1. Nature Nanotechnol.：控制單層WSe2谷自旋
通過電化學的方式調節過渡金屬硫化物的谷自由度是發展谷電子學器件的關鍵。人們通過Ga(Mn)As和高導磁合金之間形成鐵磁接觸點嘗試這個目標，通過向過渡金屬硫化物中注入自旋極化載流子實現谷極化現象。但是此類材料的制備過程需要非常高磁場或者復雜的外延生長步驟，因此導致其難以實用。有鑒于此，臺灣清華大學Horng-Tay Jeng、Chang-Hua Liu等通過單層過渡金屬硫化物WSe2作為主體材料、通過施加偏壓在鐵磁性Fe3GeTe2/BN產生隧道接觸，能夠將自旋極化空穴注入WSe2，在±K谷之間產生不平衡分布，通過DFT計算和變螺旋電致發光表征進行驗證。
本文要點：
1)施加外磁場觀測發現螺旋電致熒光的信號翻轉，產生與反射磁圓二色性測試Fe3GeTe2的磁滯回線一致的滯后曲線。這個研究結果有助于解決谷電子學的關鍵挑戰，為發展vdW磁體的磁-光電應用提供機會和可能。
Li, JX., Li, WQ., Hung, SH. et al. Electric control of valley polarization in monolayer WSe2 using a van der Waals magnet. Nat. Nanotechnol. (2022)
DOI: 10.1038/s41565-022-01115-2
https://www.nature.com/articles/s41565-022-01115-2
2. Joule：與富鋰層狀氧化物的氧氧化還原有關的氧位移的可視化
富鋰金屬氧化物，如Li1.2Ni0.13Mn0.54Co0.13O2，由于晶格O2-的氧化還原作用，可以提供高的比容量。觀察氧的扭曲是理解其氧化還原過程的關鍵。電子層析是四維掃描電子顯微鏡中的一種位相重建方法，它可以提供高信噪比和高劑量效率的原子分辨率的位相圖像。近日，牛津大學Peter D. Nellist，Weixin Song直接成像了典型的三維金屬氧化物Li1.2[Ni0.13Mn0.54Co0.13]O2在第一個循環中的氧位移。
本文要點：
1）研究人員通過以皮米級精度測量循環中投射的原子距離來確定畸變。充電后，Li1.2[Ni0.13Mn0.54Co0.13]O2的體區和表面區出現了不同的氧畸變。
2）研究發現，即使在放電后，變形的氧亞晶格也不能完全恢復到塊體材料中的原始狀態，這是導致第一周電壓滯后的原因。第一次循環后形成的氧亞晶格與原始狀態不同，導致TMs和Li的局部環境以及后續循環中的電壓分布發生變化。
Song et al., Direct imaging of oxygen shifts associated with the oxygen redox of Li-rich layered oxides, Joule (2022)
DOI：10.1016/j.joule.2022.04.008
https://doi.org/10.1016/j.joule.2022.04.008
3. Joule: 機器學習用于鈣鈦礦太陽能電池的空氣中制造工藝優化
為鈣鈦礦太陽能電池開發可擴展的制造技術需要在高維參數空間中進行工藝優化。麻省理工學院Tonio Buonassisi、斯坦福大學Reinhold H.Dauskardt以及西北工業大學劉哲等人提出了一種機器學習 (ML) 引導的順序學習框架，用于制造鈣鈦礦太陽能電池的工藝優化。
本文要點：
1）研究人員將該方法應用于用于露天鈣鈦礦器件制造的快速噴射等離子體處理 (RSPP) 技術。在篩選 100 個工藝條件的實驗預算有限的情況下，證明了 RSPP 制造的設備的最佳結果是效率提高到了18.5%。
2）該模型通過三項創新實現：通過將來自先前實驗數據的數據作為概率約束在實驗過程之間進行靈活的知識轉移，在選擇下一個實驗時結合主觀人類觀察和機器學習洞察力，以及使用定位感興趣區域的自適應策略在對高效設備進行局部探索之前進行貝葉斯優化。
3）此外，在虛擬基準測試中，與傳統的實驗設計方法相比，該框架在有限的實驗預算下實現了更快的改進。
Zhe Liu, et al. Machine learning with knowledge constraints for process optimization of open-air perovskite solar cell manufacturing, Joule, 2022
DOI：10.1016/j.joule.2022.03.003
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542435122001301#!
4. Chem：離域Li@Mn6超結構單元助力高性能富錳正極材料的層穩定性
尋找具有高能量密度、長期循環穩定性和低成本的正極材料是當前鋰離子電池面臨的最重要的挑戰之一。近日，北京大學深圳研究生院潘鋒教授，Cong Lin通過巧妙地將Li@Mn6超結構單元引入到LiMnO2主體中，以減輕來自Mn3+O6八面體的J-T扭曲，并穩定晶格Mn和O，在此報道了一種O3型LMRO，Li0.78Mn0.85Ni0.04O2，在TM層中具有離域的Li@Mn6超結構單元，在堿金屬（AM）層中具有原始的Li缺陷。
本文要點：
1）這種正極材料具有穩定的Li@Mn6超結構單元，即使在長時間循環后也能意外地保持不溶解的Li@Mn6超結構單元，從而抑制陰離子氧化還原活性，有效地抑制O2的釋放。
2）由于增強了層穩定性，LMRO正極實現了251 mA h g-1的高容量，相應的能量密度為791W h kg-1，即使在2.0-4.8 V的電壓窗口中循環100次后，也幾乎實現了100%的容量保持率。進一步加寬電壓范圍至1.5~4.8 V，可獲得329 mA h g-1的超高容量和937 Wh kg-1的能量密度，100次循環后的容量保持率達88%以上。
這項工作成功地證明了Li@Mn6超結構單元的離域是抑制Mn3+O6八面體的不利J-T效應和穩定富錳層狀正極中的晶格Mn和O以實現高性能LIBs的可行策略。
Huang et al., Delocalized Li@Mn6 superstructure units enable layer stability of high-performance Mn-rich cathode materials, Chem (2022)
DOI：10.1016/j.chempr.2022.04.012
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2022.04.012
5. Angew：用于N2電還原的PdFe單原子合金金屬烯
單原子合金（SAAs）在電催化氮還原反應（NRR）具有很大的應用前景，然而，目前人們對用于NRR的SAAs仍然缺乏全面的實驗/理論研究。近日，蘭州交通大學Ke Chu率先開發了一種PdFe1單原子合金金屬烯（其中Fe單原子被限制在Pd 金屬烯載體上），并將其作為一種高效且耐用的NRR電催化劑。
本文要點：
1）結果顯示，PdFe1單原子合金金屬烯具有出色的NRR性能，NH3產率為111.9 μg h-1 mg-1，在-0.2 V (RHE)下的法拉第效率為37.8%，以及具有100 h電解的長期穩定性。
2）通過理論計算和operando X射線吸收/拉曼光譜的深入機理研究，研究人員確定了Pd配位的Fe單原子作為活性中心，能夠通過N2-to-Fe σ-供體有效地激活N2，降低了質子化能壘，抑制了析氫，并具有良好的熱力學穩定性，從而解釋了PdFe1用于NRR具有高的活性、選擇性和穩定性。
Xingchuan Li, et al, PdFe Single-Atom Alloy Metallene for N2 Electroreduction, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202205923
https://doi.org/10.1002/anie.202205923
6. AM：通過S配位摻雜的鐵單原子電催化劑的局域自旋態調諧以實現動力學提高的合成氨
電化學氮還原反應（e-NRR）被認為是一種可有效替代Haber-Bosch法的合成氨技術。然而，如何開發高活性的e-NRR催化劑仍面臨著艱巨的挑戰。近日，浙江大學侯陽研究員，德累斯頓工業大學馮新亮教授，中科院福建物構所溫珍海研究員開發了一種S配位摻雜策略來控制單價Fe(I)原子的電子離域和自旋態轉變，該策略是通過在硫和氮共摻雜的碳基質上錨定孤立的Fe位點來實現的（記為FeSA-NSC）。
本文要點：
1）實驗結果顯示，FeSA-NSC對e-NRR表現出良好的電催化性能，NH3產率為μg h-1 mg-1cat.。在-0.4 V時，法拉第效率（FE）達到21.9%，大大超過了目前報道的大多數Fe基e-NRR電催化劑。值得注意的是，該催化劑在用于流動槽電解槽時，還獲得了10 mA cm-2的創紀錄高電流密度和約10%的NH3選擇性。
2）實驗和計算結果表明，S原子的引入引起Fe(I)活性中心電荷的積累，通過合適的鍵長和吸附能與N2分子中的氮原子相互作用，有利于促進e-NRR的*N2→*NNH的動力學過程。
這項工作為調整金屬-氮-碳催化劑的自旋態提供了全面的見解。
Yan Li, et al, Local Spin-state Tuning of Iron Single-Atom Electrocatalyst by S-coordinated Doping for Kinetics-boosted Ammonia Synthesis, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202202240
https://doi.org/10.1002/adma.202202240
7. AM: 防火凝膠電解液中利用固態氧化還原化學實現高能安全鋰電池
近年來有關高比能鋰電池的研究通常會在追求高能量密度的同時犧牲其安全性。近日，大連理工大學Zhiyu Wang等利用防火凝膠電解質中Li2S分子的固態氧化還原化學實現了高安全高能量密度的鋰電池。
本文要點：
1）研究人員根據阻燃凝膠聚合物電解質中Li2S正極和Si負極的無多硫化物固態氧化還原反應，設計了一種高能量、高可靠性的可再充準固態鋰電池。為了在沒有氧化還原介質的情況下促進固態氧化還原轉化，研究人員開發了一種具有高電荷和離子傳輸能力的Li2S分子正極，從而完全消除了多硫化物的產生并確保Li2S正極在醚類和碳酸酯類電解質中都具有極好可逆性和高度兼容性。
2）研究人員發現在含有混合醚類和碳酸酯類溶劑的氟化聚合物基體中摻雜MXene可以形成具有阻燃功能的凝膠聚合物電解質，從而在提高電池安全性的同時解決Li2S正極和Si負極在電解質相容性方面的沖突。研究人員借助一系列原位手段證明了固態氧化還原的路徑。該電池體系具有低自放電、高溫適應性和高安全性等優點。
Xiangyu Meng et al, High-Energy and Safe Lithium Battery Enabled by Solid-state Redox Chemistry in Fireproof Gel Electrolyte, Advanced Materials, 2022
DOI: 10.1002/adma.202201981
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202201981?af=R
8. AM：消耗谷胱甘肽的有機金屬佐劑用于NIR-II光熱免疫治療
光熱免疫治療(PTI)是一種重要的腫瘤治療策略。然而，如何開發新型有效的光熱試劑來克服PTI所面臨的腫瘤細胞免疫原性不足和免疫反應差等問題仍然是一個很大的挑戰。有鑒于此，華南理工大學朱偉教授和南洋理工大學趙彥利教授構建了基于商用小分子的有機金屬佐劑(OMAs)，它具有近紅外二區（NIR-II）光聲和光熱性能，并且能夠擾亂氧化還原穩態，從而增強免疫原性和免疫反應性。
本文要點：
1）OMAs由電荷轉移復合物組裝而成，其具有廣泛的底物范圍、高可及性和靈活的光學特性，可通過消耗谷胱甘肽和半胱氨酸以表現出強效的光學治療和輔助能力。
2）研究表明，OMAs能夠通過引起免疫原性細胞死亡誘導全身免疫，促進樹突狀細胞成熟，增加T細胞浸潤。此外，OMAs也可與程序性細胞死亡蛋白1抗體相協同以抑制腫瘤免疫逃避，進而提高治療效果。綜上所述，該研究通過構建多功能OMAs基支架而為實現NIR-II光熱免疫治療提供了新的范式。
Yun Chen. et al. Glutathione-Depleting Organic Metal Adjuvants for Effective NIR-II Photothermal Immunotherapy. Advance Materials. 2022
DOI: 10.1002/adma.202201706
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202201706
9. AEM：具有連續離子傳輸性能和高機械強度的多級自組裝MOF網絡
復合固體電解質克服了單組分固體電解質的缺陷，引起了極大的研究興趣。然而，隨機分布的粉末造成的不連續離子傳輸和弱的機械支撐導致離子電導率差和機械強度差。近日，武漢理工大學麥立強，Lin Xu等報道了一種多級自組裝金屬有機框架（MOF）網絡，為復合聚合物電解質提供連續的離子傳輸和強的機械支撐。
本文要點：
1）這種獨特的結構是通過沿著1D聚酰亞胺纖維構建有序的MOF納米晶體來實現的，以在微米尺度上為鋰離子提供連續的線性路徑，并且1D MOF纖維相互連接以形成整體的3D網絡，以實現復合電解質鋰離子連續傳輸。
2）MOF納米晶體中的亞納米孔和路易斯酸位點可以選擇性地限制較大陰離子的移動，作為離子篩促進Li+的傳輸。
3）此外，MOF和聚酰亞胺之間的強結合，加上聚酰亞胺骨架的堅固性，賦予MOF網絡高機械強度和柔韌性。因此，所得復合電解質具有高離子電導率和所需機械強度。
該工作表明，通過自組裝策略從無序到有序的合理空間排列可以使復合固體電解質和固態鋰電池產生新的性能。
Lulu Du, et al. Recent Hierarchically Self-Assembled MOF Network Enables Continuous Ion Transport and High Mechanical Strength. Adv. Energy Mater., 2022
DOI: 10.1002/aenm.202200501
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202200501
10. AEM: NASICON磷酸鹽正極材料中V4+/V5+氧化還原電對的可逆活化
NASICON結構的Na3V2(PO4)3正極材料憑借其超長的循環壽命和優異的熱穩定性而吸引了廣泛的關注。然而，Na3V2(PO4)3正極的實際應用受到原材料較高的成本和低能量密度等因素的限制。近日，中國科學院過程工程研究所Junmei Zhao和Chao Yang、四川大學Xiaodong Guo以及中科院物理所胡勇勝等通過向Na3V2(PO4)3正極中摻雜低成本的Fe2+而實現了V4+/V5+氧化還原電對的可逆活化。
本文要點：
1）研究人員精準設計了富鈉態的Na3.4V1.6Fe0.4(PO4)3 (NVFP-0.4)正極材料，該材料在2.0-4.1V的電壓區間內可逆容量高達133mAh/g，對應著每個分子2.3個電子的轉移，其中Fe2+/Fe3+、V3+/V4+和V4+/V5+等都參與了可逆的氧化還原反應。V4+/V5+的可逆活化對于容量提升和輸出電壓的提高都有很大貢獻。
2）研究人員通過晶體結構精修和固態核磁共振光譜等手段發現V4+/V5+電對的活化依賴于Na1(6b)和Na2(18e)的相對含量，只有當Na2含量足夠時才能夠保證V4+/V5+的活化?？紤]到實際應用中低電位平臺的Fe2+/Fe3+不會參與氧化還原反應，研究人員將NVFP-0.4半電池在2.5-4.1V區間內循環實現了109mAh/g的可逆容量和3.41V的平均放電電壓。與NVP相比，NVFP-0.4容量接近但是電壓更高。
Chunliu Xu et al, Reversible Activation of V4+/V5+ Redox Couples in NASICON Phosphate Cathodes, Advanced Energy Materials, 2022
DOI: 10.1002/aenm.202200966
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202200966?af=R
11. AEM：用于超穩定鋅電池的高產率碳點中間層
高容量鋅金屬負極的實際應用受到枝晶生長和伴隨的界面寄生反應的嚴重困擾。
近日，中南大學侯紅帥合理設計了一種具有豐富極性官能團（-CHO和-C≡N）的高產率碳點（CDs）作為功能性人工界面層，以優化電解液/鋅界面。
本文要點：
1）具有極強Zn親和力的量子尺寸的CDs可以有效地改善電場分布，確保更多的鋅離子被吸附到整個電極上，這有利于降低鋅離子成核勢壘，誘導均勻的鋅沉積，從而形成無枝晶的鋅負極，這一點進一步得到了原位光學顯微鏡觀察和有限元模擬結果的證實。此外，致密的、不溶于水的富含極性官能團的包覆層有利于激發排斥效應，有利于屏蔽活性水和SO42?，從而消除水介導的寄生反應，提高鋅離子的反應動力學。
2）實驗結果顯示，在電流密度為1 mA cm?2時，電化學性質穩定的CDs使Zn負極壽命延長到3000 h。
這種可行和高效的功能層的制備為實現穩定的無枝晶金屬負極開辟了一條新的途徑。
Hao Zhang, et al, High-Yield Carbon Dots Interlayer for Ultra-Stable Zinc Batteries, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202200665
https://doi.org/10.1002/aenm.202200665
12. Nano Letters：親鋅/憎鋅該如何選？
水系電池（ABs）被認為是“后鋰”時代安全、大規模儲能的重要候選儲能技術。然而，鋅捕獲的動力學和穩定性問題不能同時進行調節，特別是在高倍率和高負荷的情況下。親鋅層會降低成核能壘，金屬鋅可通過與親鋅物種形成穩定的結構提高鋅沉積的均勻性，但親鋅位點的不均勻分布、團聚或者與鋅復合后帶來的位點覆蓋問題，無疑會導致誘導功能的喪失，也會引起諸如自身不穩定、水分解和Zn2+的不可逆消耗加劇等問題；而憎鋅性由于其一定程度抑制快速的例子遷移的作用，往往被用作保護層使用。
近日，復旦大學晁棟梁教授等人該文提出了一種分級限域效應，各司其職，來解決上述親鋅/憎鋅問題。
本文要點：
1) 多孔碳層（憎鋅性）保護的親鋅位點（本文以Co為例）降低了成核能壘，引導鋅優先內部形核，有效限域了鋅的初始均勻沉積過程（<0.5 mAh/cm2內發揮作用），其中多孔碳包覆的位點，能夠最大限度地阻止親鋅位點直接暴露于電解液中，降低了水分解的可能性；
2) 多孔中空碳籠用作鋅“捕獲器”，以容納和空間限域鋅的鋅的進一步沉積行為（<5.0 mAh/cm2內發揮作用）；
3) 三維導電網絡則提供了進一步大量鋅沉積時的均勻離子場和電場（<12 mAh/cm2內發揮作用），緩沖長循環過程中鋅的剝離/沉積所帶來的內部壓力波動，因此可有效緩解金屬鋅陽極長循環過程中體積膨脹問題。
Hongpeng Li, et al, Hierarchical Confinement Effect with Zincophilic and Spatial Traps Stabilized Zn-Based Aqueous Battery, Nano Lett., 2022
DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c01235
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c01235
