1. Nature: 配體穩(wěn)定混合鹵素鈣鈦礦納米晶發(fā)光二極管
鈣鈦礦納米晶體在各種發(fā)射顏色范圍內(nèi)的光致發(fā)光量子產(chǎn)率都接近于100%，并且在紅綠光材料中都證明了外部量子效率超過(guò)20％的發(fā)光二極管（接近于商用有機(jī)發(fā)光二極管的效率）。然而，由于形成了低帶隙的富含碘化物的疇，尚未實(shí)現(xiàn)由混合鹵化物鈣鈦礦形成的高效且顏色穩(wěn)定的紅色電致發(fā)光。英國(guó)牛津大學(xué)物理系Yasser Hassan，Henry J. Snaith, 釜慶大學(xué)Bo Ram Lee，俄勒岡大學(xué)Cathy Y. Wong團(tuán)隊(duì)用多齒配體處理混合鹵化物鈣鈦礦納米晶體，以抑制電致發(fā)光操作下的鹵化物偏析。
本文要點(diǎn)：
1）研究人員展示了顏色穩(wěn)定的紅色發(fā)射，中心波長(zhǎng)為620nm，電致發(fā)光外量子效率為20.3％。研究表明，配體處理的關(guān)鍵功能是通過(guò)去除鉛原子來(lái)“清潔”納米晶體表面。密度泛函理論計(jì)算表明，配體與納米晶體表面之間的結(jié)合抑制了碘弗倫克爾缺陷的形成，進(jìn)而抑制了鹵化物的偏析。
2）并舉例說(shuō)明了金屬鹵化物鈣鈦礦的功能性對(duì)（納米）晶體表面的性質(zhì)極為敏感，并提出了控制表面缺陷形成和遷移的途徑。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)發(fā)光的帶隙穩(wěn)定性至關(guān)重要，并且對(duì)需要帶隙穩(wěn)定性的其他光電應(yīng)用（例如光伏）也可能產(chǎn)生更廣泛的影響。
光電器件學(xué)術(shù)QQ群：474948391
Hassan, Y., Park, J.H., Crawford, M.L. et al. Ligand-engineered bandgap stability in mixed-halide perovskite LEDs. Nature 591, 72–77 (2021).
https://doi.org/10.1038/s41586-021-03217-8
2. Science Advances：本征可拉伸有機(jī)發(fā)光二極管
用于可穿戴和植入式電子設(shè)備的柔軟和舒適的光電設(shè)備需要機(jī)械可伸縮性。然而，對(duì)于本征可伸縮發(fā)光二極管的研究卻很少。于此，韓國(guó)延世大學(xué)Jin-Woo Park等人提出了一種本征可拉伸的有機(jī)發(fā)光二極管，其組成材料都是高度可拉伸的。
本文要點(diǎn)：
1）當(dāng)暴露在高達(dá)80%的應(yīng)變下時(shí)，所得的固有可拉伸的有機(jī)發(fā)光二極管可以發(fā)光。導(dǎo)通電壓低至8 V，最大亮度為4400 cd m?2，是陽(yáng)極和陰極兩側(cè)亮度值的總和。
2）它也可以經(jīng)受多達(dá)200次的反復(fù)拉伸循環(huán)，并且顯示出小幅拉伸至50％可以顯著提高其發(fā)光效率。
光電器件學(xué)術(shù)QQ群：474948391
Jin-Hoon Kim, et al., Intrinsically stretchable organic light-emitting diodes. Science Advances 2021.
DOI: 10.1126/sciadv.abd9715
https://advances.sciencemag.org/content/7/9/eabd9715
3. Science Advances：具有MSNs/microRNA-21-5p遞送功能的可注射水凝膠可實(shí)現(xiàn)免疫修飾并增強(qiáng)豬心肌梗死治療的血管生成
當(dāng)前的治療策略，例如用于治療心肌梗塞的血管生成治療和抗炎治療，取得的成功有限。一種有效的方法可能受益于過(guò)度炎癥的解決以及血管生成的增強(qiáng)。于此，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院楊馳、張志愿、Duohong Zou等人開(kāi)發(fā)了使用功能化的介孔二氧化硅納米顆粒（MSN）遞送microRNA-21-5p的遞送系統(tǒng)，并具有其他固有的治療作用。
本文要點(diǎn)：
1）這些納米載體被封裝到可注射的水凝膠基質(zhì)（Gel@MSN/miR-21-5p）中，以實(shí)現(xiàn)由局部酸性微環(huán)境觸發(fā)的受控按需microRNA-21遞送。
2）在心肌梗死的豬模型中，研究人員證明了釋放的MSN復(fù)合物通過(guò)抑制梗死心肌內(nèi)M1巨噬細(xì)胞的極化而顯著抑制了炎癥反應(yīng)，而MSN向內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)一步傳遞microRNA-21-5p則明顯促進(jìn)了局部新血管形成和挽救了處于危險(xiǎn)中的心肌細(xì)胞。在豬心肌梗死模型中，抗炎和促血管生成作用的協(xié)同作用有效減少了梗死面積。
Yan Li, et al., Injectable hydrogel with MSNs/microRNA-21-5p delivery enables both immunomodification and enhanced angiogenesis for myocardial infarction therapy in pigs. Science Advances 2021.
DOI: 10.1126/sciadv.abd6740
https://advances.sciencemag.org/content/7/9/eabd6740
4. Nature Communications: 微量元素催化礦物置換反應(yīng)并促進(jìn)礦石形成
反應(yīng)引起的孔隙度是地殼中持久的流體-巖石相互作用的關(guān)鍵因素，促進(jìn)了成巖作用，變質(zhì)作用和礦石形成過(guò)程中的大規(guī)模礦物學(xué)變化。有鑒于此，澳大利亞莫納什大學(xué)Jo?l Brugger教授和Yanlu Xing等人，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，痕量鈰的存在會(huì)增加通過(guò)流體誘導(dǎo)的，氧化還原無(wú)關(guān)的磁鐵礦（Fe3O4）置換形成的赤鐵礦（Fe2O3）的孔隙率，從而提高磁鐵礦耦合置換、流體流動(dòng)和元素傳質(zhì)的效率。
本文要點(diǎn)：
1）證明了在流體誘導(dǎo)的礦物反應(yīng)過(guò)程中，微量元素在控制孔隙度性質(zhì)方面迄今尚未認(rèn)識(shí)到的作用。具體而言，展示了在赤鐵礦水熱置換磁鐵礦過(guò)程中，溶液中的痕量Ce（III）如何導(dǎo)致大孔隙而不是納米孔的產(chǎn)生，從而催化了置換過(guò)程。
2）鈰通過(guò)改變反應(yīng)界面處的Fe2+(aq)/Fe3+(aq)比值來(lái)充當(dāng)影響赤鐵礦成核和生長(zhǎng)的催化劑。結(jié)果表明，微量元素可以增強(qiáng)流體介導(dǎo)的礦物替代反應(yīng)，最終控制流體-礦物系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)、質(zhì)地和組成。
3）使用一些具有先前磁鐵礦廣泛放熱特征的巨型礦床實(shí)例，比較了實(shí)驗(yàn)礦石和天然礦石的質(zhì)地，研究了Ce的催化作用，并討論的一般影響礦石形成模型。
Xing, Y., Brugger, J., Etschmann, B. et al. Trace element catalyses mineral replacement reactions and facilitates ore formation. Nat Commun 12, 1388 (2021).
DOI: 10.1038/s41467-021-21684-5
https://doi.org/10.1038/s41467-021-21684-5
5. Angew：用于氧電催化的高彎曲納米結(jié)構(gòu)包覆Co，N摻雜的碳材料
摻氮石墨烯可用于電催化氧還原反應(yīng)（ORR）和析氧反應(yīng)（OER），但其催化動(dòng)力學(xué)較慢。近日，陜西師范大學(xué)曹睿教授，鄭浩銓?zhuān)琀aiping Lin首次報(bào)道了一種洋蔥狀碳包覆Co,N摻雜的碳材料（OLC/Co-N-C），其具有多層高度彎曲的納米結(jié)構(gòu)，可形成介孔結(jié)構(gòu)。
本文要點(diǎn)：
1）研究人員通過(guò)熱解涂覆有Co基ZIF-67的表面活性劑P123（聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷，PEO20-PPO70-PEO20）合成了OLC/Co-N-C。表面活性劑膠束的引入導(dǎo)致在熱解過(guò)程中OLC / Co-N-C材料中形成介/微孔結(jié)構(gòu)。此外，研究人員同時(shí)制備了使用ZIF-67在沒(méi)有表面活性劑的條件下熱解的Co-N-C材料作為參考。
2）得益于電子效應(yīng)和納米結(jié)構(gòu)的協(xié)同效應(yīng)， OLC / Co-N-C材料具有出色的雙功能ORR/OER電催化活性，在可充電Zn-空氣電池中顯示出廣闊的應(yīng)用前景。
3）研究人員通過(guò)理論計(jì)算合理化了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，表明石墨碳的曲率在促進(jìn)石墨N附近的準(zhǔn)碳原子和吡啶金屬N附近的鄰位/間位碳原子的活性方面具有至關(guān)重要的作用。
這項(xiàng)工作為高度彎曲的碳納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用提供了新的見(jiàn)解。
電催化學(xué)術(shù)QQ群：740997841
Zuozhong Liang, et al, Highly Curved Nanostructures Coated Co, N-Doped Carbon Materials for Oxygen Electrocatalysis, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202101562
https://doi.org/10.1002/anie.202101562
6. Angew：陽(yáng)離子輔助鋰離子傳輸用于高性能PEO基三元固體聚合物電解質(zhì)
N-烷基-N-烷基吡咯烷基離子液體（ILs）是降低聚氧乙烯(PEO)基固體聚合物電解質(zhì)（SPE）工作溫度的重要增塑劑，但其在鋰離子傳輸方面存在局限性，如鋰遷移數(shù)較低等。近日，德國(guó)于利希研究中心Elie Paillard，Diddo Diddens報(bào)道了一種具有低聚(環(huán)氧乙烷)側(cè)鏈的PYr1,(2O)7TFSI吡咯烷陽(yáng)離子，以克服N-烷基-N-烷基吡咯烷基ILs作為PEO基三元固體聚合物電解質(zhì)（TSPEs）的增塑劑時(shí)，tLi+不足的問(wèn)題。
本文要點(diǎn)：
1）這種IL不僅具有3：1（LiTFSi：PYr1,(2O)7TFSI mol：mol）的液體組成，從而可以配制超濃二元液體電解質(zhì)，而且還可以使PEO基聚合物膜的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Pyr1,4TFSI類(lèi)似物，盡管它們具有相似的物理化學(xué)性質(zhì)。特別是，交聯(lián)的TSPE cl-20:2:1O7具有與最先進(jìn)的cl-20:2:11,4電解質(zhì)相似的離子電導(dǎo)率，但Li+電導(dǎo)率比最先進(jìn)的cl-20:2:11,4電解質(zhì)高三倍，40 °C時(shí)的tLi+達(dá)到了0.10±0.01（而cl-20:2:11,4為0.03±0.01）。
2）顯著提高的tLi+突出了PYr1,(2O)7TFSI優(yōu)異的溶劑化性能，其實(shí)現(xiàn)了Li+的快速傳輸，特別是通過(guò)啟用額外的’vehicular’傳輸模式，IL陽(yáng)離子能夠溶解一個(gè)Li+離子。此外，通過(guò)MD模擬通過(guò)簡(jiǎn)化的Li+離子遷移模型和動(dòng)態(tài)離子相關(guān)性的顯式分析結(jié)果，證實(shí)了Li+離子和IL陽(yáng)離子的協(xié)同運(yùn)輸。因此，離子穿梭分子的使用為改善TSPE的離子傳輸特性開(kāi)辟了新的途徑。
3）熱穩(wěn)定性和彈性膜可顯著提高LFP||Li LMPB電池的倍率性能。對(duì)稱(chēng)Li||Li和LFP||Li電池的長(zhǎng)期循環(huán)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，更快的鋰傳輸導(dǎo)致電池具有良好的性能，而不會(huì)隨著鋰傳輸?shù)难h(huán)而惡化，這與相同條件下基于Pyr1,4TFSI的TSPE相反。在后一種情況下，由于鋰金屬界面的演化，緩慢的鋰傳輸有利于HSAL的形成，使得鋰在循環(huán)中的傳輸越來(lái)越慢。在經(jīng)過(guò)200個(gè)循環(huán)之后，使用cl-20:2:1O7的電池具有99.3％的容量保持率（cl-20:2:11,4為67.2％）。這表明更快的鋰傳輸不僅導(dǎo)致更高的功率容量，而且可獲得具有更安全和更長(zhǎng)壽命的LMPB電池。
電池學(xué)術(shù)QQ群：924176072
Jaschar Atik, et al, Cation-Assisted Lithium Ion Transport for High Performance PEO-based Ternary Solid Polymer Electrolytes, Angew. Chem. Int. Ed.
DOI: 10.1002/anie.202016716
https://doi.org/10.1002/anie.202016716
7. Angew：構(gòu)建精確跟蹤衰老的智能熒光探針的二維設(shè)計(jì)策略
細(xì)胞衰老的跟蹤通常依賴于衰老相關(guān)的β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）的檢測(cè)。以前的SA‐β‐gal探針僅涉及一個(gè)維度：該酶在溶酶體中的積累。然而，這還不足以決定衰老細(xì)胞的命運(yùn)，因?yàn)楦缓苊阁w的內(nèi)源性β-半乳糖不僅與衰老有關(guān)，還與其他一些生理過(guò)程有關(guān)。有鑒于此，西北大學(xué)的郭媛等研究人員，提出了構(gòu)建精確跟蹤衰老的智能熒光探針的二維設(shè)計(jì)策略。
本文要點(diǎn)：
1）研究人員引入了熒光探針，包括第二個(gè)維度：溶酶體pH，因?yàn)槊撍峄撬ダ霞?xì)胞中溶酶體的一個(gè)獨(dú)特特征。
2）通過(guò)這種新穎的設(shè)計(jì)，該探針實(shí)現(xiàn)了對(duì)SA‐β‐gal與癌癥相關(guān)β‐gal的出色區(qū)分，這使得它們能夠更精確地跟蹤細(xì)胞衰老和組織老化。
3）模型酶大腸桿菌β-半乳糖突變體（E537Q）與每個(gè)探針復(fù)合的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)一步揭示了探針識(shí)別的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
Yuan Guo, et al. Two‐Dimensional Design Strategy to Construct Smart Fluorescent Probes for the Precise Tracking of Senescence. Angewandte Chemie, 2021.
DOI：10.1002/anie.202101278
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202101278
8. Angew：鋅修飾全無(wú)機(jī)鹵化物鈣鈦礦改善熱載流子冷卻
快速的熱載流子冷卻過(guò)程是導(dǎo)致光吸收過(guò)程中光子能量轉(zhuǎn)換效率受到限制的原因，因此發(fā)展在太陽(yáng)光照度條件中的長(zhǎng)壽命熱載流子光吸收材料非常重要，能夠有效的改善太陽(yáng)能電池的效率。有鑒于此，澳門(mén)大學(xué)邢貴川、阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)Omar F. Mohammed、香港理工大學(xué)Mingjie Li等報(bào)道了0.34 %鋅修飾全無(wú)機(jī)鹵化物鈣鈦礦，通過(guò)瞬態(tài)光吸收光譜、理論計(jì)算等方法結(jié)合驗(yàn)證了熱載流子冷卻速率得以顯著降低。
本文要點(diǎn)：
1）通過(guò)飛秒瞬態(tài)光譜進(jìn)行測(cè)試，在較低的光激發(fā)條件1017 cm-3中，Zn修飾后的500 K溫度中熱載流子能量損失速率降低了3倍，晶化溫度中的熱載流子能量損失速率降低10倍。通過(guò)NAMD計(jì)算，驗(yàn)證了通過(guò)引入Zn2+在Brillouin區(qū)的R點(diǎn)構(gòu)建了一個(gè)新的離域態(tài)，能夠作為降低熱電子弛豫的通道。
2）本文研究結(jié)果展示了一種在較低載流子濃度條件中，有效降低鈣鈦礦的熱載流子冷卻實(shí)用策略，為熱載流子光伏器件的發(fā)展提供了非常有利的經(jīng)驗(yàn)。
Qi Wei, et al. Effect of Zinc‐doping on the Reduction of the Hot‐carrier Cooling Rate in Halide Perovskites, Angew. Chem. Int. Ed. 2021
DOI: 10.1002/anie.202100099
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202100099
9. Angew：用于鋰電池的有機(jī)硫化物基深共晶電解質(zhì)
深共晶電解質(zhì)（DEEs）是一類(lèi)具有獨(dú)特性質(zhì)的新型電解質(zhì)。然而，DES的分子間相互作用主要以Li···O相互作用為主，限制了其化學(xué)空間和物質(zhì)組成的多樣性。
近日，鄭州大學(xué)付永柱教授報(bào)道了由2,2’-聯(lián)吡啶二硫化物（DpyDS）與雙(三氟甲磺酰亞胺)鋰（LiTFSI）之間的Li···N相互作用產(chǎn)生的一類(lèi)新型DEEs。
本文要點(diǎn)：
1）Li+和N原子之間的強(qiáng)電離偶極相互作用觸發(fā)了深共晶效應(yīng)。拉曼光譜和密度泛函理論（DFT）計(jì)算表明，DpyDS中的N原子優(yōu)先與LiTFSI中的Li+配位，從而釋放出LiTFSI中的Li+離子。
2）在DpyDS：LiTFSI=4：1的摩爾比下，DEE的電化學(xué)穩(wěn)定窗口為2.1-4.0 V（vs. Li/Li+），而在50 ℃時(shí)的離子電導(dǎo)率為1.5×10-4 S cm-1。此外，DEE的低成本和不可燃特性使其成為大規(guī)模應(yīng)用的一個(gè)極具吸引力的選擇。當(dāng)用于Li/LiFePO4半電池時(shí)，其可逆容量達(dá)到了130 mAh g-1，在50 ℃下循環(huán)5次，庫(kù)侖效率超過(guò)98%。
基于Li···N相互作用的DEEs在經(jīng)過(guò)官能團(tuán)設(shè)計(jì)、鋰鹽的選擇、合適的稀釋劑的添加等進(jìn)一步優(yōu)化后，有望成為一類(lèi)新的鋰電池電解質(zhì)。
電池學(xué)術(shù)QQ群：924176072
Jiahan Song, et al, Organosulfide-Based Deep Eutectic Electrolyte for Lithium Battery, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202016875
https://doi.org/10.1002/anie.202016875
10. ACS Nano：?jiǎn)螌覯oS2晶體聚結(jié)過(guò)程中應(yīng)變誘導(dǎo)的扭曲雙層生長(zhǎng)
調(diào)制二維（2D）晶體間的晶界（GBs）和扭曲角是實(shí)現(xiàn)將其用于特定應(yīng)用（如莫爾激子，新興磁性或單光子發(fā)射）的兩個(gè)關(guān)鍵的合成挑戰(zhàn)。近日，美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室David B. Geohegan，Alexander A. Puretzky等報(bào)道了如何在化學(xué)氣相沉積過(guò)程中從兩個(gè)生長(zhǎng)的單層MoS2晶體的碰撞和聚結(jié)中合成扭曲的二維雙層。
本文要點(diǎn)：
1）研究發(fā)現(xiàn)，扭曲雙層（TB）的莫爾角可以保留碰撞晶體的取向差角（θ）。作者通過(guò)扭結(jié)傳播模型對(duì)TB區(qū)域的形狀進(jìn)行了合理化，該模型可預(yù)測(cè)聚結(jié)晶體形成的GB。
2）光譜測(cè)量揭示了具有縫合晶界晶體中與θ相關(guān)的遠(yuǎn)距離應(yīng)變，以及TBs出現(xiàn)的銳利閾值（θ> 20°），緩解這種應(yīng)變。
3）反應(yīng)性分子動(dòng)力學(xué)模擬表明，這種應(yīng)變是由于在聚結(jié)期間沿GB的不飽和缺陷處插入了原子而導(dǎo)致的晶體連續(xù)生長(zhǎng)而造成的，該過(guò)程在缺陷變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)時(shí)會(huì)自行終止。作者還通過(guò)模擬重現(xiàn)了沿GB晶面的原子分辨率電子顯微鏡觀察結(jié)果，該觀察結(jié)果表明這是由生長(zhǎng)引起的遠(yuǎn)程應(yīng)變引起的。
4）這些晶面與碰撞晶體的軸對(duì)齊，從而為T(mén)B的第二層生長(zhǎng)提供了有利的成核位點(diǎn)，使得其扭轉(zhuǎn)角保持了取向差角θ。
該工作表明，應(yīng)變生成和成核對(duì)齊之間的相互作用為確定角度的TBs生長(zhǎng)提供了一條新的合成途徑。
二維材料學(xué)術(shù)QQ群：1049353403
Yiling Yu, et al. Strain-Induced Growth of Twisted Bilayers during the Coalescence of Monolayer MoS2 Crystals. ACS Nano, 2020
DOI: 10.1021/acsnano.0c08516
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c08516
11. ACS Nano：(3,1)-手性石墨烯納米帶的化學(xué)穩(wěn)定性
近年來(lái)，由于納米結(jié)構(gòu)石墨烯電子特性的可調(diào)節(jié)性及其在許多領(lǐng)域（如納米電子學(xué)和自旋電子學(xué)）具有潛在應(yīng)用，人們對(duì)其進(jìn)行了廣泛的研究。然而，許多具有技術(shù)興趣的石墨烯納米結(jié)構(gòu)是在超高真空下合成的，當(dāng)它們脫離這種惰性環(huán)境中時(shí)，其有限的穩(wěn)定性可能會(huì)損害其適用性。近日，西班牙多諾斯蒂亞國(guó)際物理中心Dimas G. de Oteyza，Pavel Jelínek，James Lawrence等結(jié)合鍵解析掃描探針顯微鏡（BR-SPM）與理論計(jì)算，對(duì)在Au（111）表面合成的(3,1)-手性石墨烯納米帶[(3,1)-chGNRs]，然后將其暴露于氧化環(huán)境中進(jìn)行了研究。
本文要點(diǎn)：
1）研究表明，將[(3,1)-chGNRs]暴露于環(huán)境大氣中，并進(jìn)行必要的退火處理以解吸吸附的污染物，然后進(jìn)行BR-SPM的暴露后分析發(fā)現(xiàn)，碳帶發(fā)生了明顯的氧化，對(duì)其電子性能產(chǎn)生了極大的破壞性影響。
2）然后，作者做了控制實(shí)驗(yàn)，避免了高溫條件，僅將碳帶暴露于低壓純氧下，結(jié)果表明，在這些更為溫和的條件下，碳帶也被氧化了。
3）從這些結(jié)果中，作者獲得了對(duì)優(yōu)先反應(yīng)位點(diǎn)以及由氧引起的主要缺陷的性質(zhì)的更多見(jiàn)解。作者得出的結(jié)論是，帶有鋸齒形邊緣段的石墨烯納米帶在用于環(huán)境條件或在環(huán)境條件下轉(zhuǎn)移之前需要進(jìn)行保護(hù)。
Alejandro Berdonces-Layunta, et al. Chemical Stability of (3,1)-Chiral Graphene Nanoribbons. ACS Nano, 2020
DOI: 10.1021/acsnano.1c00695
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c00695
12. ACS Nano：一種基于自然光波動(dòng)驅(qū)動(dòng)的非對(duì)稱(chēng)微結(jié)構(gòu)Ti3C2Tx MXene薄膜的自運(yùn)動(dòng)軟致動(dòng)器
軟致動(dòng)器和微型機(jī)器人在工業(yè)、環(huán)境和軍事領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力，它們可以在沒(méi)有人工能源供應(yīng)和干預(yù)的情況下自發(fā)地、連續(xù)地運(yùn)動(dòng)。近日，合肥工業(yè)大學(xué)Ying Hu，中科院上硅所王冉冉，南京工業(yè)大學(xué)武觀報(bào)道了一種具有非對(duì)稱(chēng)層狀微結(jié)構(gòu)的仿生MXene基雙晶片致動(dòng)器，它可以利用自然光實(shí)現(xiàn)定向自運(yùn)動(dòng)。
本文要點(diǎn)：
1）研究人員制備了一種獨(dú)立的MXene薄膜，它具有增加的和不對(duì)稱(chēng)的層狀微應(yīng)力，將偶聯(lián)劑加入到MXene納米片中。由于MXene納米片具有良好的光熱效應(yīng)，增大的層間距有利于水分子的插層/脫層并引起可逆的體積變化，以及不對(duì)稱(chēng)的微結(jié)構(gòu)，使得該薄膜表現(xiàn)出宏觀快速響應(yīng)的光驅(qū)變形。在此基礎(chǔ)上，研究人員制作了一種對(duì)太陽(yáng)能具有超高響應(yīng)的柔性雙晶片致動(dòng)器，該致動(dòng)器具有超大振幅和快速響應(yīng)（1 s內(nèi)346°）的自然光驅(qū)動(dòng)特性。
2）利用雙晶片致動(dòng)器響應(yīng)日照強(qiáng)度變化的連續(xù)彎曲變形和尺寸蟲(chóng)的仿生設(shè)計(jì)來(lái)矯正重復(fù)彎曲變形，研究人員構(gòu)建了一種無(wú)人工能量和控制的蠕蟲(chóng)狀軟機(jī)器人，并實(shí)現(xiàn)了其定向自運(yùn)動(dòng)。此外，還開(kāi)發(fā)了用于提升由自然光驅(qū)動(dòng)的物體的軟臂，以及與服裝結(jié)合并在自然陽(yáng)光下產(chǎn)生三維變形的可穿戴智能裝飾品。
研究結(jié)果為開(kāi)發(fā)天然光驅(qū)動(dòng)的軟致動(dòng)器提供了一種策略，并展示了該光致動(dòng)器在陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)的軟仿生機(jī)器人、空間智能太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)設(shè)備和可穿戴服裝等領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景。
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Ying Hu, et al, Self-Locomotive Soft Actuator Based on Asymmetric Microstructural Ti3C2Tx Mxene Film Driven by Natural Sunlight Fluctuation, ACS Nano, 2021
DOI: 10.1021/acsnano.0c10797
https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c10797
