1. Nature Nanotechnol.：超過22%效率的鈣鈦礦模組
盡管鈣鈦礦太陽能電池的功率轉換效率取得了顯著進步，但從單個小尺寸與其他薄膜太陽能電池相比，將器件制成大面積組件，同時保持其商業競爭力仍然是一個挑戰。主要障礙包括減少電子傳輸中的電阻損耗和固有缺陷層和高質量大面積鈣鈦礦薄膜的可靠制造。瑞士聯邦理工學院Paul J. Dyson&Nazeeruddin、華北電力戴松元以及西安交通大學楊冠軍等人報告了一種簡便的溶劑熱法合成具有暴露 (001) 晶面的單晶 TiO2 菱面體納米顆粒。
本文要點：
1）由于它們的低晶格失配和鈣鈦礦吸收劑的高親和力，它們的高電子遷移率和較低的缺陷密度，單晶基于 TiO2 納米顆粒的小尺寸器件的效率為 24.05%，填充因子為 84.7%。
2）該設備維護連續運行 1,400?h 后，其初始性能約為 90%。我們制造了大面積模塊和獲得了 22.72% 的認證效率，有效面積接近 24?cm2，代表了最高效率的組件擴大規模時效率損失最低。
Ding, Y., Ding, B., Kanda, H. et al. Single-crystalline TiO2 nanoparticles for stable and efficient perovskite modules. Nat. Nanotechnol. (2022).
https://doi.org/10.1038/s41565-022-01108-1
2. Nature Materials：轉角單層-多層石墨烯中多米諾骨牌式的堆積順序轉換
人們在具有小轉角的二維范德華結構中廣泛觀察到原子重構。這種不尋常的行為導致了許多新的現象，包括強電子關聯、自發鐵磁性和拓撲保護態。然而，原子重構通常是自發進行的，只表現出一個單一的穩定態。利用導電原子力顯微鏡，清華大學馬天寶、馮西橋、李群仰和國家納米科學中心劉璐琪等人發現，對于小角度扭曲的單層-多層石墨烯，存在著兩個具有不同堆積順序和應變孤子結構的亞穩態重構態。
本文要點：
1）研究者證明了這兩個重建態能可逆地轉換，并且這種轉換能以一種獨特的多米諾骨牌式的方式自發傳播。借助晶格分辨導電原子力顯微鏡成像和原子模擬，研究者確定了應變孤子網絡的詳細結構，并將其傳播機制歸因于孤子之間的強機械耦合。
2）雙穩態的精細結構對于理解具有微小扭曲的范德華結構的獨特性質是至關重要的，而開關機制為操縱其堆積態提供了一種可行的手段。
Shuai Zhang. et al. Domino-like stacking order switching in twisted monolayer–multilayer graphene. Nature Materials. 2022
DOI：10.1038/s41563-022-01232-2
https://doi.org/10.1038/s41563-022-01232-2
3. Nature Commun.：活化鎳鐵基（氧）氫氧化物中的晶格氧用于水電解
過渡金屬氧化物或（氧）氫氧化物作為有前景的用于能源和環境應用的電催化劑已被廣泛研究。最近有報道稱晶格中的氧積極參與表面反應。近日，華南理工大學Yan Chen，香港城市大學Shijun Zhao等報道了一種以犧牲模板為導向的方法來合成具有氧活性可調的 Mo 摻雜 NiFe（氧）氫氧化物，并用作具有增強的析氧反應（OER）性能的電催化劑。
本文要點：
1）MoS2納米片用作犧牲模板，吸附金屬陽離子，在表面形成自組裝的NiFe（氧）氫氧化物。在OER條件下通過Mo浸出去除MoS2犧牲模板后，得到了Mo摻雜的超薄NiFe（氧）氫氧化物(MoNiFe（氧）氫氧化物)。
2）實驗表明，獲得的 MoNiFe （氧）氫氧化物在 300?mV 的過電位下具有 1910 A/gmetal 的高質量活性，這比 NiFe（氧）氫氧化物高約 60 倍。
3）密度泛函理論計算和先進光譜技術的結合研究表明，Mo摻雜劑提高了O2p 帶并削弱了 NiFe（氧）氫氧化物的金屬-氧鍵，促進了氧空位的形成并改變了 OER 的反應途徑。
該研究結果為晶格氧在確定（氧）氫氧化物活性中的作用提供了重要見解，并證明了調節氧活性是構建高活性電催化劑的一種有前途的方法。
Zuyun He, et al. Activating lattice oxygen in NiFe-based (oxy)hydroxide for water electrolysis. Nat. Commun., 2022
DOI: 10.1038/s41467-022-29875-4
https://www.nature.com/articles/s41467-022-29875-4
4. Nature Commun.：偶氮官能團COF
具有新型鏈接結構的COF材料為多孔有機化學材料領域和促進多孔有機框架材料的發展提供機會。偶氮結構是功能材料領域中一個非常重要的功能團，但是含有這種偶氮結構的COF材料還沒有得到開發。有鑒于此，中科院上海有機化學研究所趙新等報道合成具有偶氮結構的COF，這種合成方法中將亞胺鏈接結構完全轉變為偶氮結構COF（Azo-COF）。
本文要點：
1)在實驗中直接觀測亞胺結構轉變為偶氮官能團導致性質的轉變，展示了Azo-COF的獨特性質。
2)本文發展了一種合成含偶氮結構COF材料的普適性方法，豐富了COF材料的種類，為探索多孔共軛聚合物材料的性質和應用提供機會。
Zhou, ZB., Tian, PJ., Yao, J. et al. Toward azo-linked covalent organic frameworks by developing linkage chemistry via linker exchange. Nat Commun 13, 2180 (2022)
DOI: 10.1038/s41467-022-29814-3
https://www.nature.com/articles/s41467-022-29814-3
5. Matter：自組裝一維納米結構，用于直接納米檢測和生物傳感
直接精確檢測納米級物體仍然是許多領域面臨的巨大挑戰，包括自組裝、納米顆粒工程、納米材料表征和生物診斷。鑒于此，中科院化學所宋延林等人報告了一種通過使用一維（1D）納米結構（包括納米顆粒、缺陷和病原體）可視化檢測和測量許多納米級物體的通用方法。
本文要點：
1）通過模板輔助的膠體納米顆粒自組裝，可以穩定地制備出大規模的一維納米結構，在可見光區域具有寬光譜可調性。除了可擴展性，它們還可以顯著放大來自納米級物體的微弱光信號，將檢測靈敏度降低到單粒子水平。
2）然后，研究人員通過使用簡單的光學顯微鏡或便攜式手機，實現了對不同臨床病毒樣本的快速、超靈敏檢測。這項工作展示了一個無標簽、簡單、高效的納米級光學檢測平臺，從材料合成到體外診斷有著廣泛的應用。
Self-assembled 1D nanostructures for direct nanoscale detection and biosensing. Matter 2022.
https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.03.013
6. Angew：Au/Ir協同催化構建螺環化合物
華東理工大學鄧衛平、楊武林等報道通過Au、Ir連續催化反應體系，能夠將消旋的（1-羥基烯丙基）苯酚、炔醇/炔酰胺兩種反應物實現對映選擇性級聯催化，構建螺環結構有機分子。
本文要點：
1)該反應中，原位生成的外環乙烯基醚/烯酰胺能夠與π-烯丙基-Ir兩親性物種進行不對稱烯丙基化/螺環結構化，因此直接高效的生成螺縮酮（spiroketal）或螺胺（spiroaminal）的選擇性，而且實現了優異的立體選擇性。
2)此外，消旋的2-(1-羥基烯丙基)苯胺能夠通過動力學拆分反應，以高產率生成對映富集的螺胺、2-(1-羥基烯丙基)苯胺。該反應能夠以優異的立體選擇性合成Paecilospirone類似物。
Wu-Lin Yang, Xin-Yu Shang, Xiaoyan Luo, Wei-Ping Deng, Enantioselective Synthesis of Spiroketals and Spiroaminals via Gold and Iridium Sequential Catalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202203661
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202203661
7. Angew：釕催化直接不對稱還原胺化高對映選擇性合成N-無保護的非天然α-氨基酸衍生物
對映體純非天然α-氨基酸幾乎是必需的，在醫藥、生物和材料科學領域發揮著越來越重要的作用。有鑒于此，南方科技大學的張緒穆、中科院深圳先進技術研究院的殷勤等研究人員，報道了釕催化直接不對稱還原胺化高對映選擇性合成N-無保護的非天然α-氨基酸衍生物。
本文要點：
1）研究人員報道了一種高度對映選擇性的釕催化的α-酮酰胺與銨鹽的直接不對稱還原胺化反應，有效提供了具有廣泛芳基或烷基α-取代基的、有價值的對映體富集N-未保護的非天然α-氨基酸衍生物。
2）該方案具有易于獲得的底物、良好的官能團耐受性和良好的對映體控制，使其成為已知方法的良好補充方法。
3）此外，該方法還適用于通過動態動力學拆分（DKR）過程，制備在β位置含有額外立體生成中心的N-未保護非天然α-氨基酸衍生物。
4）將所得產物方便地細化為手性N-未保護的非天然α-氨基酸、藥物中間體、肽和有機催化劑/配體，進一步展示了該方法的實用性。
Le’an Hu, et al. Highly Enantioselective Synthesis of N-Unprotected Unnatural α-Amino Acid Derivatives by Ruthenium-Catalyzed Direct Asymmetric Reductive Amination. Angewandte Chemie, 2022.
DOI：10.1002/anie.202202552
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202202552
8. Angew：鈀催化丙炔酯區域聚合合成1,3二烯基和烯丙基酯
催化控制的區域聚合催化是一種重要的化學工具，可以高效地從一個共同的前體中獲取大量結構多樣的分子，但仍然是一個挑戰。有鑒于此，南京師范大學的Chen Liang-An等研究人員，報道了鈀催化丙炔酯區域聚合合成1,3二烯基和烯丙基酯。
本文要點：
1）研究人員報道了一種通過鈀催化將內部脂肪族炔丙基酯，轉化為高度取代的1,3-二烯基和烯丙基產物的不同文庫的催化劑控制、可調和可預測的區域多樣性的反應。
2）根據所用配體的不同，鈀催化劑可能涉及兩種典型的方法：親電鈀催化和順序氧化添加劑還原消除途徑。
3）這種區域融合方案使研究人員能夠輕易地從常見的炔丙基酯中獲得四種具有高區域選擇性和立體選擇性的區域異構體。
本文研究方案的一個顯著特點是可適應生物活性相關分子的結構多樣化，從而能夠快速組裝候選藥物的許多有用結構類似物。
Mengfu Dai, et al. Palladium-Catalyzed Regiodivergent Synthesis of 1,3-Dienyl and Allyl Esters from Propargyl Esters. Angewandte Chemie, 2022.
DOI：10.1002/anie.202203835
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202203835
9. AM綜述：多模斷層掃描電子顯微成像技術促進金屬及氧化物的研究
電子斷層掃描技術(electron tomography)是三維納米粒子成像技術的基礎，但是獲取納米粒子非表面晶面和形貌信息的深層信息需要結合不同的電子顯微信號。一些最重要的信號包括不同的收集角度情況時進行ADF-STEM信號與能量分散X射線光譜、能量損失譜EELS結合。有鑒于此，安特衛普大學Sara Bals、西班牙CIC biomaGUNE研究中心Luis M. Liz-Marzán等綜述報道通過實驗和理論計算結合，對目前發展的各種多模斷層成像技術對于基礎科學領域面臨的挑戰和基礎科學領域技術中多模斷層成像技術需要克服的問題進行總結。
本文要點：
1)分別對這種多模斷層成像技術在金屬和金屬氧化物材料研究的相關進展進行總結（事實上多模斷層成像技術不僅僅在金屬和氧化物領域有應用），隨后對這種多模斷層成像技術目前的挑戰和未來的發展前景進行總結展望。
Kellie Jenkinson, Luis M. Liz-Marzán, Sara Bals, Multimode Electron Tomography sheds light on synthesis, structure, and properties of complex metal-based nanoparticles, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202110394
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202110394
10. AM：基于生物材料的對沖免疫策略用于促進無疤肌腱愈合
瘢痕而不是再生，是炎癥破壞信號不平衡放大和再生生態位閉鎖的必然結果。然而，如何識別和有效地避免疤痕風險和實現再生因子的轉換仍然是十分困難的。上海交通大學崔文國教授報道了一種基于對沖免疫策略的微纖維膜(Him-MFM)，即通過將二硬脂酰磷酸乙醇胺層支持的共聚(乳酸/乙醇酸)靜電紡絲纖維與CD11b+/CD68+瘢痕亞群膜在肌腱損傷后的免疫環境中進行固定以平衡組織損傷。
本文要點：
1）攜帶相關風險受體的Him-MFM可以改變高I型偏極化，減輕細胞凋亡和代謝應激，緩解炎性細胞反應。研究表明，限制免疫策略能夠將受損肌腱鞘對固有IL-33分泌表型的屏障逆轉4.36倍，并啟動mucous-IL-33-Th2軸，直接為鞘干細胞增殖提供一個再生生態位。
2）實驗在小鼠屈肌腱損傷模型中發現，包裹Him-MFM可以減輕其病理反應，保護原位腱細胞，并恢復被基底膜覆蓋的分層排列的膠原纖維，其在結構和功能上與成熟肌腱相似。該研究表明，對沖免疫是一種可以產生不留下疤痕的再生反應的有效策略。
Zhen Wang. et al. A Biomaterial-Based Hedging Immune Strategy for Scarless Tendon Healing. Advanced Materials. 2022
DOI: 10.1002/adma.202200789
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202200789
11. AFM: 利用酶誘導的生物礦化作用實現功能材料的仿生 3D 打印
大自然通過在溫和條件下利用生物催化的礦化作用，構建結構有序、環境適應性強的復合材料。盡管近年來通過仿生礦化將微生物與傳統材料結合在一起取得了一些進展，但仍然很難生產出將其自然對應物的層次結構和生命屬性結合在一起的礦化復合材料。
鑒于此，南方科技大學劉吉等人通過將 3D 打印的水凝膠結構與酶誘導的生物礦化相結合，開發了一種功能材料。
本文要點：
1）研究結果表明，酶誘導礦化強烈地將彈性和柔軟水凝膠（模量為125 kPa）轉變為剛性（150 MPa）和高度礦化的水凝膠復合材料。結合嵌入式 3D 打印，在沒有犧牲墨水的情況下制造了復雜和礦化的自由形式架構，這在以前是通過傳統制造策略無法實現的。
2）此外，通過利用多材料3D打印來定制結構組成，可以實現對水凝膠結構中礦物分布的精細控制，從而獲得具有鑲嵌結構和非常規力學的復合材料。該研究為制備具有高保真結構和定制機械性能的復合材料提供了一種可行的方法，通過將3D打印與生物礦化相結合，為下一代功能材料和結構開辟了道路。
Chen, G., Liang, X., Zhang, P., Lin, S., Cai, C., Yu, Z., Liu, J., Bioinspired 3D Printing of Functional Materials by Harnessing Enzyme-Induced Biomineralization. Adv. Funct. Mater. 2022, 2113262.
https://doi.org/10.1002/adfm.202113262
