1. Nature Photon.: 量子尺寸調諧的異質結構可實現高效穩定的倒置鈣鈦礦太陽能電池
可以通過調整其層寬 (n) 來定制降維鈣鈦礦 (RDP) 的能量景觀。最近，包含 n?=?1 和 2 個 RDP 的二維/三維（2D/3D）異質結構已經生產出功率轉換效率（PCE）>25% 的鈣鈦礦太陽能電池（PSC）。不幸的是，由于 2D/3D 界面處的電子阻擋，這種方法不能應用到倒置 PSC。加拿大多倫多大學Edward H. Sargent?和上海科技大學寧志軍?等人報告了一種增加 2D/3D 異質結構中 RDP 層寬度的方法，以解決這個問題。
本文要點：
1）研究發現，體積更大的有機物形成二維異質結構的速度更慢，導致 RDP 更寬；并且對配體設計的小修改會導致n?≥?3 RDPs的優先增長。
2）利用這些見解，研究人員開發了高效的倒置 PSC（經認證的準穩態 PCE 為 23.91%）。未封裝的器件在室溫和 50% 左右的相對濕度下運行超過 1,000?小時，而不會損失 PCE。
3）并且，當經受 ISOS-L3 加速老化時，封裝器件在 500 小時后保留 92% 的初始 PCE。
Chen, H., Teale, S., Chen, B. et al. Quantum-size-tuned heterostructures enable efficient and stable inverted perovskite solar cells. Nat. Photon. (2022).
DOI：10.1038/s41566-022-00985-1
https://www.nature.com/articles/s41566-022-00985-1
2. Nat. Rev. Mater.：用于深層組織傳感的柔軟可穿戴設備
加州大學圣地亞哥分校徐升教授對用于深層組織傳感的柔軟可穿戴設備相關研究進行了綜述。
本文要點：
1）可穿戴設備具有與皮膚相似的機械性能，可以對人體進行連續監測。然而，到目前為止，可穿戴設備的設計主要集中在記錄皮膚表面的信號，而其所能夠揭示健康和疾病信息都很有限。深部組織信號，如電生理、代謝、循環、熱和機械信號等往往與疾病有較強的相關性，甚至可以預測癥狀的出現。
2）作者在文中綜述了能夠感知深部組織信號的柔軟可穿戴設備工程，重點討論了電、電磁、熱和機械等傳感方法以及傳感機制、器件設計、制造工藝和傳感性能，并對它們的穿透深度和時空分辨率進行了介紹；最后，作者也討論了該領域所面臨的挑戰，并介紹了進一步提高穿透深度、特異性、準確性和系統級集成性的相關策略。
Muyang Lin. et al. Soft wearable devices for deep-tissue sensing. Nature Reviews Materials. 2022
https://www.nature.com/articles/s41578-022-00427-y
3. JACS：溶液處理的亞胺連接的結晶COF薄膜的電裂解合成
發展一種通用的、簡單的、直接的策略來合成共價有機框架（COFs）薄膜是這一領域面臨的主要挑戰。近日，華南理工大學Cheng Gu，Yuguang Ma報道了一種前所未有的電裂解合成策略，該策略是通用的并且適合于合成大多數亞胺連接的2D膜，具有合成控制的化學結構和結晶度。
本文要點：
1）該方法包括兩個關鍵步驟：陰極還原和質子化，將COF粉末剝離成納米片，陽極氧化，回收亞胺連接的結晶COF膜。這些COF薄膜可有效促進傳質，以創紀錄的高速率常數展示了其對碘的異常快速的吸附。
2）通過結構篩選和對電化學條件的控制，這種電裂解策略可以用來合成其他類型的鍵，如C=C-鍵、酮胺-和三嗪連接的COF，從而在不久的將來發展成為高質量COF薄膜合成的通用方法。
考慮到COF的結構多樣性和靈活性，這項研究將極大地擴大COFs的應用潛力。
Lingling Wang, et al, Electrocleavage Synthesis of Solution-Processed, Imine-Linked, and Crystalline Covalent Organic Framework Thin Films, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.1c13072
https://doi.org/10.1021/jacs.1c13072
4. JACS：NO2在SSZ-13沸石膜上的二聚反應用于SO2/NO2分離
盡管分子狀態對于使用沸石膜進行精確的氣體分離至關重要，但其控制仍然是一個巨大的挑戰。近日，北京科技大學Yi Xing，東北師范大學朱廣山教授，Xiaoqin Zou報道了在SSZ-13沸石膜上的NO2二聚實現了高效的SO2/NO2分離。
本文要點：
1）在溫度和壓力的作用下，NO2二聚反應生成大分子尺寸的N2O4，并在尺寸排斥的基礎上抑制N2O4向沸石孔內的擴散，從而獲得高的分離選擇性。
2）結果表明，SO2而不是NO2優先透過SSZ-13膜，膜的SO2透過率為2×10?7mol m?2 s?1 Pa?1，SO2/NO2分離系數為22，是未經二聚時的約50倍。對于SO2/NO2的分離，二聚效應在其他小孔沸石如NaA中占優勢。
研究人員通過使用單一氣體和混合氣體的膜分離展示這種先進的功能。
Ziyi Li, et al, SO2/NO2 Separation Driven by NO2 Dimerization on SSZ-13 ZeoliteM embrane, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c01635
https://doi.org/10.1021/jacs.2c01635
5. JACS綜述：非典型鈷胺素依賴的S-腺苷-L-甲硫氨酸非自由基甲基化酶TsrM及其自由基對應物
鈷胺素依賴的S-腺苷-L-甲硫氨酸自由基甲基化酶以其使用雙輔因子系統，在未活性碳/磷中心執行具有挑戰性的自由基甲基化反應而知名。這些酶是執行困難的縮環和自由基重排反應的，Cbl依賴性的AdoMet自由基酶的一個更大亞群的一部分。這個亞群是一個很大程度上未被開發的化學多樣性倉庫，需要在生化和結構表征方面堅持不懈的努力才能揭示其復雜性。有鑒于此，美國麻省理工學院的Catherine L. Drennan和Emily C. Ulrich等研究人員，綜述了非典型鈷胺素（Cbl）依賴的S-腺苷-L-甲硫氨酸（AdoMet）非自由基甲基化酶TsrM及其自由基對應物。
本文要點：
1）研究者詳述了多年來在闡明TsrM這一亞群中意想不到的非自由基甲基化酶的功能、機制和結構方面的重大努力。
2）研究組還討論了近年來表征自由基甲基化酶亞群成員方面的成就，這也一次次證明了關鍵工具在酶機理研究中有多重要。
3）最后，研究者提到了一些近年來使用生物信息學分析來擴展對該亞群定義的酶活性研究。
4）研究人員表示，在自由基（和非自由基）酶化學方面的進一步突破，以及在這個亞群未探索的空間發生的挑戰性化學反應，這些研究都無疑已經浮現在地平線上了。
Emily C. Ulrich, et al. The Atypical Cobalamin-Dependent S-Adenosyl-l-Methionine Nonradical Methylase TsrM and Its Radical Counterparts. JACS, 2022.
DOI：10.1021/jacs.1c12064
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c12064
6. JACS：包含葫蘆[n]脲分子容器的電壓門控膜用于分子納濾
智能電壓門控納濾膜在按需精確分離類似分子方面具有巨大潛力，這是可持續水凈化和資源回收的基本要素。然而，由于電活性單體二聚作用，現有的電壓門控膜的選擇性、穩定性和可擴展性受到限制。有鑒于此，南京工業大學的孫世鵬等研究人員，開發了包含葫蘆[n]脲分子容器的電壓門控膜用于分子納濾。
本文要點：
1）研究人員首次利用葫蘆[7]脲（CB[7]）的主客體識別特性來保護紫精衍生物，并通過界面聚合促進其組裝到膜中。
2）紫精衍生物起到電壓開關的作用，而CB[7]絡合可防止其二聚并提高其氧化還原穩定性。
3）CB[7]-紫精絡合物的擴散抑制使表面結構的精確圖案形成成為可能。
4）合成的電壓門控膜的截留性能提高了80%，對類似分子的回收精度高，抗污染性能好。
本文研究工作不僅為電壓門控智能納濾膜的制備提供了創新策略，還為水處理、仿生離子通道和能量轉換中的離子選擇性傳輸開辟了新途徑。
Yue Wang, et al. Voltage-Gated Membranes Incorporating Cucurbit[n]uril Molecular Containers for Molecular Nanofiltration. JACS, 2022.
DOI：10.1021/jacs.2c01263
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01263
7. JACS：通過自適應結合實現了非手性籠中的手性嚙合
手性是自然界和許多人工系統的一個基本特征和根本重要性。有鑒于此，中科院化學所的Qi-Qiang Wang等研究人員，通過自適應結合實現了非手性籠中的手性嚙合。
本文要點：
1）研究人員報道了一種適應性的、非手性的三硫脲分子籠及其與三羧酸鹽陰離子結合的構象和立體動力學。
2）這一籠狀結構是通過不可逆的籠形成反應輕松地在四步內以44%的產率得到的。
3）它具有靈活的構象，通過形成三明治狀的包合物與1,3,5-三羧酸苯鹽緊密結合，在乙腈中親和力高達106 M-1。結合后，籠被鎖成扭曲的螺旋結構。
4）通過結合客體分子的三個手性手臂，具有某種給定螺旋的一個齒輪狀的復雜主體產生了。由于螺旋槽內的空間擁擠，客體分子上甲基向乙基的微小變化在結合和手性誘導上會導致顯著差異。
本文研究表明，該系統代表了一個在柔性、非手性宿主上進行手性誘導的罕見例子，并提供了一個解耦模型，可以單獨研究外消旋體的生成和隨后的手性分辨。
Qi-Ping Hu, et al. Chirality Gearing in an Achiral Cage through Adaptive Binding. JACS, 2022.
DOI：10.1021/jacs.2c02040
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c02040
8. Angew: 用于高性能鈣鈦礦太陽能電池的穩健自組裝分子鈍化
通過鈣鈦礦薄膜的后處理鈍化缺陷是制造高性能鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的有效方法。然而，由于鈍化官能團和鈣鈦礦缺陷位點之間的弱鍵和脆弱的鍵合，鈍化耐久性仍然是一個問題。中科院化學所薛丁江，Yuan Lin，Yanyan Fang和烏普薩拉大學Anders Hagfeldt等人提出了一種膽固醇衍生物自組裝策略，以在整個鈣鈦礦薄膜中構建交聯和致密的膜。
本文要點：
1）這些超分子膜可作為堅固的保護層抵御惡劣的操作條件，同時有效地鈍化從表面到內部晶界的缺陷。所得 PSC 的功率轉換效率為23.34%，開路電壓高達 1.164 eV。
2）未封裝的器件在環境條件下儲存 1600 小時后保持其初始效率的 92%，并且在氮氣氣氛中在 85 oC 加熱 500 小時后幾乎保持不變，顯示出顯著提高的穩定性。
Guo, H., et al, Robust Self-Assembled Molecular Passivation for High-Performance Perovskite Solar Cells. Angew. Chem. Int. Ed..
DOI：10.1002/anie.202204148
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202204148
9. AM：仿生全方位超敏感柔性應變傳感器
傳感器被廣泛應用于多個領域。其中，柔性應變傳感器由于能夠感知微小的機械信號，且可以適應許多不規則表面，因此其在人體、機器或建筑物的結構健康監測、早期檢測和故障預防等方面具有重要的應用價值。在實際應用中，對任意方向產生的細微和異常振動進行檢測甚至確定它們的方向對于消除潛在的危險而言非常必要。然而，由于許多具有各向異性力學/電學性能的材料以及它們所采用的微/納米結構的限制，柔性應變傳感器往往很難同時實現超敏性和全向性。吉林大學韓志武教授、牛士超教授和賓夕法尼亞大學楊澍教授發現視覺退化的蝎子能夠利用帶有扇形槽的狹縫感器以全方位地探測微妙的振動。
本文要點：
1）基于此，實驗設計了一種仿生柔性應變傳感器，其由圍繞中心圓布置的彎曲微槽組成，其具有超過18000的應變計靈敏系數和超過7000個周期的穩定性。
2）研究表明，無論傳感器的安裝角度如何，它都能感知和識別不同位置、不同輸入波形的振動、自由落體的彈跳行為和人體的手腕脈沖。此外，這種幾何設計也可以轉化為其他材料系統，進而實現包括人體健康監測和工程故障檢測等方面的應用。
Linpeng Liu. et al. Bioinspired, Omnidirectional, and Hypersensitive Flexible Strain Sensors. Advanced Materials. 2022
DOI: 10.1002/adma.202200823
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202200823
10. AM綜述：新興4D打印策略用于下一代組織再生和醫療設備
浙江大學汪延成教授和喬治華盛頓大學Lijie Grace Zhang對新興4D打印策略在下一代組織再生和醫療設備中的應用進行了綜述介紹。
本文要點：
1）3D打印技術的迅速發展使其在生物醫學工程領域在被廣泛應用。4D打印是一種新興的策略，其可以在組織支架內實現時間依賴性的物理變化或復制組織的動態生物行為，進而用于構建智能型組織再生和醫療設備。這種刺激響應型結構可以提供動態的、可編程的形變或驅動，以模擬自然組織復雜的物理、生化和機械過程。盡管4D打印技術在生物醫學領域中的發展勢頭良好，但由于可打印智能材料的局限性以及當前刺激源可實現反應的簡單性，如何實現4D打印技術在臨床和組織工程中的廣泛應用也變得復雜。
2）作者在文中介紹了多種4D打印機制，重點討論了4D驅動、結構設計和打印技術中的智能墨水機制以及4D打印領域的最新研究進展；此外，作者也綜述了近年來4D打印在組織/器官再生和醫療器械方面的研究進展；最后，作者對4D打印目前面臨的挑戰和未來的發展前景進行了討論和展望。
Yue Wang. et al. Emerging 4D Printing Strategies for Next-Generation Tissue Regeneration and Medical Devices. Advanced Materials. 2022
DOI: 10.1002/adma.202109198
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202109198
11. AEM: 四電子轉化反應實現高容量水溶液Cu-Se電池
金屬Se作為能夠儲存金屬離子的正極材料具備高離子電導率、高體積比容量、高質量密度等優勢。然而，由于缺乏合適的轉化反應氧化還原電對，Se基電池的發展受到嚴重的阻礙。近日，寧波大學Jie Shu等通過對化學熱力學性質進行定量分析將Cu2+作為可變價載流子實現了高容量的Cu-Se電池。
本文要點：
1）研究人員以金屬Se作為正極，以Cu2+作為可變價載流子構建了Cu-Se電池。XRD、XPS、HRTEM等表征手段被用來研究Cu2+在Se電極中的存儲機制。結果表明Cu-Se電池的工作機制基于可逆的相轉化過程：Se→CuIISe→CuI2Se，也就是說從二價Cu2+到Cu(0)以及從Se(0)到Se2-。
2）由于Cu2+在整個充放電過程中的價態也處于變化過程中，因此整個電化學過程涉及到四個電子的轉移。因而在0.1A/g的電流密度下，Cu-Se電池表現出高達1045.4mAh/g的可逆比容量。在2A/g的大電流下工作1500周后該電池的容量保持率仍然高達89.7%。
Junwei Zhang et al, Four-Electron Transfer Reaction Endows High Capacity for Aqueous Cu–Se Battery, Advanced Energy Materials, 2022
DOI: 10.1002/aenm.202103998
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202103998
12. AEM: 具有乙烯基官能化金屬有機框架的硫鏈共聚加速Li-S電池動力學
Li-S電池被視為最受關注的儲能器件之一。然而，可溶性多硫化物的穿梭效應嚴重限制了其實際應用。金屬?有機骨架（MOF）因其限制和捕獲PSs的能力而成為一種新型載硫材料。然而，大多數MOF載體會造成氧化還原動力學緩慢，尤其是在高硫負載量下。近日，廣東工業大學的Qi Zhang與Shaoming Huang 等將硫與具有乙烯基官能團的MOF進行共聚有效解決了上述問題。
本文要點：
1）研究人員通過將硫單質與含有乙烯官能團的MOF材料進行共聚制備了名為CNT@UiO-66-V-S的復合硫正極來抑制多硫化物的穿梭并加快氧化還原反應動力學。系統的電化學表征、原位拉曼光譜以及后期分析等發現聚合性的硫正極表現出自由基反應機制，從而使得多硫化物的轉化反應顯著加快而且抑制了鋰枝晶的生長。
2）研究人員發現該聚合策略使得復合硫正極在1C的電流密度下循環500周后仍然能夠保持100%的放電容量，同時循環1000周時平均每周容量衰減僅為0.028%。此外，在5.6mg/cm2的高硫負載量下，復合硫正極能夠在0.2C下實現穩定高效循環。
Qinghan Zeng et al, Copolymerization of Sulfur Chains with Vinyl Functionalized Metal?Organic Framework for Accelerating Redox Kinetics in Lithium?Sulfur Batteries, Advanced Energy Materials, 2022
DOI: 10.1002/aenm.202104074
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202104074
