1. Nat. Rev. Mater.：二維金剛石從sp2到sp3的相變
通過相工程改變材料特性是研究者們一直以來的追求，其目標是對轉化相的物理和化學特性進行特殊的調控。石墨烯的合成和研究使探索二維相變機制成為可能，為二維金剛石和金剛石薄膜的形成開辟了道路。近日，紐約大學Elisa Riedo等總結了二維石墨系統及其它領域中最先進的相變。
本文要點：
1）作者討論了用于描述從石墨烯到二維金剛石的sp2到sp3轉變的理論模型以及為誘導向二維金剛石的轉變而開發的實驗過程，重點是化學功能化和壓力誘導的轉變。
2）作者還探討了不同結構和環境因素對相變演變和轉化金剛石相性質的影響。
3）作者還簡要提及了六方氮化硼、磷烯、過渡金屬二硫屬化物和MXenes系統等二維材料系統的相變。
4）最后，深入探討了二維材料中相變的技術和應用以及該領域的機遇。
Francesco Lavini, et al. Two-dimensional diamonds from sp2-to-sp3 phase transitions. Nat. Rev. Mater., 2022
DOI: 10.1038/s41578-022-00451-y
https://www.nature.com/articles/s41578-022-00451-y
2. Nat. Rev. Chem.：用手性金屬鹵化物半導體控制光、自旋和電荷
功能材料的結構不對稱性與光電特性之間的關系是一個活躍的研究領域。電荷通過定向手性介質的移動取決于電荷的自旋構型，并且此類系統可用于控制沒有磁性成分的自旋群體——稱為手性誘導自旋選擇性 (CISS) 效應。CISS主要研究手性有機分子及其組裝體。半導體是非磁性擴展系統，可以控制電荷傳輸以及光的吸收和發射。因此，將手性引入半導體將能夠在沒有磁性元件的情況下控制電荷、自旋和光。手性金屬鹵化物半導體 (MHSs) 是雜化有機-無機材料，它結合了小手性有機分子和無機半導體的特性。手性MHSs中CISS的報道使我們對CISS的理解和自旋相關光電特性的實現取得了突破。近日，美國國家可再生能源實驗室Matthew C. Beard，香港科技大學Haipeng Lu等總結了手性 MHSs 的化學和結構多樣性，強調關鍵的結構-手性活性關系以及 CISS 效應的證明。
本文要點：
1）作者首先對手性 MHSs 的類型進行分類，并簡要概述手性 MHSs 的發現和發展。
2）然后，作者描述了手性 MHSs 的化學和結構多樣性，并討論了控制有機和無機二級單元之間手性通信的特征，以及這影響手性特性和自旋選擇性的方式。
3）作者強調報告不對稱因素的重要性，并強調對結構和不對稱因素之間關鍵關系的理解如何能夠提供對手性轉移機制的理解。
4）隨后，作者評估了當前對 CISS 啟用的手性 MHSs 中自旋相關電荷傳輸的理解，然后總結了基于這些系統的光自旋電子器件。
5）最后，作者就該領域的挑戰和未來方向提出了看法。
Haipeng Lu, et al. Control of light, spin and charge with chiral metal halide semiconductors. Nat. Rev. Chem., 2022
DOI: 10.1038/s41570-022-00399-1
https://www.nature.com/articles/s41570-022-00399-1
3. Nature Commun.：用于有機分離的光定制多晶共價有機框架膜
用于凈化和回收對環境有害的溶劑的有機物分離對可持續化學工業至關重要。共價有機框架 (COF) 膜在精確和快速的有機物分離方面具有很大的應用前景。盡管如此，如何很好地協調易加工——高結晶結構——高分離性能仍然是一個關鍵問題和巨大挑戰。近日，天津大學姜忠義，Hong Wu等提出了一種多晶膜的概念，它包括高結晶區和低結晶區。
本文要點：
1）異晶COF膜通過兩步工藝制備，即暗反應構建高結晶區域，然后光反應構建低結晶區域，從而將高結晶區域緊密靈活地連接起來，阻斷高結晶區域的缺陷。
2）實驗表明，獲得的COF膜顯示出高的分子篩分性能，其顯著的有機溶劑滲透性比最先進的膜高44倍。
該工作報道的使用光反應來定制 COF 膜結晶度的策略有望啟發其它結晶聚合物材料的制造，特別是多晶膜的概念極大地豐富用于有機物分離和其它精確分離的異質結構膜的設計思路。
Jinqiu Yuan, et al. Photo-tailored heterocrystalline covalent organic framework membranes for organics separation. Nat. Commun., 2022
DOI: 10.1038/s41467-022-31361-w
https://www.nature.com/articles/s41467-022-31361-w
4. JACS：通過保護配體的空間排斥控制硫醇保護的金納米團簇的配體交換位置
金納米團簇上的有機配體在調控金內核的結構方面發揮著重要作用。然而，保護配體的數量和位置對金內核結構的影響仍不清楚。近日，京都大學Toshiharu Teranishi等分離出了硫醇保護的Au25團簇陰離子，[Au25(SC2Ph)17(Por)1]-和 [Au25(SC2Ph)16(Por)2]-(SC2Ph = 2-phenylethanethiolate)，它是通過 [Au25(SC2Ph)18]- 與一個或兩個作為區域異構體混合物的卟啉硫醇鹽 (Por) 配體的配體交換獲得。
本文要點：
1）[Au25(SC2Ph)17(Por)1]-中兩種區域異構體的比例通過1H NMR光譜測定，并表明其選擇性可以通過進入的硫醇的空間位阻來控制。
2）一系列卟啉配位金納米團簇的擴展邊X射線吸收精細結構研究表明，Au25團簇中的Au13二十面體內核通過卟啉硫醇和苯硫醇配體之間的空間排斥而發生扭曲。
該工作提供了保護配體的空間結構對控制金納米團簇內核結構的重要性的有趣見解。
Jia Dong, et al. Selective Semihydrogenation of Polarized Alkynes by a Gold Hydride Nanocluster. J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c05046
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c05046
5. AEM：通過光電化學二氧化碳還原為世界提供太陽能燃料：基本原理和最新進展
碳中和對人類未來至關重要。通過太陽能還原二氧化碳為世界提供可再生能源是實現這一目標的有希望的方式。光電化學 (PEC) CO2 還原結合了光催化和電催化的優點，為一次性實現太陽能燃料生產和 CO2 減排提供了一種有效的方法。近日，陜西師范大學劉生忠，Junqing Yan等為了激發 PEC CO2 減排方面的研究工作，全面總結了該領域的最新進展，特別強調了組裝高效 PEC 池的一般設計目標。
本文要點：
1）首先介紹了PEC CO2還原池的基本原理和評價參數。
2）然后，重點介紹了具有高活性光電陰極的用于將 CO2 還原為不同的目標化學品的創新PEC池的新進展，并討論了材料設計原則。
3）此外，還討論了具有代表性的自偏置 PEC CO2 還原池，包括串聯和人工葉配置。
4）最后，本綜述以對 PEC CO2 還原到不同化學品的當前成就的評論結束，指出了一些提高太陽能燃料生產效率的有效策略。并進一步提供了關于如何推進 PEC 二氧化碳減排研究的挑戰和機遇的愿景。
Deng Li, et al. Powering the World with Solar Fuels from Photoelectrochemical CO2 Reduction: Basic Principles and Recent Advances. Adv. Energy Mater., 2022
DOI: 10.1002/aenm.202201070
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202201070
6. AEM：水合鹽電解液觸發鋅離子不飽和水化結構助力高電壓循環穩定的水系Zn電池
傳統水性電解質中的類海洋游離水限制了可充電鋅金屬電池（AZMBs）的工作電壓并誘發寄生副反應。近日，北京航空航天大學Bin Li, Songmei Li為了抑制Zn負極和TMO正極上發生的寄生反應，并為高電壓正極提供寬范圍的工作電壓窗口，提出了一種新的不含多余水的無機水合鹽基電解質。
本文要點：
1）選擇水合硫酸鹽作為電解質的來源是因為SO42-對降解的高穩定性和可控制的水分子數。基于精心設計的組成，水合鹽基電解質表現出不含自由水、可實現的相變溫度(Tt)和具有接觸離子對(CIP)和超接觸離子對(SCIP)溶劑化結構的不飽和水合陽離子結構的特征。
2）這些特征不僅有利于深度抑制寄生反應，包括正極中的溶解和負極中的鋅枝晶生長，而且有利于通過延遲OER（約2.55 V vs Zn2+/Zn）和滯后HER（1V vs H+/H2）拓寬穩定的電化學窗口。當與NaV3O8?H2O (NVO)配對時，與2m ZnSO4電解質相比，具有水合鹽電解質(HSE)的全電池表現出顯著改善的庫侖效率(CE)和穩定性，這歸因于抑制的釩溶解。
3）更重要的是，對于高電壓AZMB，六氰合鐵酸鋅（ZnHCF）正極產生超過1.75 V的平均工作電壓，以及大約88.5 Wh kg-1的高能量密度，功率密度為106.2 W kg-1。健康、安全和環境可用于開發新的電解液系統，該系統對其他金屬負極、TMO正極和高電壓正極具有定制的適應性。
Huibo Yan, et al, Triggering Zn2+ Unsaturated Hydration Structure via Hydrated Salt Electrolyte for High Voltage and Cycling Stable Rechargeable Aqueous Zn Battery, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202201599
https://doi.org/10.1002/aenm.202201599
7. AFM：一種膠凝輔助的多功能MXene油墨方法
由于MXenes優異的導電性和優異的溶液處理能力，MXenes作為印刷/涂層電子設備的油墨顯示出巨大的潛力。為了滿足流變性的要求，MXenes通常需要很高的濃度才能制成萬能油墨，然而MXenes的流變性調節效率低，以及MXene片的堆積問題，嚴重阻礙了其進一步的應用。近日，天津大學Ying Tao開發了一種新的凝膠輔助策略來制備多功能MXene油墨。
本文要點：
1）以甲基纖維素鈉(CMC)為交聯劑，以鎂離子輔助的MXene水凝膠為原料，制備了均勻的Ti3C2Tx MXene凝膠油墨。在MXene油墨中形成的3D MXene網絡使MXene片材的高利用率成為可能。此外，通過控制MXene片材本身與滯留水之間的相互作用，可以有效地調節MXene油墨的流變性，從而使MXene油墨可用于從噴漆到擠壓印刷的各種沉積技術。
2）作為概念驗證，MXene凝膠墨水涂層被用作水鋅離子電池中穩定的鋅剝離/鍍鋅的基材。結果顯示，MXene凝膠油墨負極具有均勻的涂層表面和相互關聯的3D結構，具有超高的鍍鋅/剝離可逆性和倍率性能，即使在20 mA cm-2的高倍率下，庫侖效率(CE)也可達到99.7%。此外，組裝的全電池具有良好的循環穩定性，以2 A g-1的倍率循環100次后容量保持率高達90%，進一步顯示了MXene凝膠油墨在制造高性能印刷/涂層電子產品方面的巨大潛力。
這項工作為制備多功能MXene油墨提供了一種替代方法，并將為MXenes在先進的可打印電子設備中的應用提供新的機會。
Derong Chen, et al, A Gelation-Assisted Approach for Versatile MXene Inks, Adv. Funct. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adfm.202204372
https://doi.org/10.1002/adfm.202204372
8. Nano Lett.：混合納米棒體內磁力校準用于快速傅里葉變換加權光聲成像
光聲(PA)成像技術可通過光子-聲子轉換以實現對生物組織及其功能的高分辨率斷層掃描。為了提高PA成像質量，研究者通常需要引入外源性造影劑。與此同時，內源性分子產生的干擾往往會降低成像的靈敏度和特異性。加州大學河濱分校殷亞東教授和蘇州大學劉莊教授開發了一種通過Fe3O4@Au混合納米棒的磁力校準以主動調控PA信號的無背景PA成像技術。
本文要點：
1）研究發現，切換場方向可以產生增強型和失活型PA成像模式，以實現簡單的像素減法，有效地減少背景噪聲。在交變磁場下，該納米棒會表現出相干周期性變化的PA信號，其可以通過快速傅里葉變換而被轉換為頻域內的尖峰。
2）實驗結果表明，使用計算算法對時間序列PA圖像集進行納米棒信號的自動像素級篩選可以生成無背景的PA圖像，顯著提高其對比度、特異性和保真度。
Zhiwei Li. et al. Fast Fourier Transform-weighted Photoacoustic Imaging by In Vivo Magnetic Alignment of Hybrid Nanorods. Nano Letters. 2022
DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c00854
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c00854
9. Nano Lett.：雙菌協同催化還原系統用于重金屬脫毒治療
合成生物學極大地推動了微生物治療的發展。然而，目前用于治療的微生物種類范圍仍然有限，并且在體內應用轉基因微生物也存在安全風險。研究發現，自然界中的共生微生物可以通過代謝合作以實現功能更新。有鑒于此，武漢大學張先正教授設計了一種利用非基因工程型微生物構建重金屬離子還原體系的方法，該體系是通過連接雪瓦氏菌(Shewanella oneidensis MR-1，SO)和鼠李糖乳桿菌(Lactobacillus rhamnosus，LGG)構建而成。
本文要點：
1）SO能夠還原金屬離子，但其效用會因體內底物有限而受到限制。LGG能夠通過代謝葡萄糖以生成可作為SO底物的乳酸，進而通過SO促進細胞外電子轉移和重金屬離子還原。
2）與此同時，SO可以產生電子供體細胞色素C，進一步促進LGG的代謝，從而形成兩種細菌之間的代謝協同和循環。實驗結果表明，SO-LGG系統具有顯著的清除重金屬離子和炎癥調節能力，其在治療急性或慢性重金屬中毒方面具有廣闊的應用前景。
Yu Zhang. et al. Double Bacteria Synergistic Catalytic Reduction System for Heavy Metal Detoxification Treatment. Nano Letters. 2022
DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c01907
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c01907
10. Nano Energy：具有磁性納米復合材料的柔性高靈敏度摩擦電納米發電機用于文化遺產保護和人體運動監測
作為一種新興的高熵能量獲取技術，摩擦電納米發電機（TENG）受到了廣泛的研究關注，并通過合理設計摩擦電材料，拓展了其在互聯網智能時代的應用范圍。基于此，北京科技大學Ning Wang，中國科學院北京納米能源與納米系統研究所的Xia Cao提出了一種基于羧化殼聚糖復合膜制備磁性TENGs（M-TENGs）的簡單方法。
本文要點：
1）該復合膜具有良好的生物相容性，其飽和磁化強度隨著磁性納米粒子濃度的增加而增大，最大值為29.4 emu/g。
2）M-TENGs的最大開路電壓為168.2 V，最大短路電流為7.6 μA，最大輸出功率密度為107.5 mW·m-2，可以驅動LED燈和小型商業電子元件。
3）組裝的柔性M-TENGs可以作為一種自供電的人體運動監測傳感器，對連續運動具有穩定和靈敏的響應，是監測人體日常和臨床運動的良好候選者。同時，利用其磁性和靈敏度，作為傳感器對文物進行實時監測和保護，從而拓寬了其在保護具有文化價值的歷史文物方面的應用。
Huijing Xiang, Jun Yang, Xia Cao and Ning Wang, Flexible and highly sensitive triboelectric nanogenerator with magnetic nanocomposites for cultural heritage conservation and human motion monitoring, Nano Energy, (2022)
DOI：10.1016/j.nanoen.2022.107570
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107570
11. Nano Energy：原位碳分散法制備高功率摩擦電納米發電機用于能源收集和自供電無線控制
在物聯網時代（loT），各種可穿戴電子設備和傳感器廣泛應用于社會生產生活。柔性摩擦電納米發電機（TENG）由于其能量轉換特性，不僅可以作為傳感器，還可以解決能源供應問題。近日，浙江大學張啟龍教授首次提出了一種基于高性能TiO2/碳（TC）納米結構的TENG。
本文要點：
1）與通過共混引入的碳基導電材料不同，本工作中的碳通過簡單的溶劑熱和熱處理方法原位嵌入到TiO2中，具有良好的分散性和穩定性。在PDMS中引入TC雜化粒子后，復合薄膜的電子親和力、介電常數和表面粗糙度都有了顯著的提高，使TC-TENG表現出了優異的功率密度（75.2 Wm-2）。
2）TC-PDMS復合材料TENG可以有效地從人體運動和電力電子設備（LED燈、計算器和溫濕度計）中獲取能量。重要的是，研究人員構建了基于TC-TENG的6位陣列(2×3)數字觸摸板，用于自供電無線控制，可以控制10米外的電子產品。
這項工作為電子設備的能源采集和自供電無線控制提供了一種令人信服的方式。
Zhao Zhang, Qilong Zhang, Zheng Zhou, Jing Wang, Haoze Kuang, Qianhong Shen and Hui Yang, High-power triboelectric nanogenerators by using in-situ carbon dispersion method for energy harvesting and self-powered wireless control, Nano Energy, (2022)
DOI：10.1016/j.nanoen.2022.107561
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107561
12. Nano Energy：一種仿皮膚超寬量程高靈敏度大面積電子壓力傳感器
目前，柔性電子和智能可穿戴設備的發展要求柔性電子皮膚通過高水平的傳感器集成，具有寬范圍的高靈敏度和足夠的空間分辨率。基于此，重慶大學Lei Xie，中國科學院重慶綠色智能技術研究院Jun Yang受人體皮膚中離子遷移行為和觸覺機械感受器高密度分布的啟發，微結構離子電子力敏膜和面內叉指電極集成在一起，形成受皮膚啟發的大面積離子電子壓力傳感器。
本文要點：
1）通過引入與壓力相關的單位面積電容(UAC ),研究人員成功地建立了面內離子傳感器的理論模型，并從理論和實驗的角度系統地分析了器件的所有參數，以實現高性能的傳感器。
2）這種受皮膚啟發的離子電子傳感器表現出意想不到的高靈敏度(365 kPa-1)、超寬范圍(1.7 Pa-1000 kPa)、顯著的再現性(10000次循環)，以及大陣列傳感器(32×32)的出色能力。
3）得益于出色的綜合性能，研究人員證實了離子電子傳感器在健康監測方面的潛在應用，并且已經制造了一種基于離子電子傳感器的智能腳墊來檢測人的跌倒危險。
這種受皮膚啟發的面內離子電子壓力傳感器提供了一種實現高性能大規模電子皮膚陣列的新方法，在下一代健康監測和可穿戴電子設備中具有巨大的潛在應用。
Pei Li, Lei Xie, Min Su, Pengsai Wang, Wei Yuan, Chenhui Dong and Jun Yang, Skin-inspired Large Area Iontronic Pressure Sensor with Ultra-broad-range and High Sensitivity, Nano Energy, (2022)
DOI：10.1016/j.nanoen.2022.107571
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107571
