1. Chem. Soc. Rev.：先進生物技術輔助的精準聲動力治療
華中師范大學孫耀研究員、貴州大學李向陽和高麗大學Jong Seung Kim對先進生物技術輔助的精準聲動力治療相關研究進行了綜述。
本文要點：
1）盡管光動力治療取得了一系列重大的進展，但其治療效果仍然受到光穿透深度和活性氧(ROS) 有效半衰期和半徑較短等問題的阻礙。相比而言，聲動力治療(SDT)由于其穿透深度較深，且不完全依賴于ROS介導的毒性，因此其在治療深部腫瘤方面具有無與倫比的優(yōu)勢，表現出了廣闊的臨床應用前景。
2）作者在文中對于成像指導的精準SDT研究進行了綜述，這一策略能夠選擇最佳的治療方案，并實時監(jiān)測治療反應；此外，作者介紹了基于腫瘤環(huán)境塑造和合理結構修飾的聲敏劑設計策略，對基于SDT的聯合治療(包括化療、化學動力治療、光動力治療、光熱治療、氣體治療和免疫治療)進行了總結；最后，作者也對SDT在用于癌癥和其他疾病的個性化治療的應用前景進行了展望。
Yi Zhang. et al. Advanced biotechnology-assisted precise sonodynamic therapy. Chemical Society Reviews. 2021
DOI: 10.1039/d1cs00403d
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/cs/d1cs00403d
2. AM：通過晶體二次生長實現高效穩(wěn)定的CsPbI3無機鈣鈦礦光伏
缺陷引發(fā)的相降解通常被認為是導致 CsPbI3 無機鈣鈦礦相不穩(wěn)定和器件性能受限的主要問題。上海交通大學趙一新等人通過無機鈣鈦礦的晶體二次生長證明了 CsPbI3 鈣鈦礦中的缺陷補償，并實現了高效的無機光伏。
本文要點：
1）這種二次生長是通過溴鹽和有缺陷的 CsPbI3 鈣鈦礦之間的固態(tài)反應實現的。在固態(tài)反應時，Br?離子可以擴散到整個 CsPbI3鈣鈦礦層以修復未配位的 Pb2+，并進行一定的固態(tài) I/Br 離子交換反應，而有機陽離子可以通過與[PbI6]4-八面體。
2）載流子動力學證實這種晶體二次生長可以實現 CsPbI3 中的缺陷補償。所實現的缺陷補償 CsPbI3 不僅改善了電荷動力學，而且還增強了CsPbI3光敏相的穩(wěn)定性。最后，基于CsPbI3的太陽能電池可提供20.04%的效率和出色的運行穩(wěn)定性。總體而言，這項工作通過固態(tài)反應誘導的晶體二次生長提出了無機鈣鈦礦中缺陷補償的新概念，該概念有望用于各種光電應用。
Wang, X., Wang, Y., Chen, Y., Liu, X., Zhao, Y., Efficient and Stable CsPbI3 Inorganic Perovskite Photovoltaics Enabled by Crystal Secondary Growth. Adv. Mater. 2021, 2103688.
https://doi.org/10.1002/adma.202103688
3. AM：具有升華產生的多孔網絡的Cu12Sb4Sb13基熱電材料
固體中的氣孔可以有效地降低導熱系數，但導電性也同時惡化，因此在熱電材料中并不受歡迎?？梢韵胂?，通過構建一種多孔結構，可以抑制電導率的壓倒性降低，并顯著提高材料的熱電性能?；诖?，清華大學李敬鋒教授報道了提出了一種在退火過程中通過BiI3升華制備具有優(yōu)異電性能的多孔四面體基熱電材料的新策略。
本文要點：
1）層狀結構散射抑制了聲子輸運，從而獲得了較低的晶格熱導率。根據Debye–Callaway和EMT模型，κL的降低可以歸因于無導熱介質與孔界面上的聲子散射、位錯和析出物之間的協同效應。而遷移率的提高歸因于雜質Cu3SbS4相的溶解，其補償了本征空位，以及Cu1.8S納米沉淀物觸發(fā)了空穴的能量依賴散射。
2）實驗結果表明，多孔AP 0.7 vol%試樣在723 K時的zT值為1.15，比致密黝銅礦提高了47 .8%。重要的是，AP 0.7 vol%樣品在400 K溫差下計算的平均zT為0.69，在報道的黝銅礦化合物中也是競爭性的。此外，通過對摻雜cu的Bi0.3Sb1.7Te3和多孔AP 0.7 vol%的分割，獲得了14.1%的高理論轉換效率（ΔT = 423 K），以及在ΔT = 419 K時，6%的實驗效率。
這種高性能的多孔熱電材料在余熱回收方面顯示出潛在的應用前景。此外，這種與現有策略不同的獨特升華方法將有望進一步開發(fā)先進的多孔熱電材料。
Haihua Hu, et al, Thermoelectric Cu12Sb4Sb13-Based Synthetic Minerals with a Sublimation-Derived Porous Network, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202103633
https://doi.org/10.1002/adma.202103633
4. AM: 用于水分解的扭曲石墨氮化碳雙層中的超快層間電荷分離、增強的可見光吸收和可調過電位
二維范德華層狀結構所形成的莫爾（Moiré）超晶格，因其廣泛的應用而備受關注。在眾多實驗中，已經報道了扭曲雙層系統催化性能的增強，但其機制尚不清楚。有鑒于此，南京理工大學陸瑞鋒教授等人，從高精度的第一性原理計算和時間相關的從頭算分子動力學，從理論上探討了扭曲g-C3N4雙層體系的電子、光學和電子動力學特性。
本文要點：
1）根據高精度第一性原理和時間相關的從頭算非絕熱分子動力學計算，在120 fs 內的超快層間電荷轉移，優(yōu)異的電荷分離，改善的可見光吸收，以及在扭曲石墨氮化碳(g-C3N4)雙層膜中發(fā)現了令人滿意的析氫和析氧反應過電位，這有利于光催化、光電催化或電催化水分解。
2）扭曲的g-C3N4雙分子層產生層間Moiré超晶格，導致VB和CB軌道在各層上局域化，產生更好的電荷空間分離。扭曲g-C3N4雙分子層存在超快的層間電荷轉移，促進了扭曲g-C3N4雙分子層的電荷分離，e-和h+在光激發(fā)后120 fs內被分離到不同層。
3）扭曲的g-C3N4雙層由于增加的 TDM 沒有嚴格的對稱性而顯示出更好的可見光吸收。來自莫爾超晶格的 VB 軌道的定位調節(jié)了不同位點的 HER 和 OER 的過電位。扭曲的g-C3N4雙層中 HER 的最低過電位為 0.04 V，而 OER 的最低過電位為 0.476 V。
總之，該工作為基于扭曲層狀材料的先進納米催化技術提供了指導。
Xirui Zhang, et al. Ultrafast Interlayer Charge Separation, Enhanced Visible-Light Absorption, and Tunable Overpotential in Twisted Graphitic Carbon Nitride Bilayers for Water Splitting. Advanced Materials, 2021.
DOI: 10.1002/adma.202104695
https://doi.org/10.1002/adma.202104695
5. AM: 無細胞材料，誘導再生！
再生醫(yī)學中組織工程材料的設計標準包括強大的生物有效性、現成的可用性和標準化條件下的可擴展制造。對于骨修復，現有策略依賴于原代自體細胞，這與不可預測的性能、有限的可用性和復雜的邏輯相關。于此，巴塞爾大學Paul E. Bourgine等人報道了一種概念上的轉變，其基礎是制造失活的人肥大軟骨（HyC），作為無細胞材料，通過重現軟骨內骨化的發(fā)育過程誘導骨形成。
本文要點：
1）該策略依賴于定制的表達骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2（BMP-2）的人間充質細胞系，該細胞系是軟骨生成和細胞外基質（ECM）富集的關鍵。
2）在細胞凋亡驅動的去活化、凍干和儲存后，所產生的現成軟骨組織表現出前所未有的骨誘導特性，這是合成BMP-2或活的工程移植物所無法比擬的?；谏锓磻鞯纳a和隨后的原位評估證明了可擴展性和臨床前療效。這些發(fā)現舉例說明了將人類細胞系編程為生物工廠單元以設計定制ECM的更廣泛范例，旨在激活特定的再生過程。
Pigeot, S., et al., Manufacturing of Human Tissues as off-the-Shelf Grafts Programmed to Induce Regeneration. Adv. Mater. 2021, 2103737.
https://doi.org/10.1002/adma.202103737
6. AM：高度支化的Rh2Sb納米結構中原子孤立的Rh位點助力雙功能氫電催化
突破堿性介質中氫氧化/析氫反應（HOR/HER）的瓶頸對陰離子膜燃料電池/電解槽的發(fā)展具有重要意義。原子分散的活性中心對不同的催化反應表現出優(yōu)異的活性和選擇性。近日，廈門大學黃小青教授，Honggang Liao，加州大學歐文分校忻獲麟教授報道了開發(fā)了一類獨特的具有多個納米支鏈和原子分散Rh位點的Rh2Sb納米晶（Rh2Sb NBs）用于高性能的堿性HOR/HER電催化劑。
本文要點：
1）在溴化銨（NH4Br）中，以2,4-戊二酸銠（Rh(acac)3）和三氯化銻（SbCl3）為金屬前驅體，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）為表面活性劑，苯甲醇（BP）為溶劑，采用水熱法合成了Rh2Sb NBs。高角環(huán)形暗場掃描透射電子顯微鏡(HAADF-STEM)圖像顯示，產物為均勻的、高形貌產率的Rh2Sb NBs。Rh2Sb NBs不同角度的三維層析重建顯示，其是由多個向不同方向伸展的納米分支組裝而成。
2）Rh2Sb NBs/C具有較低的過電位和較小的Tafel斜率，表現出優(yōu)異的HER性能，優(yōu)于Rh NBs/C和商用Pt/C。值得注意的是，Rh2Sb NBs還表現出優(yōu)異的HOR性能，其HOR比活性和質量活性分別是Rh NBs/C的9.9倍和10.1倍，是Pt/C的4.2倍和3.7倍。此外，Rh2Sb NBs在HOR過程中也表現出良好的CO耐受性，即使在100 ppm的CO雜質下也能很大程度上保持其活性。
3）密度泛函理論計算表明，Rh2Sb NBs表面的不飽和Rh位點是增強其堿性HER和HOR活性的關鍵。
這項工作為高效的氫電催化提供了一種獨特的催化劑設計，這對堿性燃料電池的發(fā)展乃至更遠的發(fā)展至關重要。
Ying Zhang, et al, Atomically Isolated Rh Sites within Highly Branched Rh2Sb Nanostructures Enhance Bifunctional Hydrogen Electrocatalysis, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202105049
https://doi.org/10.1002/adma.202105049
7. Angew：基于氫鍵有機骨架的核-殼納米結構用于響應近紅外光的細菌抑制
將不同的功能物種集成到氫鍵有機骨架(HOFs)中是一項的至關重要也挑戰(zhàn)性。中科院福建物構所劉天賦研究員利用“bottle-around-ship”策略，首次采用配體接枝分步法制備了由上轉化納米粒子(UCNPs)和HOFs組成的核殼異質結構。
本文要點：
1）UCNPs核能有效地將近紅外(NIR)光(980 nm)轉化為可見光(540 nm和653 nm)，進而可通過能量共振轉移進一步激發(fā)苝二酰亞胺基HOF“殼層”。
2）研究表明，該納米復合材料很好地繼承了兩種親本材料所具有的高孔隙率和優(yōu)異的光熱和光動力性能，能夠響應近紅外光以對大腸桿菌進行抑制。綜上所述，這一研究可為設計功能性HOF基復合材料提供新的參考，不僅能夠進一步豐富HOF材料，而且也有望拓展其潛在的應用領域。
Bai-Tong Liu. et al. Construction of Function-Orientated Core-Shell Nanostructure in Hydrogen-Bonded Organic Framework for Near-Infrared Responsive Bacterial Inhibition. Angewandte Chemie International Edition. 2021
DOI: 10.1002/anie.202110028
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202110028
8. Angew：Er3+摻雜納米結構中多模發(fā)射的能量遷移控制用于信息加密和深度學習解碼
調控材料的發(fā)射波長一直是熒光技術的主要研究方向。摻雜有豐富能級的鑭系離子的納米晶體（NCs）可以在不同的激發(fā)波長下產生多種發(fā)射。然而，控制這些離子的多模式發(fā)射仍然是一個挑戰(zhàn)。有鑒于此，上海大學的孫麗寧等研究人員，開發(fā)了Er3+摻雜納米結構中多模發(fā)射的能量遷移控制用于信息加密和深度學習解碼。
本文要點：
1）研究人員提出了一種新的基于Er3+的鑭系NCs組合物，其在980、808或1535 nm光照射下顏色可切換輸出，從而用于信息安全。
2）激發(fā)波長的變化改變了可見光（Vis）/近紅外（NIR-II）發(fā)射的強度比。
3）利用NCs的Vis/NIR-II多模發(fā)射和深度學習，成功實現了豬肉組織中可見光信息的存儲和解碼。
Yapai Song, et al. Energy migration control of multi-modal emissions in an Er3+ doped nanostructure toward information encryption and deep learning decoding. Angewandte Chemie, 2021.
DOI：10.1002/anie.202109532
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202109532
9. Small：用于高效光催化CO2還原的S-Scheme TiO2@ZnIn2S4光催化劑的原位輻照XPS研究
合理設計高效的分級光催化劑已引起人們的廣泛關注。近日，武漢理工大學余家國教授，Liuyang Zhang報道了設計了一種用于光催化CO2還原的層次化核-殼結構TiO2@ZnIn2S4異質結。
本文要點：
1）研究人員首先采用改進的St?ber法制備了平均粒徑為350 nm的SiO2微球作為硬模板，然后，通過多種動力學控制包覆和熱退火，在SiO2微球表面包覆納米TiO2，形成平均粒徑為500 nm的TiO2@SiO2固體微球。隨后，用HF溶液對TiO2@SiO2實心球進行刻蝕，去除SiO2模板，得到TiO2空心球。然后，采用原位化學浴沉積的方法成功地制備了層狀TiO2@ZnIn2S4 核殼空心球（CSHS）。
2）優(yōu)化樣品的CO2光還原轉化率（CO、CH3OH和CH4的總收率）明顯高于空白樣品ZnIn2S4和TiO2。
3）TiO2@ZnIn2S4異質結光催化性能的提高歸因于S-Scheme異質結抑制了光生載流子的復合。此外，這種改善還得益于較大的比表面積和豐富的活性中心。研究人員通過原位輻照X射線光電子能譜、功函數計算和電子順磁共振測量，驗證了S-Scheme光生電荷轉移機理。
這項工作為設計用于高效太陽能燃料轉化的異質結光催化劑提供了一種有效的策略。
Libo Wang, et al, In situ Irradiated XPS Investigation on S-Scheme TiO2@ZnIn2S4 Photocatalyst for Efficient Photocatalytic CO2 Reduction, Small 2021
DOI: 10.1002/smll.202103447
https://doi.org/10.1002/smll.202103447
10. Small綜述：NIR-II有機納米診療策略用于腫瘤精準治療
南京工業(yè)大學董曉臣教授、邵進軍教授和杭州醫(yī)學院牟曉洲研究員對NIR-II有機納米診療策略用于腫瘤精準治療的相關研究進行了綜述。
本文要點：
1）精準腫瘤治療可以在不引起任何明顯的醫(yī)源性損傷或對不可逆副作用的情況下實現腫瘤消融。近紅外II區(qū)(NIR-II)納米診療技術可以在單個納米平臺上同時進行診斷和治療，因此其在腫瘤精準治療方面也具有廣闊的應用前景。在所有的NIR-II納米診療平臺中，有機納米診療平臺由于具有良好的生物相容性、重現性、可代謝性和生物安全性而在臨床腫瘤治療方面表現出了比NIR-II無機納米平臺更為廣闊的應用前景。
2）作者在文中系統地綜述了NIR-II有機納米腫瘤診療的相關研究進展，重點介紹了NIR-II有機納米腫瘤診療的模式和性能，并對該領域的研究現狀、存在的問題和面臨的挑戰(zhàn)進行了討論，旨在為NIR-II有機納米腫瘤精準診療的未來發(fā)展提供一定的指導。
Hanming Dai. et al. NIR-II Organic Nanotheranostics for Precision Oncotherapy. Small. 2021
DOI: 10.1002/smll.202102646
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202102646
11. Small Methods：一種基于受限碘轉換化學的高倍率水系鋁離子電池
目前報道的可充電水系Al金屬電池正極材料大多基于嵌入型化學機理。近日，松山湖材料實驗室李洪飛，香港城市大學支春義教授報道了通過將碘（I2）包埋在MOF衍生的含氮微孔碳多面體（I2@ZIF-8-C）中，作為一種基于“鹽中水”電解液的轉換型Al離子電池正極材料。與使用離子液體電解液的傳統Al-I2電池相比，所提出的水系Al-I2電池在比容量和電壓平臺方面都有極大的提高。
本文要點：
1）I2@ZIF-8-C電極具有高可逆性、優(yōu)異的比容量（≈219.8 mAh g?1，2 A g?1）和高倍率性能（≈102.6 mAh g?1，8 A g?1），這得益于碘在分級N摻雜微孔碳多面體中的液固轉化和增強的水溶液反應動力學所致。
2）研究人員通過非原位拉曼光譜和X射線光電子能譜證實了I2與I-之間以I3-和I5-為中間體的可逆反應。
3）研究人員還利用固態(tài)水凝膠電解質制備了一種柔性Al-I2電池，其性能與液體電解質相當，可作為可靠的能量源集成到可穿戴產品上。
本研究有助于探索轉化型水系AIBs正極材料。
Shuo Yang, et al, High-Rate Aqueous Aluminum-Ion Batteries Enabled by Confined Iodine Conversion Chemistry, Small Methods 2021
DOI: 10.1002/smtd.202100611
https://doi.org/10.1002/smtd.202100611
12. AFM綜述：應用機器學習用于開發(fā)下一代功能材料
機器學習（ML）是一種通用技術，可以從多維數據中快速有效地生成想法。它提供了一條加速新材料的探索和研究的途徑，以應對氣候變化等時間敏感的全球挑戰(zhàn)。近年來，大型數據集的可用性使得ML算法能夠開發(fā)用于各種應用，包括實驗/設備優(yōu)化和材料發(fā)現。近日，多倫多大學Oleksandr Voznyy研究員等人報道了機器學習在功能材料領域內的最新進展。
本文要點：
1）介紹了機器學習的工作方法、參數空間優(yōu)化?？偨Y了ML在一系列領域的材料發(fā)現中的最新應用，從光電子到電池和電催化，以及這些應用背后的方法的概述。
2）鑒于模擬通常是自然的理想化復制，因此在計算機篩選之外評估擬議的候選非常重要，即通過實驗準備材料并評估其功能。
Filip Dinic, et al. Applied Machine Learning for Developing Next-Generation Functional Materials. Adv. Funct. Mater. 2021, 2104195.
DOI: 10.1002/adfm.202104195
https://doi.org/10.1002/adfm.202104195
