和理論計算，進一步AZMBs研究提供了一個綜合工具箱。1）作者首先概述了可提供AZMBs初步信息的常規表征技術。然后總結了各種原位技術，包括可視化和光譜表征。這些先進的實時表征技術有助于更深入地了解AZMBs故障機制。2）作者詳細概述了AZMBs的模擬和理論計算分析，從而可以在原子級深入研究AZMBs機理。理論分析不僅可以更詳細地闡明機理，而且在指導研究和預測未來AZMBs發展方向方面也起著關鍵作用。3）作者最后指出了對AZMBs進行全面分析所面臨的挑戰和未來研究前景。
電池學術QQ群：924176072
Long Zhang, Yanglong Hou, Comprehensive Analyses of Aqueous Zn Metal Batteries: Characterization Methods, Simulations, and Theoretical Calculations, Adv. Energy Mater. 2021DOI: 10.1002/aenm.202003823https://doi.org/10.1002/aenm.202003823
11. NSR：具有高金屬負載量和熱穩定性的原子分散的Ir /α-MoC催化劑用于水促進的加氫反應
盡管具有高金屬負載量和熱穩定性的原子分散催化劑的合成具有挑戰性，但其在多相催化的工業應用中具有極為重要的價值。近日，北京大學馬丁教授，國科大周武研究員，中科大劉進勛報道了構建了具有高負載密度（4%）原子分散Ir物種的Ir/α-MoC催化劑，用于喹啉加氫合成py-THQ。1）X射線光電子能譜（XAFS）和掃描電鏡（STEM）表征表明，4% Ir/α-MoC催化劑實現了Ir原子的完全分散，而7% Ir/α-MoC催化劑在α-MoC上具有最高的孤立Ir原子密度，同時存在較小的Ir團簇共存。2）反應數據表明，高密度的孤立Ir原子是獲得顯著金屬歸一化活性和比質量活性的關鍵因素，而α-MoC載體在惡劣的反應條件下（120 ℃，40 hrs）有助于阻止喹啉中苯環的非選擇性加氫。3）第一性原理微觀動力學模擬表明，水介導的加氫機理在Ir /α-MoC催化劑上占主導地位，而不是Ir催化劑上的直接加氫途徑。Ir/α-MoC的喹啉氫化活性與Ir相當，是由于在水介導的氫化途徑中Ir/α-MoC具有較低的氫化勢壘。對于Ir /α-MoC催化劑，喹啉對py-THQ的高選擇性源于py-THQ的弱吸附以及缺乏足夠的空活性位用于py-THQ的再吸附和氫化。這項工作不僅提供了構建具有高金屬負載量和熱穩定性的原子分散Ir/α-MoC催化劑的策略，而且為利用碳化物負載的金屬催化劑選擇性地切斷一些不需要的反應路徑來提高化學反應的選擇性提供了一種新的途徑。
納米催化學術QQ群：256363607Siwei Li, et al, Atomically dispersed Ir/α-MoC catalyst with high metal loading and thermal stability for water-promoted hydrogenation reaction, NSR, 2021https://doi.org/10.1093/nsr/nwab026
12. ACS Nano：限制在亞10 nm范圍內的核?殼納米四面體原子晶面工程
同時對雙金屬核?殼層納米晶的尺寸和表面晶面進行工程設計，不僅可以減少核內金屬的消耗，最大限度地提高殼原子的利用率，而且可以通過配體或應變效應加強核-殼之間的相互作用。有鑒于此，南京師范大學邱曉雨，江南大學Jiawei Zhu報道了原子水平上系統地研究了亞5 nm Pd四面體（Ths）表面的結構轉變和晶面工程，旨在突出亞10 nm核?殼層結構的局部刻面和形狀變化對其表面幾何特性和電子結構的影響。1）當殼層金屬沉積少于5個原子層時，表面原子復制占優勢，從而形成一系列由（111）面(～6.8 nm)包圍的Pd@M（M=Pt，Ru，Rh）核?殼層，而在5個原子層以上，每種金屬的自發刻面取向占主導地位，Pt原子仍遵循fcc-(111)堆積，Ru原子選擇hcp相堆積，Rh原子選擇fcc-(100)晶化。值得一提的是，Pt原子從Pd@Pt Ths到Pd@Pt截去頂端的八面體（Tohs，～7.6 nm）發生了無縫的幾何變換。2）作為概念驗證，這種具有Pt皮的亞10 nm核殼結構顯示出與氧還原反應（ORR）的成分相關關系，其中催化活性遵循Pd@Pt(111)TOhs（E1/2 = 0.916 V，1.632 A mgPt-1）> Pd@Pt(111)Ths> Pt black。同時，Ru皮對酸性氫析氫反應（HER）表現出一種面相關關系，其中催化活性遵循Pd@Ru(111)Ths> Pd@Ru(hcp)Ths> Pd Ths。
納米合成學術QQ群：1050846953
Keying Su, et al, Atomic Crystal Facet Engineering of Core?Shell Nanotetrahedrons Restricted under Sub-10 Nanometer Region, ACS Nano, 2021DOI: 10.1021/acsnano.0c10376https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c10376
