1. Nature Mater.：二維磁性半導(dǎo)體中磁序與電荷傳輸?shù)鸟詈?/span>
具有可調(diào)電傳輸特性的半導(dǎo)體和具有可調(diào)自旋構(gòu)型的磁體構(gòu)成了許多信息技術(shù)的基礎(chǔ)。一個長期存在的挑戰(zhàn)是實現(xiàn)整合和連接這兩種不同特性的材料。二維 (2D) 材料提供了實現(xiàn)這一概念的平臺，但已知的二維磁性半導(dǎo)體在其磁相中是電絕緣的。近日，哥倫比亞大學(xué)Xavier Roy，Cory R. Dean等證明了二維半導(dǎo)體CrSBr磁相內(nèi)的可調(diào)電子傳輸，并揭示了其磁序和電荷傳輸之間的強耦合。
本文要點：
1）每個CrSBr層由兩個融合在一起的彎曲的CrS矩形平面組成，兩個表面都被Br原子覆蓋。CrSBr層沿c軸堆疊產(chǎn)生正交結(jié)構(gòu)，具有Pmmn空間群。
2）熱容量和磁化率測量表明，在特征溫度(Tc?=?160?K)下，Néel溫度(TN?=?132?K)上，順磁到反鐵磁相變包括巨大層內(nèi)順磁相關(guān)性。在TN以下，CrSBr層以鐵磁方式排列，自旋沿 b 軸取向，并沿堆疊方向以反鐵磁方式排列。
3）CrSBr 晶體可以機械剝離，二次諧波產(chǎn)生研究證實，體磁結(jié)構(gòu)持續(xù)到順磁單層和反鐵磁雙層。
Evan J. Telford, et al. Coupling between magnetic order and charge transport in a two-dimensional magnetic semiconductor. Nat. Mater., 2022
DOI: 10.1038/s41563-022-01245-x
https://www.nature.com/articles/s41563-022-01245-x
2. Chem. Soc. Rev.：有機光敏劑用于抗微生物光學(xué)治療
梨花女子大學(xué)Juyoung Yoon和香港中文大學(xué)（深圳）唐本忠院士對有機光敏劑在抗微生物光學(xué)治療領(lǐng)域中的應(yīng)用進行了綜述。
本文要點：
1）微生物感染性疾病，特別是由新型和耐抗生素的病原微生物引起的疾病，已成為全球人類健康所面臨的重大威脅。光療作為一種非抗生素的治療方法，因其具有時空選擇性、無創(chuàng)性、副作用小和抗菌譜廣等優(yōu)點而發(fā)展成為一種重要的微生物感染治療方法。雖然基于有機光敏劑的抗微生物光學(xué)治療在過去的十年內(nèi)被已被廣泛地研究，但目前還沒有關(guān)于這個主題的綜述文章。對這一領(lǐng)域的最新研究進展進行總結(jié)也具有非常重要的現(xiàn)實意義。
2）作者在文中綜述了光學(xué)治療的概念和意義，并對新型有機光敏劑和相關(guān)的設(shè)計策略在對抗微生物感染方面的應(yīng)用進行了總結(jié)；此外，作者也對于抗微生物有機光敏劑的具體案例，包括抗菌光敏劑，抗病毒光敏劑和抗真菌光敏劑等進行了介紹；最后，作者對基于有機光敏劑的光學(xué)治療在抗微生物臨床應(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn)和未來的發(fā)展方向進行了討論和展望。作者相信，該綜述能夠為開發(fā)高效光敏劑提供指導(dǎo)，并進一步推動抗微生物光學(xué)治療的臨床前和臨床研究。
Van-Nghia Nguyen. et al. Organic photosensitizers for antimicrobial Phototherapy. Chemical Society Reviews. 2022
DOI: 10.1039/d1cs00647a
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/cs/d1cs00647a
3. AM：溫和條件下用于光催化“全固氮”的氧化還原異質(zhì)結(jié)
氨和硝酸鹽是人類社會中最基本和最重要的原材料。迄今為止，基于哈勃?博世工藝的工業(yè)合成氨和奧斯瓦爾德工藝的工業(yè)合成硝酸鹽面臨著日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，即高能耗、高成本和無公害氣體排放。因此，開發(fā)一種替代方法來實現(xiàn)固氮，以克服公認(rèn)的上述工藝的固有缺陷，多年來一直吸引著科學(xué)家，特別是直接從氮分子轉(zhuǎn)化中同時生成氨和硝酸鹽。
近日，中科大謝毅院士，ChongXiao，QunZhang設(shè)計了一種氧化還原異質(zhì)結(jié)光催化體系。氧化還原異質(zhì)結(jié)由還原型和氧化型半導(dǎo)體組成。前者具有負導(dǎo)帶(CB)位置，后者具有較高的正價帶(VB)位置。
本文要點：
1）作為一種典型的還原型光催化劑，CdS具有負的CB位，激發(fā)的光電子具有很強的還原能力，而WO3具有高度的正VB位，這使得光生空穴具有很強的氧化能力。利用連續(xù)離子層吸附與反應(yīng)(SILAR)的方法，研究人員成功地在WO3和CdS之間建立了緊密的界面和內(nèi)置的電場。
2）在WO3/CdS異質(zhì)結(jié)內(nèi)電場的輔助下，通過載流子的遷移，研究人員發(fā)現(xiàn)了界面電荷再分布(ICR)現(xiàn)象。在激發(fā)態(tài)，這種內(nèi)電場和庫侖引力為光生載流子的分離和遷移提供了驅(qū)動力。
3）強還原光電子和氧化光生空穴分別積累在CdS和WO3組分中。光催化“整體固氮”反應(yīng)將在不同的氧化還原位進行，并在溫和的條件下將氮氣分子同步轉(zhuǎn)化為氨和硝酸鹽產(chǎn)物。實驗結(jié)果顯示，氨產(chǎn)率達到了35.8 μmol h-1 g-1，同時被空穴誘導(dǎo)氧化偶聯(lián)過程氧化為硝酸鹽產(chǎn)物，產(chǎn)率為14.2 μmol h-1 g-1。
本工作為實現(xiàn)溫和條件下的人工固氮提供了新的思路和前景。
Pengfei Xia, Designing a redox heterojunction for photocatalytic“overall nitrogen fixation” under mild conditions, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202200563
https://doi.org/10.1002/adma.202200563
4. AM: 類蛋白質(zhì)納米凝膠用于紡制分層結(jié)構(gòu)人造蜘蛛絲
蜘蛛拉絲是從水溶液中的可溶性、β-折疊交聯(lián)的蜘蛛蛋白紡成的。這種蜘蛛絲具有強度和韌性的完美結(jié)合，這源于包含β-折疊交聯(lián)點、螺旋納米組裝體、剛性鞘和軟核的分層結(jié)構(gòu)。
受蜘蛛蛋白結(jié)構(gòu)和蜘蛛紡絲工藝的啟發(fā)，南開大學(xué)劉遵峰、周湘和東華大學(xué)朱美芳院士等人制備了一種可溶的交聯(lián)納米凝膠，并拉制了具有蜘蛛絲狀分層結(jié)構(gòu)的紡絲交聯(lián)纖維，其中包含交聯(lián)、排列的納米組裝體和鞘芯結(jié)構(gòu)。
本文要點：
1）在納米凝膠溶液中引入成核種子，并在納米凝膠纖維中應(yīng)用預(yù)拉伸和螺旋結(jié)構(gòu)，進一步調(diào)整聚合物鏈的排列和組裝，提高斷裂強度 (1.27 GPa) 和韌性 (383 MJ m-3)，使其接近那些最好的拉絲。
2）理論建模為纖維的紡絲能力與納米凝膠尺寸的關(guān)系提供了理解。這項工作為堅韌纖維材料的直接紡絲提供了一種新的策略。
He, W., et al, Protein-Like Nanogel for Spinning Hierarchically Structured Artificial Spider Silk. Adv. Mater. 2201843.
https://doi.org/10.1002/adma.202201843
5. AM: 多孔硬碳框架負載Bi@C納米球?qū)崿F(xiàn)高倍率鈉離子電池負極材料
鈉離子電池憑借其低成本和高原料豐度等優(yōu)勢而成為最具希望的新一代化學(xué)儲能體系。然而其實用化進程卻受到了極大的限制，其中一個重要的局限就是合金型負極材料在高倍率下容量衰減很快。近日，山東大學(xué)Shenglin Xiong等設(shè)計了一種硬碳多孔框架負載Bi@C納米球的合金負極材料有效實現(xiàn)了高倍率下的穩(wěn)定工作。
本文要點：
1）研究人員首先通過熱分解鉍基金屬有機骨架納米棒作為鈉離子電池的負極材料合成了一種由碳納米帶陣列組裝而成的三維骨架超結(jié)構(gòu)，碳納米帶陣列上裝飾有金屬鉍納米球涂層碳層。由于這種獨特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，該負極設(shè)計在高容量、優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和超高倍率容量（高達80 A/g，容量為308.8 mAh/g）方面表現(xiàn)出優(yōu)異的儲鈉性能。
2）將當(dāng)前負極材料與苝-3,4,9,10-四羧酸二酐正極匹配組裝成全電池后，其能量密度高達129 Wh/kg。這種前所未有的鈉存儲能力不僅歸功于獨特的混合結(jié)構(gòu)，還歸功于在醚類電解質(zhì)中循環(huán)時負極表面產(chǎn)生了均勻且薄的固體電解質(zhì)界面，并形成了均勻的多孔納米結(jié)構(gòu)。
Yazhan Liang et al, Integrating Bi@C Nanospheres in Porous Hard Carbon Frameworks for Ultrafast Sodium Storage, Advanced Materials, 2022
DOI: 10.1002/adma.202202673
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202202673?af=R
6. AM：共價三嗪骨架極化工程實現(xiàn)由分子氧和水高效光合作用合成過氧化氫
2電子氧光還原制過氧化氫 (H2O2) 受到其緩慢的電荷動力學(xué)的嚴(yán)重抑制。近日，北京理工大學(xué)Qing Han等報道了一種極化工程策略，將（硫）脲官能團接枝到共價三嗪框架（CTFs）上，促進其電荷分離/傳輸并增強質(zhì)子轉(zhuǎn)移。
本文要點：
1）實驗表明，硫脲功能化的CTF(Bpt-CTF)光催化H2O2產(chǎn)率提高至3268.1 μmol h-1 g-1，且不需要犧牲劑或助催化劑，比未功能化的CTF (Dc-CTF)高一個數(shù)量級以上，并且在400 nm處具有8.6%的高量子效率。
2）機理研究表明，在三嗪單元形成內(nèi)過氧化物和在硫脲位點形成高濃度空穴顯著增強的 2 電子氧還原反應(yīng)是高的光催化性能的原因。水氧化產(chǎn)生的 O2 隨后被 ORR 消耗，從而提高了整體反應(yīng)動力學(xué)。
該研究結(jié)果提出了一種有力的官能團介導(dǎo)的極化工程方法，用于開發(fā)高效的無金屬聚合物基光催化劑。
Chongbei Wu, et al. Polarization Engineering of Covalent Triazine Frameworks for Highly Efficient Photosynthesis of Hydrogen Peroxide from Molecular Oxygen and Water. Adv. Mater., 2022
DOI: 10.1002/adma.202110266
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202110266
7. AEM：一種薄型Li6PS5Cl基超長循環(huán)全固態(tài)電池
由于硫化物的高離子電導(dǎo)率，基于硫化物電解質(zhì)的全固態(tài)電池（ASSBs）引起了越來越多的關(guān)注。然而，對于ASSBs來說，保持高離子電導(dǎo)率的薄而堅固的固態(tài)硫化物電解質(zhì)膜至關(guān)重要。近日，清華大學(xué)南策文院士，沈洋教授（Yang Shen）以聚偏氟乙烯-三氟乙烯(P(VDF-TrFE))為骨架，采用靜電紡絲-滲透-熱壓法制備了由Li6PS5Cl和聚偏氟乙烯-三氟乙烯（P(VDF-TrFE)）骨架組成的柔性復(fù)合固體電解質(zhì)膜。
本文要點：
1）Li6PS5Cl與P(VDFTrFE)的相互作用保證了復(fù)合電解質(zhì)膜在室溫下具有較高的鋰離子電導(dǎo)率（1.2 mS cm-1）和良好的機械延展性。
2）具有薄復(fù)合電解質(zhì)膜、LiNbO3包覆的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2和Li6PS5Cl的復(fù)合正極以及鋰-銦負極的硬幣型ASSB電池顯示出超級循環(huán)性能，在室溫下，在1.0 mA cm–2（即1.61 C）下，經(jīng)過1000次循環(huán)后容量保持率為92%，甚至在20000次循環(huán)后容量保持率仍然達到71%。此外，研究人員還制備了具有高質(zhì)量負載活性材料的軟包ASSB電池，以展示其在未來商業(yè)應(yīng)用中的潛力和可行性。
Sijie Liu, et al, Super Long-Cycling All-Solid-State Battery with Thin Li6PS5Cl-Based Electrolyte, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202200660
https://doi.org/10.1002/aenm.202200660
8. AEM: “吸附-嵌入/填充”混合機制全面了解硬碳中的鈉儲存行為
硬碳有潛力用作鈉離子電池（SIB）的高容量負極材料，然而，其鈉離子儲存機制，尤其是在低電位平臺上的儲鈉機制仍然存在很大的爭議。近日，武漢大學(xué)曹余良教授與方永進教授等制備了兩種具有不同微結(jié)構(gòu)的硬碳材料并揭示了其微結(jié)構(gòu)與儲鈉機制之間的關(guān)系。
本文要點：
1）研究人員通過原位X射線衍射、非原位拉曼光譜、核磁共振光譜以及理論計算等手段發(fā)現(xiàn)硬碳材料在低電位平臺區(qū)的儲鈉材料是由層間的嵌入和微孔的填充共同貢獻的，二者具體的貢獻比例取決于硬碳材料的微結(jié)構(gòu)差異。
2）此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)了一個電化學(xué)指標(biāo)（放電曲線末端的電位拐點）來區(qū)分低電位平臺區(qū)層間插層的優(yōu)勢和鈉離子的微孔填充過程。基于這一新發(fā)現(xiàn)，研究人員提出了一種微觀結(jié)構(gòu)相關(guān)機制（“吸附-插層/填充”混合機制），以全面了解不同硬碳材料中的鈉存儲行為，這可能為合理設(shè)計硬碳結(jié)構(gòu)作為先進鈉離子電池的高性能負極材料提供深入的見解。
Xiaoyang Chen et al, An Overall Understanding of Sodium Storage Behaviors in Hard Carbons by an “Adsorption-Intercalation/Filling” Hybrid Mechanism， Advanced Energy Materials, 2022
DOI: 10.1002/aenm.202200886
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202200886?af=R
9. AEM：高效 (>9%) 無鉛AgBiS2納米晶/有機混合太陽能電池
環(huán)保膠體納米晶體 (NCs) 因其低成本、溶液可加工性和簡單的帶隙可調(diào)性而成為下一代太陽能電池的有前途的材料。最近，二硫化銀鉍 (AgBiS2) 因其 6.4% 的可觀功率轉(zhuǎn)換效率 (PCE) 而引起了廣泛關(guān)注。然而，與 AgBiS2 NCs的帶隙相比，低開路電壓 (VOC) 和AgBiS2 NC/PTB7空穴傳輸層 (HTL) 界面處未優(yōu)化的能級結(jié)構(gòu)等問題應(yīng)得到解決，以提高太陽能電池性能。韓國先進科技學(xué)院Jung-Yong Lee等人提出了一種在 AgBiS2 NC/有機混合太陽能電池中獲得有效能級結(jié)構(gòu)的設(shè)計策略。
本文要點：
1）通過選擇PBDB-T-2F作為最高占據(jù)分子軌道能級低于PTB7的 HTL，器件的VOC增加。
2）此外，使用四甲基碘化銨 (TMAI) 和 2-巰基乙醇 (2-ME) 生成碘化物和硫醇鹽鈍化的 AgBiS2 NC 表面，從而優(yōu)化 NC 的能級以實現(xiàn)高效的電荷提取。
3）這將PCE從3.3%提高到7.1%。此外，聚合物被替換為PBDB-T-2F:BTP-4Cl 共混物，通過互補吸收實現(xiàn)更高的短路電流密度。因此，制備了 PCE 為9.1%的AgBiS2 NC基太陽能電池。
Kim, C., Kozakci, I., Kim, J., Lee, S. Y., Lee, J.-Y., Highly Efficient (>9%) Lead-Free AgBiS2 Colloidal Nanocrystal/Organic Hybrid Solar Cells. Adv. Energy Mater. 2022, 2200262.
DOI：10.1002/aenm.202200262
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202200262
10. AEM: 用于收集機械能和太陽能的滾動式Al/CsPbBr3肖特基結(jié)直流摩擦納米發(fā)電機
直流摩擦納米發(fā)電機 (DC-TENGs) 可以直接將機械能轉(zhuǎn)化為直流 (DC) 電能，在微/納米電源等方面具有廣泛的應(yīng)用。中南大學(xué)陽軍亮和代國章等人提出了光伏效應(yīng)，這驗證了在具有滾動結(jié)構(gòu)而不是傳統(tǒng)滑動結(jié)構(gòu)的 DC-TENG 中可以實現(xiàn)摩擦光伏效應(yīng)。
本文要點：
1）研究人員利用全無機鈣鈦礦CsPbBr3，通過構(gòu)建動態(tài)Al/CsPbBr3肖特基結(jié)，制備了一種性能優(yōu)異、能夠收集機械能和太陽能的多功能 DC-TENG。
2）在光照下，輸出電壓和電流密度分別達到 3.69 V 和 11.46 A m-2。此外，光照下動態(tài)Al/CsPbBr3結(jié)的輸出電流是黑暗條件下的4.7倍。
3）同時，該器件表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，循環(huán)超過10分鐘后輸出性能沒有明顯下降。此外，DC-TENG 在溫度和濕度傳感以及直接充電電容器方面顯示出潛在應(yīng)用。
4）該工作不僅實現(xiàn)了一種同時收集機械能和太陽能的多功能DC-TENG，而且為通過滾動模式器件結(jié)構(gòu)提高工作穩(wěn)定性提供了一條新途徑，對于加快高性能 DC-TENG器件的開發(fā)和應(yīng)用具有重要意義。
Yuan, H., Xiao, Z., Wan, J., Xiang, Y., Dai, G., Li, H., Yang, J., A Rolling-Mode Al/CsPbBr3 Schottky Junction Direct-Current Triboelectric Nanogenerator for Harvesting Mechanical and Solar Energy. Adv. Energy Mater. 2022, 2200550.
DOI：10.1002/aenm.202200550
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202200550
11. AFM: 揭示全聚合物光伏電池中機械性能、混溶性和薄膜微觀結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系
窄帶隙聚合物受體的快速發(fā)展使全聚合物太陽能電池的效率提高到17%。然而，作為全聚合物太陽能電池光電轉(zhuǎn)換核心的聚合物共混膜，其力學(xué)性能的影響因素和調(diào)控因素尚未得到充分的認(rèn)識，這阻礙了其在柔性和可穿戴應(yīng)用方面的進展。天津大學(xué)葉龍、長春師范大學(xué)張有地等人采用了一系列表征方法，基于幾種具有代表性的聚合物給體(PTzBI-Si、PTVT-T、PM6和PTQ10)和基準(zhǔn)聚合物受體N2200，研究了共混物的力學(xué)性能、混相性和薄膜微觀結(jié)構(gòu)，以及進一步揭示混溶性的混溶性關(guān)系。
本文要點：
1）結(jié)果表明，不同成分的共混體系的斷裂行為和彈性模量呈現(xiàn)不同的變化趨勢，這與共混體系的分子相互作用和聚集結(jié)構(gòu)有關(guān)。四種聚合物共混物的彈性模量可由大分子力學(xué)推導(dǎo)的不同模型較好地預(yù)測。
2）最重要的是，首次闡明了彈性模量、形態(tài)和共混物之間的相關(guān)性。通過另一種高效共混材料驗證了所得關(guān)系，這將是成功制備機械性能良好、可拉伸的高效全聚合物太陽能電池的關(guān)鍵。
Zhou, K, et al. Unraveling the Correlations between Mechanical Properties, Miscibility, and Film Microstructure in All-Polymer Photovoltaic Cells. Adv. Funct. Mater. 2022,2201781.
DOI：10.1002/adfm.202201781
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202201781
12. AFM: 皮膚接口傳感器和設(shè)備的表面潤濕性
近日，中國工程院院士、湘潭大學(xué)歐陽曉平教授和賓夕法尼亞州立大學(xué)Huanyu Cheng等人對皮膚接口傳感器和設(shè)備的表面潤濕性進行綜述。
本文要點：
1）皮膚接口傳感器和設(shè)備在日常生活中的實際應(yīng)用取決于表面潤濕性的合理設(shè)計，以保持設(shè)備的完整性并在復(fù)雜的水合條件下實現(xiàn)更好的傳感性能。已經(jīng)實施了各種仿生策略來設(shè)計不同水合條件下所需的表面潤濕性。盡管體液會對設(shè)備性能產(chǎn)生負面影響，但它們也為下一代可拉伸自供電設(shè)備提供了豐富的健康相關(guān)信息和持續(xù)能量。因此，表面潤濕性的設(shè)計和操作對于有效控制設(shè)備表面上的液體行為以提高性能至關(guān)重要。具有工程表面潤濕性的傳感器和設(shè)備可以收集和分析健康生物標(biāo)志物，同時受體液或周圍潮濕環(huán)境的影響最小。能量收集器還受益于表面潤濕性設(shè)計，以實現(xiàn)增強的為體內(nèi)電子設(shè)備供電的性能。
2）本綜述首先總結(jié)了針對皮膚接口傳感器和設(shè)備的目標(biāo)應(yīng)用調(diào)整表面潤濕性的常用方法。通過考慮現(xiàn)有的挑戰(zhàn)，作者還討論了作為未來潛在發(fā)展的一小部分的機會，這可能導(dǎo)致一種新的皮膚接口設(shè)備，用于數(shù)字健康和個性化醫(yī)療。
Wang, X., Liu, Y., Cheng, H., Ouyang, X., Surface Wettability for Skin-Interfaced Sensors and Devices. Adv. Funct. Mater. 2022, 2200260.
https://doi.org/10.1002/adfm.202200260
