1. Science：首次破解植物親和花粉授粉機制
華東師范大學生命科學學院李超課題組以十字花科中的模式植物擬南芥為研究對象，揭示出花粉-柱頭相互識別的分子機理，從而在植物生殖發育領域，首次破解了開花植物識別本物種花粉，而拒絕其他物種花粉的根本原因。
Chen Liu, et al. Pollen PCP-B peptides unlock a stigma peptide–receptor kinase gating mechanism for pollination. Science, 2021.
DOI: 10.1126/science.abc6107
https://science.sciencemag.org/content/372/6538/171.full
來源華東師范大學官網
2. Science：機械驅動串聯支架的3D噴射書寫
Weyl半金屬是一種三維無間隙拓撲相，在體能帶中表現Weyl錐結構。根據能帶理論，Weyl錐必須以成對形式出現，最小的Weyl錐數目必須為2個，同時Weyl錐的數目為2的半金屬材料是一種理想的Weyl半金屬（IWSM）。
有鑒于此，中科大潘建偉、陳帥，北京大學劉雄軍等報道通過實驗設計通過對超冷原子87Rb的三維自旋-軌道耦合作用調控，成功實現了IWSM，而且通過均衡虛擬切片成像技術揭示了其演變的動態過程。
2. Sci. Adv.：機械驅動串聯支架的3D噴射書寫
在整個生物醫學領域中，一直存在對可控、可擴展并與不同材料兼容的高精度微印刷工藝的需求。靜電紡絲技術可提供可擴展性和與多種聚合物的兼容性，但通常缺乏精確的三維（3D）控制。有鑒于此，韓國忠南大學Kyung Jin Lee和密歇根大學Joerg Lahann等人發現在3D噴射書寫過程中的電荷反轉可以實現精確設計的3D結構的高通量生產。
本文要點：
1）射流的軌跡是由不穩定電荷-電荷斥力和恢復性粘彈力的平衡控制的。電壓極性的反轉降低了射流所攜帶的凈表面電勢，從而抑制了在常規靜電紡絲過程中通常觀察到的彎曲不穩定性的發生。
2）在沒有彎曲不穩定性的情況下，可以實現聚合物纖維的精確沉積?？梢詫⑾嗤脑響糜谑褂冕橁嚵械?D噴射書寫中，由于其前所未有的結構控制，復合材料可以經歷可逆的形狀轉變。
Seongjun Moon et al. 3D jet writing of mechanically actuated tandem scaffolds. Sci. Adv. 2021, 7 (16), eabf5289.
DOI: 10.1126/sciadv.abf5289.
https://advances.sciencemag.org/content/7/16/eabf5289
3. Nature Commun.：為機器人定制一個自修復軟泵
軟材料方面的最新進展使機器人能夠擁有更安全的人機交互方式和自適應運動，但在不受束縛的應用中開發通用驅動電源以實現驅動、速度、便攜性和可靠性之間的性能權衡仍然存在重大挑戰。有鑒于此，浙江大學鄒俊教授和Chao Zhang等人介紹了一類利用電能通過電子和離子遷移機制泵送液體的全軟電子泵。
本文要點：
1）軟泵具有良好的便攜性和出色的驅動性能。開發的特殊功能液體融合了獨特的電驅動特性和自修復功能，為自修復流體動力系統提供了一個方向。還可定制軟泵的外觀和可泵性，滿足不同機器人的個性化需求。
2）軟電子泵提供了一些有前景的特性：全軟結構、強大的驅動力、快速響應、長壽命、良好的可控制性、出色的便攜性、高耐用性、多功能性、自修復性、易于制造和低成本。此外，軟電子泵還可以與自制的微型高壓電源轉換器結合使用，將其完全植入到現有的大多數軟機器人中，擺脫束縛，獲得自由，這是無束縛軟機器人發展的巨大進步。
Wei Tang et al. Customizing a self-healing soft pump for robot. Nat. Commun. 2021, 12 (1), 2247.
DOI: 10.1038/s41467-021-22391-x.
https://www.nature.com/articles/s41467-021-22391-x
4. Nature Commun.: 調整P2層狀氧化物的局部化學性質以提升鈉離子電池的能量密度和壽命
鈉離子電池（SIB）由于其成本低廉和資源分布廣泛而被認為是一種適用于大規模儲能和智能電網的下一代電池技術。電池的性能和成本主要受所用正極材料所影響目前主要有層狀過渡金屬氧化物，磷酸鹽，普魯士藍類似物等。其中，層狀過渡金屬氧化物在鈉離子電池正極材料中延期最為廣泛。但是，由于過渡金屬層在鈉離子插入脫出時會發生滑動而導致相變使得容量不穩定，這嚴重阻礙了它們的發展。為了應對這一挑戰，近日，南開大學化學學院李福軍研究員等人報道了一種將大尺寸的K+鉚接在P2-Na0.612K0.056MnO2的棱形Na+位中，產生了熱力學上更有利的Na+空位。
本文要點：
1）將138 pm的大直徑K+鉚接在P2-Na0.612K0.056MnO2中Na+的邊緣共享位點上，這導致Na0.612K0.056MnO2中的晶片間距離僅為0.56 nm，使得在K+具有高的擴散勢壘，因此結構穩定。
2）Na-O鍵強度和Na+空位形成能降低，可供更多的Na+的嵌入脫出。增強的MnO6-八面體層有利于P2-Na0.612K0.056MnO2的結構穩定。
3）原位X射線衍射（XRD）表明，在循環過程中，高充電電壓下不會出現不可逆的相變。實驗證明，該材料以Mn3+/Mn4+作為氧化還原對，具有240.5 mAh g-1的高比容量，以及654 Wh kg-1的高能量密度，具有良好的循環穩定性和倍率性能。
4）Mn-O鍵得到增強，減少了充電和放電過程中的相變，其在低電壓下僅發生P2<->P’2的兩相轉變。
Chenchen Wang et al. Tuning local chemistry of P2 layered-oxide cathode for high energy and long cycles of sodium-ion battery. Nature Communications volume 12, Article number: 2256 (2021)
DOI: 10.1038/s41467-021-22523-3
http://doi.org/10.1038/s41467-021-22523-3
5. Nature Commun.：通過穩定的聚合物發光二極管實現生物信號的連續檢測
超柔光學設備由于其對人體皮膚的出色適應性，已廣泛用于下一代可穿戴電子產品中。長期健康監測還要求將超柔性光學設備與能量收集電源集成在一起。使設備自供電。然而，由于超柔性聚合物發光二極管在空氣中的工作穩定性較差，因此將超柔性光學傳感器與電源進行系統級集成是具有挑戰性的。東京大學Takao Someya等人通過結合穩定的聚合物發光二極管，有機太陽能電池和有機光電探測器，開發了用于光體積描記圖監測的超柔性自供電有機光學系統。
本文要點：
1）超柔聚合物發光二極管采用倒置結構和摻雜的聚乙烯亞胺乙氧基化層，即使在空氣下工作11.3小時仍可保持70％的初始亮度。而且，集成的光學傳感器通過聚合物發光二極管表現出高線性，光強度指數為0.98。這種自供電，超柔韌的光電容積描記器傳感器以每分鐘77次的搏動頻率執行脈搏信號監測。
Jinno, H., Yokota, T., Koizumi, M. et al. Self-powered ultraflexible photonic skin for continuous bio-signal detection via air-operation-stable polymer light-emitting diodes. Nat. Commun. 12, 2234 (2021).
https://doi.org/10.1038/s41467-021-22558-6
6. Chem. Soc. Rev.綜述：用于高溫電容儲能的介電聚合物
聚合物是高能量密度電容器中電介質的首選材料。運輸的電氣化和對先進電子產品日益增長的需求，要求聚合物介質能夠在高溫下高效運行。有鑒于此，美國賓夕法尼亞州立大學Qing Wang和勞倫斯伯克利國家實驗室Yi Liu等人綜述了近年來用于高溫電容儲能的介電聚合物的研究進展。
本文要點：
1）在討論一般設計注意事項時，重點放在闡明高溫下電介質聚合物的高場強介電性能和電特性以及電容性能（包括放電能量密度、充放電效率和可循環性）的結構依賴性。
2）近十年來，基于各種結構設計方法，聚合物電介質的高溫電容性能得到了顯著改善。應該對聚合物電介質的結構進行新穎的分子設計，以平衡電介質穩定性，低傳導性和介電損耗以及在高溫和高電場下的高K值，并實現出色的能量和功率密度。需要對與結構相關的高溫導電機理、介電性能和電容性能進行系統研究。更關鍵的是，未來的研究將致力于研究聚合物介電材料在環境溫度和高溫下與結構有關的失效機理。
3）需要進行大量研究以檢查和改善在極端條件下運行的聚合物電介質的抗故障性和可靠性。多尺度的理論建模和先進的納米尺度成像有助于進一步理解聚合物電介質在不同操作條件下的失效和自清除機制。機器學習算法和現有材料數據可以用來創建介電/電氣性能和電容性能預測的替代模型。計算科學和數據科學可以加速聚合物結構和合成方案的合理設計。只有通過化學、材料科學與工程、電氣工程和應用物理等領域的合作，才能使聚合物電介質等高度跨學科領域實現快速發展。
He Li et al. Dielectric polymers for high-temperature capacitive energy storage. Chem. Soc. Rev. 2021.
DOI: 10.1039/D0CS00765J.
https://doi.org/10.1039/D0CS00765J
7. Chem：二維半導體單層的高效剝離和有機/無機人工超晶格的重組
高純單分子層的可擴展制備對于在不同技術中實際集成二維（2D）半導體至關重要，但仍然是一個持久的挑戰。以往利用有機銨插層剝離2D層狀晶體的方法，由于其自延緩效應阻礙了相鄰層間的完全插層，通常只能得到幾層納米薄片。
近日，加州大學洛杉磯分校段鑲鋒教授報道了一種獨特的“插層和分離”過程，其減輕了自延緩效應，并最終在整個大塊晶體中實現了完全的插層，而沒有可能會導致不必要的結構損傷或相變的過高過電位。特別地，當插層誘導的機械應變超過2D晶體的面內屈服應變時，外表面最初的插層可能會自然地從塊體上脫落，暴露出下面的新層以供繼續插層，并消除先前插層的自阻效應。
本文要點：
1）以In2Se3為模型體系，研究人員發現晶體表面不斷刷新，從表面到核心可以進行持續的“插入和分離”過程，直到整個大塊晶體被消耗，從而實現了溶液分散的2D半導體單層整體的完全插入和高產率剝離。這種獨特的自刷新過程具有通用性，可以從具有高插層應變的大尺寸大塊層狀晶體（例如In2Se3、InSe和Bi2Se3）中制備出高純度的2D單分子層。
2）更進一步，研究人員展示了剝離的2D半導體單層可以作為組裝有序分子/2D雜化超晶格的通用構件，具有交替的分子層和無機2D單層，從而開發了一類具有原子調制化學組成、廣泛可調的結構周期和特定的電子和聲子輸運特性的多功能人工超晶格。
總之，這項研究展示了一種獨特的插層化學，提供了一種可行的低成本的化學方法來制備高純度的2D半導體單層和具有可調結構和功能的大面積雜化超晶格材料。
Lin et al., High-yield exfoliation of 2D semiconductor monolayers and reassembly of organic/inorganic artificial superlattices, Chem (2021)
DOI：10.1016/j.chempr.2021.03.022
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2021.03.022
8. Matter：3D打印聚合物相變材料復合材料的熱能調節
相變材料（PCM）是被動控制建筑物采暖和制冷的一種有力選擇。有鑒于此，德州農工大學Emily B.Pentzer等人提出了一種在光固化樹脂基體中利用球形PCM顆粒作為粘度調節劑的直接書寫（DIW）技術來生產和打印PCM填充的油墨。
本文要點：
1）成功地打印了高達63 wt％ PCM的油墨，這些油墨具有出色的熱調節能力，并且在200個熔化/固化循環中幾乎沒有泄漏。加熱后，用PCM填充墨水打印的空心房屋的溫度比外部環境低40％。
2）可以將具有不同熔點的PCM同時集成到樹脂中并進行打印，而不會損害其結構或完整性。該方法使用PCM顆粒作為3D打印和被動熱管理的粘度調節劑，以產生有效的熱緩沖劑，并且其與各種光聚合物基體和PCM兼容，而無需事先對PCM進行微囊化。
Peiran Wei et al. Thermal energy regulation with 3D printed polymer-phase change material composites. Matter 2021.
DOI: 10.1016/j.matt.2021.03.019.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238521001260
9. EES綜述：硫化物電解質驅動的全固態鋰電池：從基礎研究到實際工程設計
基于硫化物電解質（SE）的全固態鋰電池（ASSLB）由于其比常規鋰離子電池（LIB）更高的安全性和更高的能量密度而贏得了全世界的關注。然而，SE差的空氣穩定性，不良的界面反應，差的固-固離子接觸以及基礎研究與實際工程之間的巨大差距阻礙了SE基ASSLB的商業化。有鑒于此，西安大略大學孫學良教授等人旨在結合基礎研究和工程學的觀點，合理設計具有高能量密度的實用SE基ASSLB，包括SE、界面和實用的全固態軟包電池。
本文要點：
1）首先，綜述了典型的偽二元、偽三元和偽四元SEs的最新進展，并提出了提高離子電導率和化學電化學穩定性的有效策略。闡明了通過調節Li+濃度、Li+空位、晶體結構和位點無序性可以進一步提高SEs的離子電導率。通過納米結構設計和化學成分調整可以改變化學和電化學穩定性。特別是軟硬酸堿（HSAB）理論指導下的摻雜對于發展空氣穩定的SEs非常有效。
2）此外，還對正極和負極界面的挑戰和策略分別進行了綜述，還采用了先進的原位表征技術和理論計算方法，以更好地了解ASSLB的界面。在正極界面，通過界面涂層可以防止界面反應，特別是使用鋰導電涂層材料?？扇苄許E可以改善不良的固-固離子接觸。在負極界面，鋰枝晶的形成、體積變化和界面反應是三個突出的挑戰，可以通過原位形成的SEI緩解這些挑戰。金屬表面Li改性，SE改性，外加壓力，降低電子導電性等。同時，建議今后的研究工作應以超薄鋰箔為基礎，這對固態軟包電池的實際工程設計具有直接的指導意義。
3）舉例說明了基于SE的全固態鋰離子電池和全固態鋰硫電池。最重要的是，使用實用的工程參數設計了面向能量密度的全固態軟包電池。所提出的設計可以作為一個定量的框架來預測未來基于SE的全固態軟包電池的實際能量密度。此外，對于SE基ASSLBs的生產，對常規漿料涂覆技術和新興的干電極工藝進行了回顧。最后，介紹了SE基ASSLBs中的未來方向和觀點。
這一全面的綜述不僅提供了對SE基ASSLBs的基本和深入理解，而且可以指導實用全固態軟包電池的工程設計，從而推動SE基ASSLBs向商業化邁進一步。
Changhong Wang et al. All-Solid-State Lithium Batteries Enabled by Sulfide Electrolytes: From Fundamental Research to Practical Engineering Design. Energy Environ. Sci. 2021.
DOI: 10.1039/D1EE00551K.
https://doi.org/10.1039/D1EE00551K
10. NSR: 鋰硫電池中金屬有機框架材料的應用
鋰硫（Li-S）電池被認為是最有潛力的下一代動力電池系統，但是，迫切需要找到合適的材料來解決一系列挑戰，例如穿梭效應和鋰枝晶生長。金屬有機骨架材料(metal-organic frameworks, MOFs)是一種多功能多孔材料，可用于鋰電池的不同部位。近年來，MOF在Li-S電池中的應用得到了迅速發展。
有鑒于此，武漢理工大學麥立強教授和Xu Xu等人，綜述了MOFs在Li-S電池陰極、隔膜和電解質等各個方面的最新進展。詳細討論了影響MOFs性能的因素以及MOFs在不同部位的工作機理。最后，提出了MOFs在Li-S電池中應用面臨的機遇和挑戰。
本文要點：
1）總結了MOF在Li-S電池各個部分中的應用。包括陰極主體，隔膜和電解質。在分析近年來MOF在Li-S電池中的應用進展的基礎上，詳細討論了MOF在Li-S電池不同部位的工作機理。還分析了影響MOF性能的因素，包括吸附多硫化物的能力和均勻離子沉積的作用。
2）盡管在過去十年中，MOF在Li-S電池中的應用取得了一系列令人振奮的進展，但Li-S電池中MOF的發展，特別是商業發展，仍然受到一些問題的限制，一些重要的機理還沒有得到充分的認識。因此，應關注關鍵因素和潛在的發展方向。(1) 應從多個方面考慮MOF孔結構對Li-S電池的影響。（2）設計并在隔板上構造均勻，完整的MOF涂層。（3）開發大規模制備基于MOF的分離器的新方法。(4) MOF基電解質將是一個潛在的發展方向。（5）選擇更合適的策略以將MOF應用于Li-S電池的鋰金屬陽極保護。（6）應發展低成本，大規模制造MOF材料，以促進其產業化。(7)開發基于MOF材料的高能量密度商用鋰電池。
3）盡管存在挑戰，但MOF在Li-S電池中的應用已得到迅速發展，這也為將來用于Li-S電池的新型基于MOF的材料的開發指明了更好的方向。選擇適合大規模工業生產的低成本MOF材料，開發具有高能量密度和良好循環穩定性的商用Li-S電池將是最重要的研究方向。
Cheng Zhou et al. Metal-organic frameworks enable broad strategies for lithium-sulfur batteries. National Science Review, 2021.
DOI: 10.1093/nsr/nwab055
https://doi.org/10.1093/nsr/nwab055
11. AEM綜述：鋰硫電池中金屬有機骨架與電活性組分的可調相互作用的研究現狀和前景
鋰硫（Li-S）電池具有較高的理論能量密度，有望成為下一代最佳候選儲能技術。而材料的快速發展使得Li-S電池向前邁進了一大步。然而，在實際應用中，其在循環壽命和效率方面仍有很大差距。其中，合理設計材料/電極至關重要。新興的金屬有機骨架（MOFs）是一類新型的結晶多孔有機-無機雜化材料。豐富的無機節點和可設計的有機連接物可以在分子水平上進行定制的孔化學，從而能夠與Li-S電池中的電活性成分進行可調的相互作用。
近日，中科院金屬研究所李峰研究員闡明了MOF的基本成分/結構與Li-S電池中電活性成分之間的相互作用，以指導MOF的精確功能驅動設計。
本文要點：
1）作者首先簡要總結了Li-S電池的反應機理和存在的問題。其次，突出了MOFs在孔化學和形貌方面的結構優勢?；谝陨蟽蓚€方面，提出了問題-結構-功能之間的關系，總結了MOF對電活性組分的輸運和反應的調節作用。
2）作者最后展望了用于Li-S電池的MOF基材料的未來發展前景。
Fulai Qi, et al, Tunable Interaction between Metal-Organic Frameworks and Electroactive Components in Lithium–Sulfur Batteries: Status and Perspectives, Adv. Energy Mater. 2021
DOI: 10.1002/aenm.202100387
https://doi.org/10.1002/aenm.202100387
12. Small Methods綜述：可充電鎂硫電池的研究進展與展望
可充電鎂硫（Mg-S）電池具有體積能量密度高、成本低、安全性高等突出優點，有望成為下一代候選儲能技術。然而，它們的實際應用仍面臨著巨大的挑戰，即尋找能夠滿足多種嚴格要求的電解質以及高效的硫正極和鎂負極。近日，澳大利亞伍倫貢大學郭再萍教授，山東理工大學Xinyu Zhao對Mg-S電池的研究現狀進行了全面綜述，總結了其最新研究進展。
本文要點：
1）作者首先概述了Mg-S體系的工作原理和電池反應背后的電化學原理，闡述了Mg-S體系面臨的挑戰。
2）作者然后總結了用于Mg-S電池的硫基正極所涉及的材料，并重點總結了提高正極性能的策略。在此基礎上，對各種形式的Mg負極進行了研究，并提出了其未來的發展方向。
3）作者對Mg-S電池的電解質體系進行了詳細的闡述。主要包括了對鎂電解質的基本認識的詳細總結和從鎂鹽結構（有機鎂鹽基電解質中的陽離子/陰離子設計、所有無機鹽的選擇和簡單鹽的采用）和溶劑選擇兩個方面對鎂電解質的設計策略進行了系統性總結。此外，還總結了所設計的鎂電解質對電池中其他金屬成分的腐蝕問題，并對高性能Mg-S電池仍存在的挑戰和未來的研究方向提出了個人見解。
Yan Lu, et al, Progress and Perspective on Rechargeable Magnesium–Sulfur Batteries, Small Methods 2021
DOI: 10.1002/smtd.202001303
https://doi.org/10.1002/smtd.202001303
