1. Nat. Rev. Mater.：沸石在催化、分離和主客體組裝中的新興應用
沸石是一類微孔結晶材料，自1940年以來，它在化學工業中作為催化劑、吸附劑和離子交換劑發揮著不可或缺的作用。合成方法和表征技術的進步使新型沸石材料的制備成為可能，并在不同領域有新興應用。通過調整它們的多孔結構、骨架組成和晶體形態，再加上外來活性物質的摻入，沸石和沸石基材料在許多具有挑戰性的過程中表現出前所未有的高性能。近日，吉林大學于吉紅院士團隊對沸石在催化、分離和主客體組裝中的新興應用進行了總結。
本文要點：
1）作者重點關注了使用非石化原料高效催化生產工業上重要的碳氫化合物和含氧化合物、使用傳統方法和材料難以節能分離的烴類混合物、以及表現出沸石主體或自由客體物種所未有的物理特性的主客體組裝。
2）最后，作者提出了對沸石材料未來發展方向的看法，以滿足不同領域不斷增長的需求。
Yi Li, et al. Emerging applications of zeolites in catalysis, separation and host–guest assembly. Nat. Rev. Mater., 2021
DOI: 10.1038/s41578-021-00347-3
https://www.nature.com/articles/s41578-021-00347-3
2. Chem. Soc. Rev.：二維生物材料：材料科學、生物效應及其生物醫學工程應用
上海大學陳雨教授和Wei Feng對二維（2D）生物材料的材料科學、生物效應及其生物醫學工程應用進行了綜述介紹。
本文要點：
1）如今，越來越多的研究者都認為納米技術是一種能夠解決公共衛生挑戰的重要手段。2D生物材料作為一種獨具有平面拓撲結構的納米平臺，由于其獨特的形態、物理化學性質和生物效應而在生物醫學等領域引起了廣泛的關注。包括石墨烯在內，目前已有數十種超薄2D生物材料被應用于生物領域，包括生物傳感、生物醫學成像、藥物遞送、癌癥治療和組織工程等。對2D生物材料進行有效利用需要對其結構性能、生物活性、生物安全性和應用性能之間關系進行深入了解，然而目前對用于生物醫學領域的2D生物材料還缺乏全面系統的綜述。
2）作者在文中對先進的2D生物材料，特別是它們的多功能生物醫學應用進行了綜述。首先，作者對設計、制備和功能化2D生物材料以用于不同的生物醫學領域的研究進行了介紹；此外，作者認為對2D生物材料與生物系統之間的相互作用進行研究能夠加深對2D生物材料作用機制的理解，從而進一步改進功能；最后，作者對該領域當前所面臨的關鍵問題和挑戰以及未來的發展方向進行了討論和展望，旨在推動這些新興的2D生物材料的臨床轉化。
Hui Huang. et al. Two-dimensional biomaterials: material science, biological effect and biomedical engineering applications. Chemical Society Reviews. 2021
DOI: 10.1039/d0cs01138j
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/cs/d0cs01138j
3. Science Advances：一種用于鋁離子電池的非晶富陰離子多硫化鈦
Al3+與密排晶體結構之間的強靜電相互作用，以及傳統陽離子氧化還原正極的單電子轉移能力，使得發展高性能可充電鋁電池極具挑戰性。近日，針對目前多價金屬離子存儲中晶態正極容量低、可逆性差的問題，中科院物理研究所索鎏敏研究員報道了提出了一種新的非晶化和陰離子富集策略，該策略不僅可以利用非晶態結構的優點來增強存儲位點和固態離子擴散，而且可以通過引入額外的陰離子氧化還原中心來增強多電子的局部轉移。
本文要點：
1）研究人員采用一種簡單的自上而下高能球磨方法合成了一類未被發現的富陰離子的非晶態鈦多硫化物（a-TiSx，x=2,3,4）（AATPs）。AATPs具有高濃度的缺陷和大量的陰離子氧化還原中心。其中，α-TiS4在可逆容量、循環穩定性和倍率性能方面表現出優異的電化學性能，可逆容量高達206 mAh/g，可循環1000次以上。
2）結合結構和化學態的實驗分析以及局部配位環境的密度泛函-分子動力學模擬，研究人員證實了a-TiS4正極中的Al-離子存儲經歷了S22-和S2-之間的可逆陰離子氧化還原、Ti配位數的減少、S-S鍵的解離和Al-S鍵的形成等。同時，在循環過程中保持了非晶態結構。
總體而言，這項研究突出了用于高電荷密度Al3+存儲的非晶態和富含陰離子的設計，并將為開發高能量密度多價金屬離子電池開辟一條極有前途的途徑。
Zejing Lin, et al, Amorphous anion-rich titanium polysulfides for aluminum-ion batteries, Sci. Adv. 2021
DOI: 10.1126/sciadv.abg6314
https://advances.sciencemag.org/content/7/35/eabg6314
4. Science Advances：銦銻鹵化物單晶用于高效白光發射和防偽
盡管單源白色發光鈣鈦礦已成為一類令人振奮的發光材料，但合成具有高發光效率的無鉛鹵化物鈣鈦礦材料仍然具有挑戰性。近日，中山大學Dai-Bin Kuang等報道了一系列零維銦銻(In/Sb)合金鹵化物單晶BAPPIn2–2xSb2xCl10（BAPP = C10H28N4，x = 0~1），其具有可調發射。
本文要點：
1）實驗表明，BAPPIn1.996Sb0.004Cl10在 320 nm 激發時產生具有接近 100% 光致發光量子產率 (PLQY) 的亮黃色發射，在 365 nm 激發時轉變為 PLQY 為 44.0% 的亮白光發射。
2）光譜和理論結合研究表明，BAPP4+ 相關的藍色發射和無機多面體提供的橙色發射作為一對完美的互補色，使得BAPPIn1.996Sb0.004Cl10發白光。
3）此外，BAPPIn2–2xSb2xCl10有趣的余輝行為以及激發依賴的發射特性使的它可用作高性能防偽/信息存儲材料。
Jun-Hua Wei, et al. Indium-antimony-halide single crystals for high-efficiency white-light emission and anti-counterfeiting. Sci. Adv., 2021
DOI: 10.1126/sciadv.abg3989
https://advances.sciencemag.org/content/7/34/eabg3989?rss=1
5. Nature Commun.：聚乙烯亞胺粘合劑實現強硅砂結構的增材制造
粘合劑噴射增材制造（BJAM）是一種通用的增材制造（AM）技術，可以用各種粉末材料形成零件，包括金屬、陶瓷和聚合物。BJAM利用噴墨打印選擇性地將這些粉末顆粒結合在一起，形成復雜的幾何形狀。近日，橡樹嶺國家實驗室Tomonori Saito，Amy M. Elliott報道了一種用途廣泛的粘合劑，超支化聚乙烯亞胺（PEI），用于BJAM，由于其伯胺和仲胺基團的存在，其具有很強的界面相互作用。
本文要點：
1）超強界面相互作用使得PEI粘合劑能夠與硅砂形成堅固的生坯部件，允許反應性二次滲透，并表現出沖刷功能。此外，PEI的超支化結構還提供了低粘度、高溶解度和有限結晶度，從而成為BJAM中應用的按需壓電噴墨（DOD）工藝的理想選擇。這些特性，加上低分子量（~800 g/mol），使PEI可以分散在固體含量范圍很大的溶劑混合物中，從而能夠精細地控制坯料中的聚合物含量，為不同的應用量身定制強度。
2）為了闡明影響坯體強度的各種因素，研究人員對PEI-砂界面進行了廣泛的表征，揭示了PEI與硅砂之間獨特的界面相互作用。然后，利用生坯中殘留的胺基，通過反應性二次滲透可以進一步提高生坯強度。
3）研究人員展示了PEI粘合劑的沖刷功能，這使得印有PEI的部件可以作為輕質幾何和結構的犧牲工具。
Gilmer, D.B., Han, L., Lehmann, M.L. et al. Additive manufacturing of strong silica sand structures enabled by polyethyleneimine binder. Nat Commun 12, 5144 (2021).
DOI：10.1038/s41467-021-25463-0
https://doi.org/10.1038/s41467-021-25463-0
6. Nature Commun.：蜘蛛絲作為抗蝕劑用于亞15nm分辨率的3D電子束寫入
電子束光刻（EBL）以提供深納米尺度的制造分辨率而聞名。當前EBL技術的一個主要限制是它們不能任意進行3d納米制造。而分辨率、結構完整性和功能化是最重要的因素。近日，中科院上海微系統與信息技術研究所Tiger H. Tao，上海交通大學夏小霞教授報道了使用開發的電壓調節3d EBL，以亞15nm的分辨率，實現全水基高保真制造功能性任意3d納米結構。
本文要點：
1）通過基因工程重組蜘蛛絲蛋白作為抗蝕劑，可以在納米尺度上構建高分辨率和高強度的任意3d結構。
2）可定量定義3d蛋白質基質中不同深度的高能電子的結構轉變，使得多態蜘蛛絲蛋白的形狀接近分子水平。
3）蜘蛛絲蛋白的遺傳或介觀修飾為在3d納米結構中嵌入和穩定理化或生物功能提供了機會。
所提出的方法使異質功能化和分層結構的3d納米組件和納米設備的快速和靈活制造成為可能，為仿生學、治療設備和納米機器人提供了機會。
Qin, N., Qian, ZG., Zhou, C. et al. 3D electron-beam writing at sub-15?nm resolution using spider silk as a resist. Nat Commun 12, 5133 (2021).
DOI：10.1038/s41467-021-25470-1
https://doi.org/10.1038/s41467-021-25470-1
7. Angew：基于納米纖維膜的極性主導型穩定的N97呼吸防護口罩
新冠肺炎在全球范圍內的流行使得N95級過濾式口罩（N95 FFR）得到了廣泛應用，N95口罩主要是帶外部靜電的聚丙烯熔噴面料構成。然而，其壽命和可重用性受到連續穿戴和消毒處理的嚴重限制。考慮到現有的帶電呼吸器膜不能克服上述缺點，開發一種簡便的方法來實現高效和穩定的過濾至關重要。
近日，受膜表面化學可操控顆粒粘附的啟發，吉林大學于吉紅院士報道了一種基于納米纖維膜的極性控制過濾方法，過濾性能達到N97級，具有優異的使用壽命和重復使用性。該膜具有高品質因數0.42 Pa-1（過濾效率在97%以上，壓降在10 Pa左右），高于N95 FFR（0.10-0.41 Pa-1）（流速為5 L/min）和0.26 M NaCl氣溶膠的測試結果。
本文要點：
1）與靜電控制膜相比，化學優化后的膜不僅具有很強的表面粘附性，而且在將纖維直徑減小到納米級的同時，保持了穩定的表面化學成分，從而保持了持久的過濾效率。遵循這一設計方案，作者開發了一種電紡聚丙烯腈（PAN）納米纖維膜（TFPNM）。
2）在每一根納米纖維上均對高極性TF層進行了均勻的后處理，使其在各種惡劣條件下具有優異的耐蝕性能，并具有很強的顆粒粘附性。值得注意的是，TFPNM通過膜與PM/氣溶膠之間的極性-極性相互作用對空氣中的顆粒物表現出更強的親和力。
3）TFPNM被成功地應用于空氣傳播的病毒捕獲，表現出驚人的捕獲能力。此外，TFPNM穩定而強烈的表面極性使其能夠在不同的消毒處理中安全地重復使用，甚至在基于溶液的消毒條件下也能安全地重復使用。同時，這種PAN可大量供應，價格低廉，從而使TFPNM作為呼吸器膜具有很大的商業潛力。
這種輕便的極性膜呼吸器有望實現高效和穩定的空氣過濾，并為實現更有效的個人防護提供了機會。
Qifei Wang, et al, Polarity-dominated stable N97 respirators for airborne virus capture based on nanofibrous membranes, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI：10.1002/anie.202108951
https://doi.org/10.1002/anie.202108951
8. Angew：具有強磁耦合和大矯頑場的自由基橋連Ln4茂金屬配合物
在4f元素之間誘導磁耦合是一項持續的挑戰。近日，渥太華大學Muralee Murugesu，奧盧大學Akseli Mansikkam?ki等報道了具有強磁耦合和大矯頑場的自由基橋連Ln4茂金屬配合物。
本文要點：
1）作者引入高度離域的四嗪基自由基，它與 f-嵌段金屬茂強烈耦合形成離散的四核配合物。作者合成了兩個四核[(Cp*2Ln)4(tz?)4]3(C6H6)(Cp*=五甲基環戊二烯基；tz = 1,2,4,5-四嗪；Ln= Dy, Gd)配合物，并表征了它的結構，研究了它的磁性。
2）作者通過磁化率測量以及計算研究對它們的磁性進行深入研究，發現其支持自由基誘導“巨自旋”模型。
3）LnIII離子與tz?自由基之間的強交換相互作用導致該分子磁體具有強磁體行為，具有3 T的巨大矯頑場。
Niki Mavragani, et al. Radical Bridged Ln4 Metallocene Complexes with Strong Magnetic Coupling and Large Coercive Field. Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202110813
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202110813
9. Angew：識別黃銅礦光電陰極中的反應位點和表面陷阱
收集有關反應位點和陷阱態的原子性質的信息是微調催化和抑制光電化學技術中有害的表面電壓損失的關鍵。鑒于此，瑞士洛桑聯邦理工學院Néstor Guijarro, Kevin Sivula, 伯爾尼大學Ulrich Aschauer報道了將光譜電化學和計算方法相結合，研究了一種很有應用前途的黃銅礦家族的模型光電陰極，即CuIn0.3Ga0.7S2（CIGS）的光電壓瓶頸來源和催化性能。
本文要點：
1）交流阻抗譜和強度調制光電流譜（IMPS）顯示，光陰極電壓損失是由Vfb附近存在的費米能級釘扎（FLP）引起的。根據計算模擬，這源于VGa和VIn造成的陷阱。
2）Operando拉曼光譜確定了Ga、In和S為HER的催化中心，這與?GH預測的活性相一致。值得注意的是，后者被估計為單一組態，擴展到其他In/Ga或缺陷組態可以揭示結構-催化關系。
3）這些發現將光電化學（PEC）的反應與界面的化學性質聯系起來，為設計黃銅礦的性能提供了指導。因此，為抑制FLP并保持較高的態密度，避免VGa和VIn的形成至關重要。
Yongpeng Liu, et al, Identifying Reactive Sites and Surface Traps in Chalcopyrite Photocathodes, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202108994
https://doi.org/10.1002/anie.202108994
10. AM：過飽和控制生長單片集成無鉛鹵化物鈣鈦礦單晶薄膜用于高靈敏度光電探測器
將有前景的光電材料與成熟且廉價的硅電路單片集成有助于簡化器件幾何形狀、提高性能和擴展新功能。近日，復旦大學Xiaosheng Fang等報道了通過簡便的低溫溶液處理法，將厚度范圍為900 nm至4.1 μm，縱橫比高達1666的無鉛鹵化物鈣鈦礦Cs3Bi2I9單晶薄膜(SCTF)直接集成在包括Si晶片在內的各種基底上。
本文要點：
1）作者通過原位觀察闡明了無鉛鹵化物鈣鈦礦 SCTF 的生長動力學，并通過控制溶液過飽和以降低逆溫結晶成核密度并延長蒸發生長時間。
2）Si(111) 和 Cs3Bi2I9(001) 面之間出色的晶格匹配和能帶對齊促進了光生電荷的解離和提取，與基于其它基底的光電探測器相比，光電靈敏度提高了 10-200 倍。
3）更重要的是，這種與硅兼容的鈣鈦礦 SCTF 光電探測器具有高達3000的開關比和1.5 μs的快速響應，優于大多數報道的最先進的無鉛鹵化物鈣鈦礦光電探測器。
該工作不僅深入了解了鈣鈦礦前驅體溶液的化學性質，而且展示了無鉛鹵化物鈣鈦礦 SCTF 與用于高性能光電探測器的硅片單片集成的巨大潛力。
Ziqing Li, et al. Supersaturation-Controlled Growth of Monolithically Integrated Lead-Free Halide Perovskite Single-Crystalline Thin Film for High-Sensitivity Photodetectors. Adv. Mater., 2021
DOI: 10.1002/adma.202103010
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202103010
11. Nano Lett.：鈣鈦礦超表面中增強的多光子過程
多光子吸收和發光是利用有效光-物質相互作用的基本的重要的非線性過程。許多納米結構已經證明具有非線性過程的共振增強。然而，人們相信所有高階過程總是比它們相應的線性過程弱得多。近日，哈爾濱工業大學（深圳）Shumin Xiao，Qinghai Song，圣光機大學Yuri Kivshar，Sergey V. Makarov等研究了結構化表面的多光子發光，并將鈣鈦礦的多種優勢與超表面的概念相結合，證明了非線性多光子過程的效率可以與線性過程的效率相媲美。
本文要點：
1）作者發現鈣鈦礦超表面可以顯著增強雙光子受激發射，其閾值與單光子過程相當。
2）對非線性光激發下的自由載流子動力學和激子復合的建模研究表明，這種效應可歸因于結構化介質中的局部場增強、模式重疊的顯著增加以及鈣鈦礦中雙光子吸收的選擇規則。
該工作的報道將有助于擴展多光子工藝和技術的應用。
Yubin Fan, et al. Enhanced Multiphoton Processes in Perovskite Metasurfaces. Nano Lett., 2021
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02074
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c02074
12. Nano Lett.：類體相ZnSe量子點用于高效超窄藍光發光二極管
同時表現出接近于一的光致發光量子產率和窄發射線寬的藍光發射無重金屬量子點對下一代電致發光顯示器是至關重要的，但它們的合成極具挑戰性。近日，河南大學Zuliang Du，Huaibin Shen，西湖高等研究院Lin Song Li等報道了通過在 ZnSe 核上生長薄殼 ZnS 來合成發藍光的 QDs，其尺寸大于體相波爾直徑。
本文要點：
1）ZnSe 核的類體相尺寸使的發射位于藍色區域，發射寬度很窄，接近其固有峰寬。獲得的類體相 ZnSe/ZnS 核/殼 QDs 顯示出 95% 的高量子產率和~9.6 nm 的極窄發射寬度。
2）此外，ZnSe 核的類體相尺寸減少了 QDs 和 LEDs 中相鄰層之間的能級差異，并改善了電荷傳輸。用這些高質量 QDs 制備的 LEDs 顯示出明亮的純藍色發射，外部量子效率為 12.2%，且工作壽命相對較長（T50，～237 h，100 cd/m2）。
該工作報道的生長類體相量子點的原理有望應用于不同類型的量子點，以生成具有窄發射寬度的明亮量子點，并用于EL應用。
Min Gao, et al. Bulk-like ZnSe Quantum Dots Enabling Efficient Ultranarrow Blue Light-Emitting Diodes. Nano Lett., 2021
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02284
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c02284
