浙大Nature：探索幸福與快樂(lè)的源泉
血清素、多巴胺、內(nèi)啡肽，是人類快樂(lè)最重要的三種物質(zhì)。血清素，又名5-羥色胺 (5-HT)，被稱為“快樂(lè)激素”。血清素是如何讓人產(chǎn)生幸福感？這個(gè)生物學(xué)機(jī)理一直沒(méi)有破譯。有鑒于此，浙江大學(xué)張巖研究員團(tuán)隊(duì)與上海藥物研究所徐華強(qiáng)研究員和蔣軼研究員等人合作，成功解析了不同化學(xué)物質(zhì)和多種血清素受體亞型的精細(xì)三維結(jié)構(gòu)，并詳細(xì)闡述了血清素和化學(xué)藥物在人體內(nèi)發(fā)揮作用的機(jī)制，對(duì)藥物開(kāi)發(fā)選擇精準(zhǔn)靶標(biāo)具有積極作用。（來(lái)源：浙江大學(xué)新聞網(wǎng)）
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03376-8
1. Nature Commun.: SrRuO3-PbTiO3界面中的拓?fù)潆娮咏Y(jié)構(gòu)
薄膜中的不常見(jiàn)霍爾電阻通常和Skyrmion等自旋結(jié)構(gòu)有關(guān)，近期人們?cè)赟rRuO3異質(zhì)結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)霍爾磁滯回線，因此人們開(kāi)始對(duì)這種霍爾電阻產(chǎn)生的原因產(chǎn)生質(zhì)疑。有鑒于此，英國(guó)華威大學(xué)M. Alexe等報(bào)道了構(gòu)建SrRuO3-PbTiO3雙層異質(zhì)結(jié)構(gòu)（鐵磁-鐵電結(jié)構(gòu)），在該體系中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生霍爾磁滯現(xiàn)象，這種現(xiàn)象通常歸結(jié)于拓?fù)浠魻栃?yīng)、Skyrmion導(dǎo)致。
1）在場(chǎng)依存磁力顯微鏡（field dependent Magnetic Force Microscopy）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)兩種周期性變化的手性自旋結(jié)構(gòu)。當(dāng)處于零場(chǎng)擺線相位中，在應(yīng)該表現(xiàn)為“拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)”霍爾效應(yīng)的區(qū)域中表現(xiàn)為‘double-q’ 結(jié)構(gòu)非公度自旋晶體結(jié)構(gòu)相，而未出現(xiàn)拓?fù)浠魻栂唷．?dāng)樣品中達(dá)到飽和，double-q’相轉(zhuǎn)變?yōu)殍F磁切換狀態(tài)，同時(shí)“類拓?fù)洹毕嘞?/span>2）通過(guò)掃描隧道顯微鏡、DFT計(jì)算對(duì)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)的界面反演對(duì)稱破缺現(xiàn)象進(jìn)行解釋，驗(yàn)證了該體系中關(guān)鍵之處通過(guò)界面Dzyaloshinskii–Moriya相互作用。Seddon, S.D., Dogaru, D.E., Holt, S.J.R. et al. Real-space observation of ferroelectrically induced magnetic spin crystal in SrRuO3. Nat Commun 12, 2007 (2021).DOI: 10.1038/s41467-021-22165-5https://www.nature.com/articles/s41467-021-22165-5
2. Nature Commun.：?jiǎn)螌?T-NbSe2超晶格中的Mott Hubbard能帶
Mott絕緣體、電荷密度波CDW（charge density waves）的理解對(duì)于基礎(chǔ)物理學(xué)、發(fā)展器件而言非常重要，但是目前人們?nèi)晕磳?duì)Mott絕緣體、電荷密度波之間的關(guān)系實(shí)現(xiàn)很好的理解，尤其是對(duì)于2D材料。有鑒于此，北京理工大學(xué)劉立巍等報(bào)道了通過(guò)掃描隧道顯微鏡/光譜對(duì)單層1T-NbSe2材料進(jìn)行表征，對(duì)Mott的上Hubbard能帶（UHB）能量進(jìn)行研究。1）器件基本結(jié)構(gòu)。在擔(dān)載于SiC基底表面的雙層石墨烯上，通過(guò)MBE方法生長(zhǎng)高品質(zhì)大面積1T-NbSe2（單個(gè)面積達(dá)到140 nm），用于實(shí)現(xiàn)高分辨率觀測(cè)Mott UBH和CDW圖案的關(guān)系。2）發(fā)現(xiàn)電荷密度波中心處的dz2軌道與自旋極化UHB能帶的分布在空間上來(lái)看互相遠(yuǎn)離。此外，UHB在除了經(jīng)典的CDW圖案之外，還表現(xiàn)√3×√3 R30°周期性排列圖案。在1T-NbSe2的Mott能帶的可見(jiàn)深能帶區(qū)發(fā)現(xiàn)類似CDW結(jié)構(gòu)，基于以上發(fā)現(xiàn)作者對(duì)單層2D體系中的相關(guān)整體性電子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一些新發(fā)現(xiàn)。Liu, L., Yang, H., Huang, Y. et al. Direct identification of Mott Hubbard band pattern beyond charge density wave superlattice in monolayer 1T-NbSe2. Nat Commun 12, 1978 (2021).DOI: 10.1038/s41467-021-22233-whttps://www.nature.com/articles/s41467-021-22233-w
3. 王煥庭EES綜述：貴金屬單原子在熱催化、電催化和光催化中的應(yīng)用
貴金屬以其獨(dú)特的本征性質(zhì)和不可替代的催化活性在催化領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，考慮到貴金屬的稀缺性和高成本，最大限度地提高貴金屬的催化效率對(duì)于社會(huì)追求可持續(xù)能源至關(guān)重要。近年來(lái)，具有規(guī)整結(jié)構(gòu)的貴金屬單原子催化劑（NMSACs）以其最高的原子利用率（100%）、獨(dú)特的活性中心以及高的催化活性和選擇性受到了廣泛的關(guān)注。近日，澳大利亞莫納什大學(xué)王煥庭教授綜述了NMSACs在催化應(yīng)用方面的最新進(jìn)展。1）作者首先綜述了NMSACs的各種制備策略（濕化學(xué)、物理化學(xué)沉積、光化學(xué)、高溫?zé)峤狻㈦娕贾脫Q和其他策略），重點(diǎn)研究了如何在合適的襯底上有效地穩(wěn)定單個(gè)貴金屬原子，以防止它們的遷移和聚集。2）作者隨后提出了一些先進(jìn)的表征技術(shù)（像差校正掃描透射電子顯微鏡（AC-STEM）、X射線吸收光譜(XAS)、STM、XPS、NMR），以在原子水平上精確探測(cè)貴金屬活性中心，這是研究NMSACs結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。3）在此基礎(chǔ)上，作者對(duì)不同類型的NMSACs在熱催化（作為最廣為人知的催化類別之一，由于其高效率和適用于大規(guī)模生產(chǎn)，通常應(yīng)用于常規(guī)工業(yè)過(guò)程（水煤氣變換（WGS）反應(yīng)、選擇性加氫和脫氫重整反應(yīng)以及其他反應(yīng)））、電催化（氧還原反應(yīng)（ORR）、析氧反應(yīng)（OER）、析氫反應(yīng)（HER）、CO2還原（CO2RR）、氮還原（NRR）和甲醇/甲酸的電氧化））和光催化（析氫、CO2還原以及其他光催化反應(yīng)）等方面的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)，重點(diǎn)總結(jié)了NMSACs的構(gòu)效關(guān)系和催化機(jī)理。4）作者最后提出了NMSACs研究仍存在的挑戰(zhàn)和未來(lái)的研究方向主要包括：i）根據(jù)載體特性選擇合適的金屬前驅(qū)體；ii）通過(guò)加強(qiáng)金屬-載體相互作用穩(wěn)定合適載體上的單原子；iii）提高貴金屬負(fù)載量，平衡催化劑活性與負(fù)載量的關(guān)系，有效地防止孤立金屬原子的聚集，獲得理想的催化性能；iv）在載體上引入缺陷、空位或雜原子摻雜劑作為捕獲金屬前驅(qū)體的錨定位置；v）采取有效措施，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用。F. Zhang, Y. Zhu, Q. Lin, L. Zhang, X. Zhang and H. Wang, Noble-metal single-atoms in thermocatalysis, electrocatalysis, and photocatalysis, Energy Environ. Sci., 2021https://doi.org/10.1039/D1EE00247C
4. AM綜述：MOF中的能量轉(zhuǎn)移用于光催化、熒光傳感
在MOF中激發(fā)態(tài)能量轉(zhuǎn)移對(duì)于光催化、熒光傳感中非常重要，在光催化中MOF的光吸收天線吸收光能量，從而能夠從較高的面積中收集能量、并且將能量轉(zhuǎn)移到催化劑中心位點(diǎn)，有效的提高催化反應(yīng)活性，這種過(guò)程類似自然界中的光合成。在熒光檢測(cè)領(lǐng)域中，MOF骨架結(jié)構(gòu)中的激發(fā)態(tài)當(dāng)接觸淬滅分子，能夠產(chǎn)生放大的熒光淬滅效應(yīng)，導(dǎo)致單個(gè)淬滅分子能夠同時(shí)淬滅多個(gè)激發(fā)態(tài)，提高了響應(yīng)強(qiáng)度。有鑒于此，廈門(mén)大學(xué)汪騁等報(bào)道了MOF作為一種新型光催化、傳感平臺(tái)，通過(guò)結(jié)構(gòu)上的調(diào)控實(shí)現(xiàn)對(duì)能量傳輸速率、方向的控制，為激發(fā)態(tài)調(diào)控提供了非常有效的平臺(tái)。1）MOF材料中能量傳遞的控制。比如通過(guò)調(diào)控發(fā)光團(tuán)之間的偶極方向改善MOF中的能量轉(zhuǎn)移過(guò)程。2）能量傳輸在光催化中的作用、能量傳輸在熒光檢測(cè)中的作用。對(duì)于具有較高催化活性的位點(diǎn)而言，不僅需要對(duì)催化活性中心進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)需要對(duì)光吸收進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)MOF材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高M(jìn)OF骨架結(jié)構(gòu)中的能量轉(zhuǎn)移、激發(fā)態(tài)運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)放大熒光檢測(cè)能力。3）總結(jié)。MOF材料中的能量轉(zhuǎn)移在多種潛在領(lǐng)域中具有應(yīng)用前景，通過(guò)調(diào)控發(fā)色團(tuán)之間的距離、排列情況，能夠改善能量轉(zhuǎn)移情況。單重激發(fā)態(tài)比三重激發(fā)態(tài)的能量轉(zhuǎn)移更迅速，但是三重激發(fā)態(tài)的壽命更高。對(duì)能量轉(zhuǎn)移過(guò)程的理解有助于設(shè)計(jì)高性能的光吸收材料結(jié)構(gòu)。比如COF、HOF等新型結(jié)構(gòu)能夠用于設(shè)計(jì)和構(gòu)建高效率能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)。Zhiye Wang, Cheng Wang*, Excited State Energy Transfer in Metal‐Organic Frameworks, Adv. Mater. 2021, 2005819.DOI: 10.1002/adma.202005819https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202005819
5. AM: 一種生物啟發(fā)的彈性水凝膠，用于太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的水凈化
進(jìn)入21世紀(jì)，全球?qū)η鍧嵑桶踩盟男枨髮⒗^續(xù)增長(zhǎng)。展望未來(lái)，缺乏清潔水威脅人類健康并使寶貴的能源資源緊張，這種情況將隨著氣候變化而惡化。因此，未來(lái)從受污染源生產(chǎn)飲用水迫在眉睫。有鑒于此，普林斯頓大學(xué)Rodney D. Priestley教授等人，受自然界的啟發(fā)，開(kāi)發(fā)了一種太陽(yáng)能吸收劑凝膠（SAG）以使用自然陽(yáng)光從污染的水源中凈化水。1）SAG由彈性熱響應(yīng)性聚（N-異丙基丙烯酰胺）（PNIPAm）水凝膠，光熱聚多巴胺（PDA）層和藻酸鈉（SA）網(wǎng)絡(luò)組成。SAG的生產(chǎn)很容易；所有處理都是基于水的，并且在室溫下進(jìn)行。2）值得注意的是，SAG可以僅使用陽(yáng)光就能從各種含有小分子，油，金屬和病原體的污染儲(chǔ)水池中凈化水。SAG依靠太陽(yáng)能在較低的臨界溶解溫度下驅(qū)動(dòng)親水/疏水相轉(zhuǎn)變。3）SA層改善了SAG的除鹽性能。SAG技術(shù)的操作很容易：將SAG浸入受污染的水中后，會(huì)吸收大量的清潔水，同時(shí)會(huì)排斥鹽，生物制劑，油脂和其他污染物。由于凈化機(jī)制不需要能源密集型的的水蒸發(fā)過(guò)程，因此是被動(dòng)式太陽(yáng)能凈水率中最高的。總之，該工作對(duì)于可持續(xù)生產(chǎn)清潔水以改善人類生活質(zhì)量可能具有革命性意義。Xiaohui Xu et al. A Bioinspired Elastic Hydrogel for Solar‐Driven Water Purification. Advanced Materials, 2021.DOI: 10.1002/adma.202007833https://doi.org/10.1002/adma.2020078336. AM：氮摻雜的介孔中空碳球負(fù)載的鉑單原子用于促進(jìn)電催化析氫活性金屬-載體相互作用（EMSI）可以誘導(dǎo)金屬與載體之間的電子轉(zhuǎn)移，調(diào)節(jié)載體金屬的電子態(tài)，優(yōu)化中間物種的還原，在催化反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用。近日，武漢理工大學(xué)余家國(guó)教授，臺(tái)灣大學(xué)Hao Ming Chen報(bào)道了通過(guò)強(qiáng)EMSI對(duì)氮摻雜的介孔碳球負(fù)載的鉑單原子（Pt1/ NMHCS）電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)節(jié)。1）實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，Pt1/NMHCS復(fù)合材料具有比納米顆粒（PtNP）對(duì)應(yīng)物和商用20 wt% Pt/C更出色的電催化析氫反應(yīng)（HER）活性和穩(wěn)定性，在10 mA cm2的電流密度下具有40 mV的低過(guò)電位，在50 mV下具有2.07 A mg-1Pt的高質(zhì)量活性，在300 mV下，具有20.18 s-1的高周轉(zhuǎn)頻率，以及在酸性電解質(zhì)中的優(yōu)異耐久性。2）詳細(xì)的光譜表征和理論模擬表明，獨(dú)特的N1-Pt1-C2配位結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)EMSI效應(yīng)顯著調(diào)整了Pt 5d態(tài)的電子結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了吸附質(zhì)子的還原以及H?H偶聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)了類Pt HER活性。這項(xiàng)工作為精確設(shè)計(jì)高HER活性、高耐久性的Pt單原子基電催化劑提供了一條有效途徑。Panyong Kuang, et al, Pt Single Atoms Supported on N-Doped Mesoporous Hollow Carbon Spheres with Enhanced Electrocatalytic H2-Evolution Activity, Adv. Mater. 2021DOI: 10.1002/adma.202008599https://doi.org/10.1002/adma.202008599
7. Nano Energy: 碳材料促進(jìn)的微波化學(xué)：從相互作用機(jī)理到納米材料制造
外部微波場(chǎng)與碳材料之間的多重相互作用，通過(guò)在有限空間中構(gòu)建均勻的熱室或局部熱微環(huán)境，來(lái)觸發(fā)熱催化和轉(zhuǎn)化反應(yīng)，為功能材料工程和制造提供了一種替代和有前景的技術(shù)。有鑒于此，大連理工大學(xué)邱介山教授和于暢教授等人，綜述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外有關(guān)碳添加劑的微波化學(xué)研究進(jìn)展，重點(diǎn)介紹了碳添加劑的相互作用機(jī)理、影響因素/關(guān)鍵參數(shù)以及從納米尺度到較大尺度的先進(jìn)材料的制造技術(shù)。并對(duì)該領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展前景進(jìn)行了評(píng)述。1）具體地，詳細(xì)介紹了碳材料作為微波加熱介質(zhì)和熱點(diǎn)/電弧等離子體發(fā)生器驅(qū)動(dòng)和促進(jìn)熱化學(xué)反應(yīng)的研究進(jìn)展。還對(duì)作為微波前驅(qū)體的碳材料進(jìn)行了綜述，這有助于制備具有針對(duì)性和多功能的新型微波前驅(qū)體材料提供參考。2）由于微波加熱的關(guān)鍵特征（例如，均勻加熱，容積加熱，快速加熱和選擇性加熱），與常規(guī)方法相比，它已被證明是制造和加工碳材料的最有效途徑之一。相應(yīng)地，由于其顯著且可調(diào)節(jié)的理化特性，碳材料被廣泛用作添加劑，以從微觀和宏觀的角度促進(jìn)微波輔助/驅(qū)動(dòng)反應(yīng)和納米材料制造的發(fā)展。從本質(zhì)上講，從微波能到末端熱能和/或光能的轉(zhuǎn)化過(guò)程決定了反應(yīng)效率，其中碳材料可以通過(guò)積累內(nèi)在能量來(lái)起到“橋”或“催化劑”的作用。3）碳材料的微波效應(yīng)得益于焦耳電流和由電場(chǎng)分量驅(qū)動(dòng)的偶極子極化。并且可以通過(guò)改變碳材料的表面性質(zhì)和微/納米結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)MA性質(zhì)。因此，在微波的驅(qū)動(dòng)下，碳添加劑引起的化學(xué)反應(yīng)在材料工程中顯示出獨(dú)特而必不可少的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)碳材料用作微波吸收劑時(shí)，容易形成由熱點(diǎn)/電弧等離子體產(chǎn)生的均勻加熱環(huán)境或局部高溫微環(huán)境，這將有助于熱催化和轉(zhuǎn)化過(guò)程中涉及的相應(yīng)反應(yīng)。大多數(shù)碳基前驅(qū)體在微波輻射下具有特殊的MA特性，可以實(shí)現(xiàn)自構(gòu)型。Zhao Wang et al. Carbon-Enabled Microwave Chemistry: from Interaction Mechanisms to Nanomaterial Manufacturing. Nano Energy, 2021.DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106027https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106027
8. Adv. Sci.：二維WSe2薄片用于錫基鈣鈦礦薄膜生長(zhǎng)
具有良好的光電性能和理想帶隙的錫（Sn）鈣鈦礦已經(jīng)成為光伏應(yīng)用中有毒鉛（Pb）鈣鈦礦的有前途的替代品。但是，通過(guò)溶液法獲得高質(zhì)量的錫基鈣鈦礦薄膜是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。香港理工大學(xué)嚴(yán)鋒等人采用具有光滑且無(wú)缺陷表面的液體剝落的二維過(guò)渡金屬二硫化碳（即MoS2，WS2和WSe2）用作旋轉(zhuǎn)涂覆的FASnI3鈣鈦礦薄膜的生長(zhǎng)模板，從而促進(jìn)鈣鈦礦晶粒沿著（100）外延生長(zhǎng)。
1）研究發(fā)現(xiàn)，WSe2與FASnI3的能級(jí)匹配度要比MoS2和WS2好，并且在最終的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSC）中產(chǎn)生級(jí)聯(lián)能帶結(jié)構(gòu)，這可以促進(jìn)空穴提取并抑制器件中的界面電荷復(fù)合。經(jīng)WSe2修改的PSC的光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)10.47％，是基于FASnI3的PSC的最高效率之一。在二維WSe2薄片上，F(xiàn)ASnI3鈣鈦礦溶液相外延生長(zhǎng)有望在光電器件中找到廣泛的應(yīng)用。Wang, T., Zheng, F., Tang, G., Cao, J., You, P., Zhao, J., Yan, F., 2D WSe2 Flakes for Synergistic Modulation of Grain Growth and Charge Transfer in Tin‐Based Perovskite Solar Cells. Adv. Sci. 2021, 2004315.https://doi.org/10.1002/advs.202004315
9. AEM: 一種新型的Pd摻雜質(zhì)子傳導(dǎo)鈣鈦礦氧化物，可在低溫下高效穩(wěn)定地從氨中發(fā)電
考慮到成熟的NH3合成技術(shù)、運(yùn)輸和存儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施、NH3的高能量密度和燃料電池的高效率，氨燃料和質(zhì)子傳導(dǎo)膜燃料電池(PCFCs)技術(shù)的結(jié)合可能為未來(lái)提供一個(gè)理想的清潔能源系統(tǒng)。然而，NH3分解陽(yáng)極的催化活性差，由于氨引起的鎳粗化，由于燒結(jié)困難以及電解質(zhì)的質(zhì)子傳導(dǎo)性不足而導(dǎo)致的快速性能下降，是由以氨為燃料的PCFC穩(wěn)定和高功率發(fā)電的主要挑戰(zhàn)。有鑒于此，南京工業(yè)大學(xué)的邵宗平教授和楊廣明等人，報(bào)道了一種新型Ba(Zr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1)0.95Pd0.05O3?δ鈣鈦礦作為關(guān)鍵的陽(yáng)極組件和電解質(zhì)，它具有多功能性并能應(yīng)對(duì)常規(guī)PCFC的大多數(shù)挑戰(zhàn)。1）報(bào)道了一種新型的以NH3為燃料的PCFC，其優(yōu)點(diǎn)是易于制造，氨分解反應(yīng)和H2電化學(xué)氧化的活性高，優(yōu)異的耐久性，易燒結(jié)和電解質(zhì)的高導(dǎo)電性。該電池的關(guān)鍵是采用一種新的Pd摻雜Ba(Zr0.1Ce0.7Y0.1Yb0.1)0.95Pd0.05O3?δ(BZCYYbPd)鈣鈦礦作為PCFC的陽(yáng)極和電解質(zhì)的陶瓷相。2）少量Pd的摻入提高了鎳系鈣鈦礦陶瓷陽(yáng)極對(duì)NH3分解的催化活性，并由于B位陽(yáng)離子缺乏和電解質(zhì)燒結(jié)而增加了質(zhì)子傳導(dǎo)性。3）相應(yīng)的薄膜電解質(zhì)PCFC在650°C的NH3下提供的最大功率密度為724 mW cm–2，遠(yuǎn)高于未摻入Pd的類似電池（450 mW cm–2）。此外，在550°C條件下，在H2和NH3條件下工作350 h，沒(méi)有觀察到明顯的性能衰減，這使得它在實(shí)際應(yīng)用中具有很大的前景。Fan He et al. A New Pd Doped Proton Conducting Perovskite Oxide with Multiple Functionalities for Efficient and Stable Power Generation from Ammonia at Reduced Temperatures. Advanced Energy Materials, 2021.DOI: 10.1002/aenm.202003916https://doi.org/10.1002/aenm.202003916
10. AFM: 受生物啟發(fā)的大面積軟傳感皮膚
生物有機(jī)體在復(fù)雜的環(huán)境中表現(xiàn)出非凡的靈活性，尤其是與工程機(jī)器人系統(tǒng)相比。在某種程度上，這是由于生物體能夠檢測(cè)到干擾并迅速做出反應(yīng)。為了解決在機(jī)器人系統(tǒng)中快速感測(cè)這些干擾的挑戰(zhàn)，美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)Sarah Bergbreiter團(tuán)隊(duì)提出并展示了用于感應(yīng)飛行中無(wú)人機(jī)干擾的大面積傳感皮膚。1）傳感皮膚是由嵌入大面積蒙皮的高分辨率軟應(yīng)變傳感器，通過(guò)模塊化成型工藝實(shí)現(xiàn)的，其特征尺寸從幾十微米到0.675m不等。傳感系統(tǒng)的電子器件使軟皮膚的采樣速度足以捕捉機(jī)翼上的動(dòng)態(tài)載荷；2）總的來(lái)說(shuō)，大面積軟傳感皮膚顯示出高靈敏度、機(jī)械穩(wěn)定性以及靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)試中一致的傳感結(jié)果；3）無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中使用軟傳感皮膚測(cè)試表明，傳感皮膚可以捕捉小型無(wú)人機(jī)的相關(guān)飛行動(dòng)力學(xué)。這些結(jié)果為大面積軟傳感皮膚鋪平了道路，以便對(duì)各種機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行快速、魯棒的控制。Hee-Sup Shin, Zachary Ott, Leopold G. Beuken, Badri N. Ranganathan, J. Sean Humbert, and Sarah Bergbreiter, Bio-Inspired Large-Area Soft Sensing Skins to Measure UAV Wing Deformation in Flight, Advanced Functional Materials, 2021.DOI: 10.1002/adfm.202100679https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202100679
11. ACS Nano綜述：一種新興的儲(chǔ)能系統(tǒng)：先進(jìn)的Na?Se電池
鈉-硒（Na?Se）電池由于鈉元素的儲(chǔ)量豐富以及硒的高電導(dǎo)率和高體積容量而引起了人們的極大關(guān)注。目前在Na?Se電池體系中，人們已經(jīng)在電極材料方面取得了一些初步進(jìn)展，主要涉及Se基正極材料的設(shè)計(jì)。近日，電子科技大學(xué)王志明教授，Xiang Long Huang，加拿大國(guó)家科學(xué)研究院孫書(shū)會(huì)教授，澳大利亞伍倫貢大學(xué)竇士學(xué)院士綜述了Na?Se電池的最新研究進(jìn)展，包括電化學(xué)機(jī)理、面臨的挑戰(zhàn)、正極材料設(shè)計(jì)等。1）作者首先概述了Na?Se電池的電化學(xué)機(jī)理，并指出了Na-Se電池研究面臨的主要挑戰(zhàn)。然后系統(tǒng)地總結(jié)、分類和討論了Se基儲(chǔ)鈉正極材料的研究進(jìn)展，包括Se/C復(fù)合材料、Se/極性材料/C復(fù)合材料以及雜化SexSy合金。同時(shí)，提出了一些潛在的策略，用于改善關(guān)鍵的挑戰(zhàn)和提高其電化學(xué)性能，為提高鈉離子存儲(chǔ)提供指導(dǎo)。2）作者展望了未來(lái)Na?Se電池有價(jià)值的研究方向，以更深入地闡明Na?Se電池的電化學(xué)機(jī)理，從而促進(jìn)其在全電池性能和商業(yè)化方面的進(jìn)一步發(fā)展。Xiang Long Huang：An Emerging Energy Storage System: Advanced Na?Se Batteries, ACS Nano, 2021DOI: 10.1021/acsnano.0c10078https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c10078
12. ACS Nano：一種由摩擦電納米發(fā)電機(jī)初始充電的超耐用高效靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)循環(huán)網(wǎng)絡(luò)用于環(huán)境能量收集
摩擦電納米發(fā)電是一種新興的從環(huán)境中獲取低頻機(jī)械能的技術(shù)，但摩擦表面之間不可避免的摩擦阻力限制了摩擦電納米發(fā)電機(jī)（TENG）的能量轉(zhuǎn)換效率和使用壽命。近日，安徽大學(xué)王佩紅，Wen Zhang報(bào)道了一個(gè)靜電感應(yīng)納米發(fā)電機(jī)（EING）循環(huán)網(wǎng)絡(luò)（EICN），通過(guò)集成任意數(shù)量的EING單元來(lái)收集低頻機(jī)械能。1）通過(guò)初始電荷注入（來(lái)自TENG或電源），EICN中的EING器件的平均功率密度比以前的擺動(dòng)結(jié)構(gòu)的TENG提高了15倍以上。即使在外部觸發(fā)中斷40 min后重新啟動(dòng)的情況下，EICN也能在90 s內(nèi)恢復(fù)到穩(wěn)定的最佳電輸出狀態(tài)，突出了該策略的良好應(yīng)用可行性。2）為了展示從環(huán)境中獲取大規(guī)模機(jī)械能的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，研究人員設(shè)計(jì)了一臺(tái)高性能、超低摩擦的TENG，用于EICN的初始充電注入。此外，當(dāng)一個(gè)具有三個(gè)EINGs的EICN被真正的水波觸發(fā)時(shí)，成功為便攜式電子器件供電，以實(shí)現(xiàn)自供電傳感和遠(yuǎn)程海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)。這種EICN策略不僅可以收獲低頻擺動(dòng)式機(jī)械能，而且經(jīng)過(guò)合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，還具有收獲旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的能力，從而為實(shí)際應(yīng)用中的大規(guī)模藍(lán)光能量收集提供了一個(gè)很好的候選方案。Pinshu Rui, et al, Super-Durable and Highly Efficient Electrostatic Induced Nanogenerator Circulation Network Initially Charged by a Triboelectric Nanogenerator for Harvesting Environmental Energy, ACS Nano, 2021DOI: 10.1021/acsnano.0c10840https://doi.org/10.1021/acsnano.0c10840
