1. Nature Mater.：限制孤立的發(fā)色團獲得高效藍色磷光
高效藍色磷光發(fā)射對有機光電應(yīng)用至關(guān)重要。然而，合成具有高三重態(tài)能級和被抑制的非輻射躍遷的（有效藍色磷光的關(guān)鍵要求）無重原子有機系統(tǒng)是非常具有挑戰(zhàn)的。近日，黃維，安眾福，劉小鋼等人等報道了一種將孤立的發(fā)色團限制在離子晶體中的簡單化學策略，獲得了高性能藍色磷光。
本文要點：
1）離子晶體的陽離子和生色團的羧酸基團之間形成高密度離子鍵使得發(fā)色團具有分離的分子排列，發(fā)色團的之間相互作用可忽略不計。
2）通過改變帶電發(fā)色團及其抗衡離子，可以實現(xiàn)從藍色到深藍色的可調(diào)磷光，最大磷光效率為 96.5%。
3）此外，這些磷光材料可實現(xiàn)快速、高通量的數(shù)據(jù)加密、指紋識別和余輝顯示。
該工作將促進高效藍色有機磷光體的設(shè)計，并將有機磷光領(lǐng)域擴展到新的應(yīng)用領(lǐng)域。
Wenpeng Ye, et al. Confining isolated chromophores for highly efficient blue phosphorescence. Nat. Mater., 2021
DOI: 10.1038/s41563-021-01073-5
https://www.nature.com/articles/s41563-021-01073-5
2. Nature Nanotechnol.：觀察狄拉克流體在室溫下的巨大且可調(diào)的熱擴散率
導電材料通常表現(xiàn)出擴散或彈道電荷傳輸性質(zhì)。當電子-電子相互作用占主導地位時，會出現(xiàn)具有粘性電荷流的流體動力學狀態(tài)。在更嚴格的條件下最終會產(chǎn)生一個量子臨界的狄拉克流體狀態(tài)，其電子熱可以比電荷更高效地流動。然而，迄今為止，在室溫下觀察和控制流體動力學狀態(tài)下電子熱的流動仍然難以實現(xiàn)。近日，西班牙加泰羅尼亞納米科學與納米技術(shù)研究所Klaas-Jan Tielrooij等觀察到了石墨烯在擴散和流體動力學狀態(tài)下的熱傳輸，并報道了在室溫下以載流子溫度和載流子密度作為控制旋鈕向狄拉克流體狀態(tài)的可控轉(zhuǎn)變。
本文要點：
1）作者通過具有飛秒時間和納米空間分辨率的時空熱電顯微鏡技術(shù)，該技術(shù)可跟蹤電子熱擴散，來觀察石墨烯在擴散和流體動力學狀態(tài)下的熱傳輸。
2）在擴散區(qū)，作者發(fā)現(xiàn)熱擴散率大約為 2,000 cm2 s?1，與電荷傳輸一致。此外，在動量弛豫之前的流體動力學時間窗口內(nèi)，作者觀察到與高達 70,000 cm2 s-1 的大擴散率相對應(yīng)的熱擴散，表明其是狄拉克流體。
該工作為進一步探索這些有趣的物理現(xiàn)象及其在納米級熱管理中的潛在應(yīng)用提供了可能性。
Alexander Block, et al. Observation of giant and tunable thermal diffusivity of a Dirac fluid at room temperature. Nat. Nanotechnol., 2021
DOI: 10.1038/s41565-021-00957-6
https://www.nature.com/articles/s41565-021-00957-6
3. Nature Commun.：可作為光激活免疫佐劑的兩親性樹狀大分子用于原位癌癥疫苗
免疫佐劑是癌癥疫苗所必不可少的成分之一。然而，目前傳統(tǒng)的佐劑都存在一些局限性，如缺乏可控性和會誘導全身毒性等，因此其進一步應(yīng)用仍受到了限制。中國藥科大學劉瀟璇教授、國家納米科學中心梁興杰研究員、宮寧強和廣西醫(yī)科大學趙永祥教授利用乏氧響應(yīng)型兩親性樹狀納米顆粒負載Ce6，構(gòu)建了一種光激活免疫佐劑LIA)。
本文要點：
1）在近紅外光照射下，LIA不僅能夠誘導腫瘤細胞裂解和釋放腫瘤抗原，還會促進含2-硝基咪唑的樹狀分子向含2-氨基咪唑的樹狀分子的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，進而通過Toll樣受體7介導的信號通路激活樹突細胞。
2）實驗結(jié)果表明，該藥物能有效抑制原發(fā)腫瘤和外源性腫瘤的生長，并誘導產(chǎn)生強烈的抗原特異性免疫記憶效應(yīng)以防止腫瘤的轉(zhuǎn)移和復發(fā)。此外，LIA也能夠?qū)⒚庖咦魟┑淖饔枚ㄎ挥谀[瘤部位。綜上所述，這一研究表明光激活型免疫佐劑可為構(gòu)建原位癌癥疫苗提供了一個安全有效的新平臺。
Yongchao Wang. et al. An amphiphilic dendrimer as a light-activable immunological adjuvant for in situ cancer vaccination. Nature Communications. 2021
https://www.nature.com/articles/s41467-021-25197-z
4. AM：高效穩(wěn)定鈣鈦礦太陽能電池表面晶界處的自誘導 I 型能帶排列
鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的效率已經(jīng)突破25%，接近單晶硅電池的效率。然而PSC的開路電壓（Voc）因薄膜表面的載流子損失而顯著減弱，不利于PSC效率和穩(wěn)定性。北京大學趙清等人過構(gòu)建超低表面溫度來控制在鈣鈦礦薄膜上表面的水分凝結(jié)，誘導Voc的提升。
本文要點：
1）由于痕量凝結(jié)水分的蝕刻作用，可以在表面晶界處形成I型能帶排列。有利構(gòu)造的表面I型能帶排列可以有效地排斥載流子并將它們返回到晶粒內(nèi)部，顯著避免了薄膜表面的載流子損失。最終，薄膜獲得了超過 2.5 μs 的卓越載流子壽命，并且 PSC 的 Voc 從 1.07 V 明顯提高到 1.17 V。
2）僅 0.39 V 的最小Voc損失使PSC的功率轉(zhuǎn)換效率 (PCE) 從20.2%大幅提高到 22.4%（一步旋涂方法）。此外，這項創(chuàng)新是多功能的，通過兩步旋涂方法也實現(xiàn)了 23.2% 的冠軍 PCE。
Luo, C., Zhao, Y., Wang, X., Gao, F., Zhao, Q., Self-Induced Type-I Band Alignment at Surface Grain Boundaries for Highly Efficient and Stable Perovskite Solar Cells. Adv. Mater. 2021, 2103231. https://doi.org/10.1002/adma.202103231
5. AM：電化學誘導用于改善水凝膠機械強度、自愈合和界面粘附
水凝膠在生物醫(yī)學和工程領(lǐng)域顯示出巨大的潛力。為了提高其物理性能，制定高效的物理/化學策略至關(guān)重要。近日，華東師范大學張利東研究員報道了提出了一種能夠改善水凝膠功能的電化學功能化策略。
本文要點：
1）在聚丙烯酰胺(PAAm)@κ-卡拉膠的水凝膠模型上進行了電化學功能化。電化學反應(yīng)導致的金屬離子（Fe3+）遷移并與κ-卡拉膠的硫酸基團配位，實現(xiàn)了顯著的水凝膠功能改善。
2）實驗結(jié)果顯示，與未經(jīng)處理的PAAm@κ-卡拉膠水凝膠相比，其機械強度提高7.37倍，水凝膠在玻璃表面的界面粘附能從0提高到1400 J m-2，強于肌腱的結(jié)合強度（粘附能:≈800 J m-2）。兩片水凝膠條通過電化學功能化整合成完整的結(jié)構(gòu)，與未處理的水凝膠相比，愈合效率達到100%。最顯著的改善是，它能夠通過電極組件在水凝膠上形成功能圖案，這為水凝膠提供了對外部壓力的模塊化敏感性。
這種策略有望成為生物醫(yī)學和工程開發(fā)中快速生成多功能水凝膠的通用準則。
Yan Miao, et al, Electrochemistry-Induced Improvements of Mechanical Strength, Self-Healing, and Interfacial Adhesion of Hydrogels, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202102308
https://doi.org/10.1002/adma.202102308
6. AM：導電聚合物的高效離子交換摻雜
分子摻雜——使用氧化還原活性小分子作為有機半導體摻雜劑——在傳感、生物電子和熱電領(lǐng)域等應(yīng)用推動下，引起廣泛的研究興趣。然而，分子摻雜會帶來一些直接源于這些材料的氧化還原活性特性的固有問題。最近的一項突破是基于離子交換的摻雜技術(shù)，它將摻雜過程的氧化還原和電荷補償步驟分開。近日，劍橋大學Henning Sirringhaus等研究了模型系統(tǒng)（poly(2,5-bis(3-alkylthiophen-2-yl)thieno(3,2-b)thiophene)（PBTTT）摻雜FeCl3和離子液體）離子交換摻雜的平衡和動力學，達到超過 1000 S cm-1 的電導率和 99% 以上的離子交換效率。
本文要點：
1）作者證明了實現(xiàn)如此高性能的幾個關(guān)鍵因素，包括選擇乙腈作為摻雜溶劑，這在很大程度上消除了電解質(zhì)結(jié)合效應(yīng)并顯著提高了 FeCl3 的摻雜強度。
2）這種高離子交換效率方案說明了電化學摻雜和離子交換之間的聯(lián)系，并且表明高摻雜 PBTTT 的性能和穩(wěn)定性最終受到高氧化還原電位下固有的穩(wěn)定性差的限制。
該工作為離子交換摻雜共軛聚合物中電荷傳輸?shù)幕A(chǔ)研究鋪平了道路。
Ian E. Jacobs, et al. High-Efficiency Ion-Exchange Doping of Conducting Polymers. Adv. Mater., 2021
DOI: 10.1002/adma.202102988
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202102988
7. AM：可逆樹枝狀晶體增強聚合物凝膠用于仿生適應(yīng)性粘合劑
高強度可逆粘附是自然界的普遍現(xiàn)象，但在人工合成中仍具有挑戰(zhàn)性，其對現(xiàn)代科學的發(fā)展至關(guān)重要。由于，缺乏界面通用性的現(xiàn)有粘合劑設(shè)計，它們在任意表面上的應(yīng)用受到了嚴重阻礙。受爬行吸盤的生物的啟發(fā)，同濟大學王啟剛教授，Qinghua Lu報道了通過在聚合物網(wǎng)絡(luò)中引入室溫可結(jié)晶溶劑，創(chuàng)造性地制備了具有超強粘合強度和通用界面適應(yīng)性的晶體纖維增強聚合物凝膠粘合劑。
本文要點：
1）將可結(jié)晶的1-乙基-3-甲基咪唑溴鹽（[EMIM]Br）溶劑引入聚(甲基丙烯酸羥乙酯)（PolyHEMA）網(wǎng)絡(luò)。這種晶體纖維與聚合物網(wǎng)絡(luò)氫鍵相互作用形成的凝膠粘合劑，可成功實現(xiàn)粗糙界面9.82 MPa以上的可逆粘合強度和皮膚組織406.87 J·m-2的剝離韌性。
2）具有熔融晶體的多面體基體柔軟而柔韌，能充分接觸粗糙界面的不平坦區(qū)域，隨后離子液體的原位結(jié)晶能將凹陷區(qū)域錨定在基底中，是協(xié)同應(yīng)用于無機硬質(zhì)材料和柔性生物組織的良好平臺。而受限的[EMIM]Br晶體的容易熔化使得粘合材料在外部刺激下具有可逆和可回收的能力。
3）該樹枝狀晶體-纖維型凝膠粘合劑具有良好的加工性能和可調(diào)的粘合性能，可用于各種領(lǐng)域，如生物電子學、醫(yī)學附著和信號傳感等。
Songyan Xi, et al, Reversible Dendritic-Crystal-Reinforced Polymer Gel for Bioinspired Adaptable Adhesive, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202103174
https://doi.org/10.1002/adma.202103174
8. AM綜述：2D MXenes的合成研究進展
二維（2D）過渡金屬碳化物、氮化物和碳氮化物，也被稱為MXenes，由于其結(jié)構(gòu)可調(diào)和豐富的表面化學，是一種用途廣泛的材料。MXenes的物理和化學多樣性使其成為一種潛在的2D材料，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。自2011年MXenes被發(fā)現(xiàn)以來，隨著MXene納米片材及其衍生物的大規(guī)模制備方法的發(fā)展，人們提出了各種各樣的合成路線。鑒于MXenes合成方法的多樣性，北京化工大學徐斌教授詳細綜述了影響MXenes物化性質(zhì)的關(guān)鍵合成條件和操作條件。
本文要點：
1）作者綜述了MXene的制備方法，包括氫氟酸(HF)刻蝕、HF成型刻蝕、堿刻蝕、電化學刻蝕、熔鹽刻蝕等方法。此外，還總結(jié)了用于制備單層MXenes的插層和分層路線，包括有機插層和分層、無機插層和分層以及機械分層。
2）作者總結(jié)了影響MXenes合成條件的因素及各種方法的優(yōu)缺點。此外，還總結(jié)了MXenes的大規(guī)模制備和目前可用于MXenes儲存的抗氧化策略。重點總結(jié)了MXenes的大規(guī)模制備的發(fā)展狀況和目前報道的抗氧化活性。
3）作者最后對MXenes的合成路線、儲存策略、產(chǎn)業(yè)化等方面的研究進展進行了展望。
Yi Wei, et al, Advances in the Synthesis of 2D Mxenes, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202103148
https://doi.org/10.1002/adma.202103148
9. AM: 鈣鈦礦納晶閃爍體嵌入透明非晶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的可重復 X 射線成像
金屬鹵化物鈣鈦礦是 X 射線檢測和成像中新興的閃爍體材料。然而，鈣鈦礦的脆弱結(jié)構(gòu)在累積劑量照射下用于X射線探測器時會引發(fā)不可靠的性能。昆明理工大學Xue Yu, Jianbei Qiu和Xuhui Xu等人提出了一種自限生長策略來構(gòu)建嵌入透明無定形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的CsPbBr3納米晶體，其特征是 X 成像具有出色的分辨率 (≈16.8 lp mm?1) 和快速衰減時間 (τ = 27 ns) 。
本文要點：
1）研究發(fā)現(xiàn)由高劑量 X 射線照射造成的閃爍體性能下降，經(jīng)過簡單的熱處理過程后可以完全恢復。這表明該鈣鈦礦閃爍體在實際應(yīng)用中具有優(yōu)異的回收行為。該的閃爍體的可恢復性歸因于具有高粘度（1×1014 cP）的非晶網(wǎng)絡(luò)中的低原子遷移率。這一結(jié)果突出了鈣鈦礦在長期、具有成本效益的閃爍體設(shè)備中的實際可行性。
Zhang, H., et al, Reproducible X-ray Imaging with a Perovskite Nanocrystal Scintillator Embedded in a Transparent Amorphous Network Structure. Adv. Mater. 2021, 2102529.
https://doi.org/10.1002/adma.202102529
10. AM：一種有利的一步膨化碳化方法，用于構(gòu)建具有高效儲能的多功能碳復合材料
碳材料在電化學能量存儲和轉(zhuǎn)換的發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。目前，通過一步合成工藝制備具有可控形態(tài)、可調(diào)尺寸和可調(diào)成分的多功能碳基復合材料仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。近日，浙江大學涂江平研究員和張玲潔研究員等人報道了一種可以大規(guī)模構(gòu)建多尺度碳基復合材料的方法。
本文要點：
1）使用一種可以大規(guī)模構(gòu)建多尺度碳基復合材料的一步麥芽糖基膨化碳化技術(shù)。制備了大量復合實例（例如，碳/金屬氧化物、碳/金屬氮化物、碳/金屬碳化物、碳/金屬硫化物、碳/金屬、金屬/半導體、碳/碳）并證明其具有所需的特性。這些復合材料具有孔隙率大、多孔分級結(jié)構(gòu)、高電導率、組分可調(diào)、比例可調(diào)等優(yōu)點。
2）多功能碳復合材料的形成機制歸因于麥芽糖的膨化碳化以及麥芽糖與前體之間的原位碳熱反應(yīng)。與其他對應(yīng)物相比，設(shè)計的S摻雜 CPC/Li2S 正極顯示出優(yōu)異的電化學性能，具有更高的倍率容量（2 C時為621 mAh g-1）、更小的極化和增強的長循環(huán)。
Shenghui Shen, et al. A Powerful One-Step Puffing Carbonization Method for Construction of Versatile Carbon Composites with High-Efficiency Energy Storage. Adv. Mater. 2021, 2102796.
DOI: 10.1002/adma.202102796
https://doi.org/10.1002/adma.202102796
11. AM: 用于高電流密度制氫的單原子 Co-N-C 位點定向多孔碳膜設(shè)計
金屬和氮摻雜的碳（M-N-C）材料作為一類獨特的單原子催化劑（SACs）作為析氫反應(yīng)（HER）中鉑的替代品越來越受到關(guān)注；然而，它們在工業(yè)水平的高電流密度下用作 HER 電極仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。有鑒于此，湖南大學費慧龍教授、葉龔蘭副教授和中國科學院高能物理研究所董俊才副研究員等人，設(shè)計了一種嵌入單原子 Co-N-C 位點的定向多孔碳膜，在高電流密度下具有出色的活性和穩(wěn)定性。
本文要點：
1）提出了一種策略，通過將單原子 Co-N-C 位點結(jié)合到定向多孔碳中，實現(xiàn)了基于 M-N-C材料的高活性和穩(wěn)定的高電流密度 HER 電極薄膜。Co-N-C位點具有高的的本征活性和小的電荷轉(zhuǎn)移電阻，有利于HER動力學。
2）具有垂直排列的大孔的獨立碳膜和碳壁網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的納米孔有助于離子和氣體的暢通傳輸。此外，薄膜的超潤濕性能促進了電解質(zhì)的潤濕，確保了析出的H2氣泡的及時去除。
3）所設(shè)計的薄膜可以作為高效的HER電極，在酸中提供500和1000 mA cm?2的過電位分別為272和343 mV，并可以在1000 mA cm?2的條件下不間斷穩(wěn)定運行至少32小時。
總之，該工作為合理設(shè)計出在高電流密度下提高電催化活性和穩(wěn)定性的SACs鋪平了道路。
Rui Liu et al. Design of Aligned Porous Carbon Films with Single-Atom Co–N–C Sites for High-Current-Density Hydrogen Generation. Advanced Materials, 2021.
DOI: 10.1002/adma.202103533
https://doi.org/10.1002/adma.202103533
12. AM：可噴墨打印的核殼納米顆粒混合介質(zhì)薄膜
軟質(zhì)和印刷電子產(chǎn)品需要柔性的介電層，并且可以用低熱預算的液體前體進行加工。盡管聚合物在該領(lǐng)域占據(jù)主導地位，同時能夠?qū)崿F(xiàn)低成本生產(chǎn)，但其介電常數(shù)（相對介電常數(shù)）εr通常低于二氧化硅的εr。在儲能電容器、電熱冷卻或人造肌肉中的應(yīng)用一般需要高介電常數(shù)、低電損才能有效運行。通過介電復合材料，可以將易于加工的聚合物基體與可提高介電常數(shù)的顆粒結(jié)合在一起。
近日，德國萊布尼茨新材料研究所Tobias Kraus，Lola González-García報道了開發(fā)了一種適用于噴墨打印的新型核殼納米粒子介質(zhì)。
本文要點：
1）將Au核（dcore約為4.5nm）與硫醇封端的聚苯乙烯（Mn= 11000 Da和錳= 5000 Da）共價接枝，并用作旋涂和噴墨印刷介電膜的油墨。介電層的金屬體積分數(shù)為5到21 vol%，根據(jù)聚合物長度和接枝密度的不同，具有隨機或面心立方結(jié)構(gòu)。金屬含量為21 vol%的薄膜的介電常數(shù)為50@1 Hz。
2）透射電子顯微鏡、小角X射線散射和阻抗譜進行的結(jié)構(gòu)和電學表征表明，經(jīng)典的隨機電容-電阻網(wǎng)絡(luò)模型能夠部分描述這種混合材料，但在金屬含量較高時會失效，因為共價連接的殼層可防止?jié)B流并確保高介電常數(shù)而不會有介質(zhì)擊穿的風險。此外，無序和有序薄膜的比較研究表明，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對介電性能的影響小于金屬含量。
3）通過噴墨油墨和打印設(shè)備的組合，研究人員展示了這種新型介電材料的適用性。面積為0.79 mm2，介質(zhì)厚度為17 nm的噴墨打印電容器的電容為2.2±0.1 nF@1 kHz。
Roman Buchheit, et al, Hybrid Dielectric Films of Inkjet-Printable Core–Shell Nanoparticles, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202103087
https://doi.org/10.1002/adma.202103087
