1. Nature Mater.：富勒烯簇室溫內存計算
內存計算(In-Memory Computing)能夠進行邏輯運算和數據存儲，為機器學習等基于大數據驅動的應用提供發展機會。這種內存計算被認為是解決高密度集成器件和低操作功耗的可行方法，但是由于分子之間的隨機取向，目前人們還無法在室溫條件將單分子的自旋或者電偶極子的同時進行單分子級別內存邏輯計算。有鑒于此，廈門大學洪文晶、謝素原、英國蘭卡斯特大學Colin J. Lambert等報道一種能夠在內存中進行邏輯運算的器件，這種內存中進行邏輯計算的單金屬富勒烯（Sc2C2@Cs(hept)-C88具有兩種終態。
本文要點：
1）通過對單個金屬富勒烯簇加±0.8 V的低電壓，發現不同偶極態的數值信息記錄數據能夠進行可逆的編碼與存儲。因此這個器件能夠進行14種Boolean邏輯運算。
2）DFT計算發現，將[Sc2C2]基團組裝在富勒烯的籠子中，能夠表現非失易憶阻性能，這種概念驗證器件朝著發展室溫電動操作、低功耗、雙端內存邏輯器件提供機會，為納米電化學器件進行內存計算提供機會和方向。
Li, J., Hou, S., Yao, YR. et al. Room-temperature logic-in-memory operations in single-metallofullerene devices. Nat. Mater. (2022)
DOI: 10.1038/s41563-022-01309-y
https://www.nature.com/articles/s41563-022-01309-y
2. Nature Mater.：高遷移率有機半導體的導帶結構和部分修飾的極化子形成
能帶結構提供了有關有機半導體中電荷傳輸行為的關鍵信息，例如有效質量、轉移積分和電子-聲子耦合。盡管在 1990 年代就發現了價帶（最高占據分子軌道 (HOMO)）帶結構，但尚未通過實驗觀察到導帶（最低未占據分子軌道 (LUMO)）。近日，日本千葉大學Hiroyuki Yoshida，筑波大學Hiroyuki Ishii等采用角分辨低能逆光電子能譜來揭示并五苯（一種典型的高遷移率有機半導體）的 LUMO 能帶結構。
本文要點：
1）研究表明，從 LUMO 導出的傳輸積分和帶寬遠小于密度泛函理論計算預測的值。
2）為了重現這種帶寬壓縮，作者提出了一種改進的（部分修飾的）極化子模型，該模型解釋了電子與低頻分子內振動模式之間的耦合。
3）該模型不僅定量地再現了轉移積分，還定量地再現了與溫度相關的 HOMO 和 LUMO 帶寬，以及空穴和電子遷移率。
研究結果表明，高遷移率有機半導體中的電子遷移率確實受到極化子形成的限制。
Haruki Sato, et al. Conduction band structure of high-mobility organic semiconductors and partially dressed polaron formation. Nat. Mater., 2022
DOI: 10.1038/s41563-022-01308-z
https://www.nature.com/articles/s41563-022-01308-z
3. Chem. Soc. Rev.：層狀雙氫氧化物基納米材料及其生物醫學應用
北京化工大學梁瑞政教授、香港城市大學譚超良教授和麻省理工學院Xingcai Zhang對層狀雙氫氧化物基納米材料及其生物醫學應用相關研究進行了綜述。
本文要點：
1）在公眾健康意識不斷提高的背景下，無機納米材料作為一種重要的納米制劑已在多種生物醫學應用中得到了廣泛的探索。其中，由于層狀雙氫氧化物(LDHs)具有良好的生物相容性、pH敏感性、可生物降解性、化學組成和結構高度可調、易于與其他材料復合等多種優點，因此其也在生物醫學領域中也表現出了廣闊的應用前景。
2）作者在文中綜述了近年來基于LDHs的納米材料在生物醫學領域的應用進展。首先，作者討論了LDHs基納米材料的種類及其優勢，并介紹了與LDHs基納米材料的制備和表面改性相關的研究，包括原始的LDHs、LDHs基納米復合材料和LDHs衍生的納米材料；隨后，作者系統地描述了LDHs在生物醫學領域中的應用潛力，包括藥物/基因遞送、生物成像診斷、癌癥治療、生物傳感、組織工程和抗菌等；最后，作者也基于目前的研究現狀，系統地總結了該領域所面臨的挑戰和未來的發展前景。
Tingting Hu. et al. Layered double hydroxide-based nanomaterials for biomedical applications. Chemical Society Reviews. 2022
DOI: 10.1039/d2cs00236a
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/cs/d2cs00236a
4. Chem. Soc. Rev.：鑭系異卟啉化合物用于分子診療
北京大學張俊龍教授、德克薩斯大學奧斯汀分校Jonathan L. Sessler和Jonathan F. Arambula對鑭系異卟啉化合物及其在分子診療領域中應用研究進行了綜述。
本文要點：
1）近年來，將鑭系(Ln) 異卟啉藥物作為一種診療手段正受到越來越多研究者的關注。廣義上說，診療學指的是設計能夠用于疾病診斷和治療干預的藥物。研究表明，Ln異卟啉化合物可作為光激活劑以被用于光學診療。目前，已有三種策略能夠被用于調控卟啉的三重態能量的耗散途徑，即區域異構效應、金屬調控和異卟啉化合物的使用。
2）作者在文中綜述了將Ln異卟啉藥物作為診療藥物的歷史沿革和最新發展，并總結了Ln異卟啉化合物在近紅外(NIR, 650-1700 nm)熒光成像(FL)、磁共振成像(MRI)、放療和化療等領域中的應用，旨在進一步優化Ln異卟啉藥物以改善其在診療領域中的應用性能，并對該領域未來的發展前景，包括基于結構的創新，功能改進和新興的仿生策略等進行了展望。
Guo-Qing Jin. et al. Lanthanide porphyrinoids as molecular theranostics. Chemical Society Reviews. 2022
DOI: 10.1039/d2cs00275b
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/cs/d2cs00275b
5. Nature Commun.：簡單高效大規模制造軟磁體機器人
具有響應外部刺激（例如溫度，pH，光照，磁場和電場）并進行變形和運動的軟體機器人在醫療健康，可穿戴器件領域具有巨大的應用潛力。其中，磁致動由于受環境影響小，響應速度快以及穿透能力強而被廣泛采用。目前，制造柔性磁致機器人的方法包括模板成型法，3D打印法，激光打印法以及轉移法等，然而，現有的方法要么制造精度低，要么制造耗時長，急需一種快速制造具有特定結構的柔性磁致機器人的方法。近日，中山大學蔣樂倫，南方科技大學郭傳飛，華中科技大學吳志剛三個團隊聯合報道了一種高效簡單的制造策略，通過結合2D圖案的卷對卷加工和3D折紙折疊工藝來快速大規模構建柔性磁致機器人。
本文要點：
1）該制造策略可分為兩步，第一步是在基板上涂敷一層磁性復合材料，待其固化后剝離，得到柔性軟磁片，第二步是將軟磁片折疊成具有特定幾何形狀和高分辨率的形態結構，然后通入強脈沖磁場對其進行編碼，得到特定的磁致機器人。該機器人可在磁場的刺激下，實現折疊，彎曲，滾動和行走等動作。
2）該工作還通過理論分析和有限元模擬的方式，研究了磁致致動的原理并得到了最優的制備路徑，并進一步演示了幾種不同結構的磁致機器人的響應性能，包括磁致折疊和展開，磁致彈簧等。
Yi, S., Wang, L., Chen, Z. et al. High-throughput fabrication of soft magneto-origami machines. Nat Commun 13, 4177 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-31900-5
https://doi.org/10.1038/s41467-022-31900-5
6. Nature Commun.：高性能全固態堿金屬電池電解質設計
鋰離子電池具有較高的能量密度，在商業應用中占據主流。然而，鋰離子電池的安全性卻一直困擾著其實際使用。近年來，研究人員一直嘗試著開發安全性能更高的全固態鋰離子電池（SSB）。聚環氧乙烷（PEO）由于具有較低的玻璃化轉變溫度和良好的鋰鹽溶解能力而被廣泛研究，目前，聚環氧乙烷基全固態電解質（PEO-ASPEs）具有高效，安全的優點，以成功商業化并應用于全球多個國家和地區的電動汽車的研發中。然而，PEO-ASPEs仍具有高壓穩定性差和電子轉移數量低的缺點，急需一種能夠提高PEO-ASPEs綜合性能的制備方法。近日，中國科學院物理研究所的胡勇勝研究員與Xiaohui Rong提出了一種全新的策略，顯著提高了PEO-ASPEs的高壓穩定性和電子轉移能力，并有效抑制了鋰枝晶的生長。
本文要點：
1）該工作提出了一種自下而上的設計策略，通過原子轉移自由基聚合(ATRP)設計并合成了改性三氟乙基甲基丙烯酸酯（PTFEMA），基于該聚合物制備的含氟高分子全固態聚合物電解質（FMC-ASPE）顯著提高了PEO-ASPEs的高壓穩定性和電子轉移能力，并通過抑制陰極的副反應有效抑制了鋰枝晶的生長。
2）此外，該工作制備的FMC-ASPE還具有高韌性和高熱穩定性，綜合提升了全固態電解質的性能，由FMC-ASPE組裝而成的全固態鋰金屬電池表現出較長的循環壽命（>200次）。
3）該工作還測試了該設計策略用于全固態鈉金屬電池的有效性，實驗結果表明，該策略制備的改性電解質在鈉金屬電池中也具有提升效果。
Su, Y., Rong, X., Gao, A. et al. Rational design of a topological polymeric solid electrolyte for high-performance all-solid-state alkali metal batteries. Nat Commun 13, 4181 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-31792-5
https://doi.org/10.1038/s41467-022-31792-5
7. Nature Commun.：具有高分子分離能力的微孔聚合物薄膜
人類許多日常活動以及工業、醫療等過程中，均需要使用到分子分離技術，例如水凈化、石油和天然氣精煉、能源回收和儲存、藥物成分提純等。目前主要的分離原理是基于特定薄膜的選擇透過性。然而，薄膜的滲透性和選擇性之間的平衡是分子分離過程中主要的挑戰。以壓力驅動的薄膜為例，微濾薄膜或超濾薄膜具有高透水通量，可有效剔除大分子，但其大孔無法分離納米級的有機小分子，這些有機小分子需要納濾級孔徑的選擇性薄膜，但孔徑的減小不可避免地導致水通量的降低。相比之下，選擇性吸附是一種高選擇性的分子分離策略。該方法通過吸附劑和目標分子之間存在特定的物理或化學相互作用進行分子分離。然而，該方法吸附過程速度緩慢，分離效力較低。吸附膜是一種結合了滲透和吸附兩個過程的薄膜，它同時具有吸附和滲透分離的優點。
然而，吸附膜由于比較面積較低，只能處理濃度較低的溶液，并且需要頻繁的清潔和再生，這極大地影響了吸附膜的進一步發展和實際應用。近日，蘇州大學靳健教授和中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所Wangxi Fang等人報道了一種基于微孔聚合物的分子分離吸附膜，它具有非常高的吸附能力，可以實現快速地、選擇性的分子分離過程。
本文要點：
1）該工作選用酰胺肟改性聚合物作為微孔聚合物的主體，其主鏈可發生剛性彎曲形成三維結構，該結構帶來了高達550 m2/g的比表面積。此外，酰胺肟改性聚合物還具有良好的溶液加工性能，可為選擇性吸附分子提供豐富的吸附位點，由于其都獨特的物理化學結構，實現了有機小分子99.9%的去除率。
2）該工作還通過操縱相反轉過程來調節膜的處理能力和滲透率，并實現了可逆吸附與脫附過程，該吸附膜不僅具有高達26.114 g/m3的水處理能力，比典型納濾膜高兩個數量級，還可實現快速清潔再生，大大的提升了分離速度，具有巨大的應用前景。
Wang, Z., Luo, X., Song, Z. et al. Microporous polymer adsorptive membranes with high processing capacity for molecular separation. Nat Commun 13, 4169 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-31575-y
https://doi.org/10.1038/s41467-022-31575-y
8. Angew: 有機锍穩定的高效銫或甲基銨溴化鉛鈣鈦礦納米晶
廈門大學解榮軍和陳曦，中國科學院海西研究院廈門稀土材料研究中心高鵬等人報道了一種用于高效CsPbBr3和 MAPbBr3（MA = 甲基銨）鈣鈦礦納米晶體（PNC）的新型 X 型配體，即有機溴化锍。
本文要點：
1）研究人員首先證實了在室溫下在N,N-二甲基甲酰胺中容易合成目標配體。通過將十二烷基甲基硫醚分別與烯丙基溴、(3-溴丙基)三甲氧基硅烷和 1,4-二溴丁烷反應，獲得了三個代表性配體（命名為 DAM、DSM 和 DMM）。
2）使用室溫配體輔助再沉淀技術，所制備的CsPbBr3和MAPbBr3 PNCs 具有接近100%的光致發光量子產率 (PLQY) 和良好的環境穩定性（2 個月后不低于 90% PLQY）。
3）其中，DSM和DMM賦予CsPbBr3 PNCs更高的熱/光穩定性，這源于可交聯或雙齒配體結構。此外，DSM-CsPbBr3 PNCs可以通過原位熱聚合結合到聚苯乙烯中，復合材料的PLQY達到創紀錄的93.8%。
Cai, Y., Li, W., Tian, D., Shi, S., Chen, X., Gao, P. and Xie, R. (2022), Organic Sulfonium-Stabilized High-Efficiency Cesium or Methylammonium Lead Bromide Perovskite Nanocrystals. Angew. Chem. Int. Ed..
DOI: 10.1002/anie.202209880
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202209880
9. Angew：單原子Mo-N3位點用于選擇性CO2加氫為CO
盡管人們期待開發出用于二氧化碳（CO2）加氫制燃料和化學品的高效非貴金屬催化劑，但其設計仍然是一個巨大挑戰。過渡金屬碳化物(TMC)，如Mo2C，由于其類似貴金屬的物理化學性質，在CO2活化和RWGS方面受到越來越多的關注。然而，Mo2C催化劑通常需要較高的溫度才能獲得較高的RWGS轉化率，CO選擇性方面的性能仍然不能令人滿意。目前，大量研究集中在通過添加堿金屬和/或金屬或非金屬摻雜來提高Mo2C催化劑的活性和選擇性。盡管最近取得了這些進展，但據我們所知，Mo SACs在RWGS中的應用尚未見報道。
近日，北京化工大學孫振宇教授，韓國科學技術院Yousung Jung，北京理工大學Xinyi Tan報道了一種具有MoN3(吡咯酸)部分的Mo單原子能夠顯著地吸附CO2和加氫為CO，正如密度泛函理論（DFT）所預測的那樣，在500 ℃和很低的H2分壓下，具有30.4%的高而穩定的CO2轉化率，CO的選擇性幾乎為100%。
本文要點：
1）原子分散的MoN3促進了CO2活化，并通過直接離解途徑將CO2還原成CO*。此外，CO形成中的最高過渡態能量為0.82 eV，顯著低于CH4形成的能量(2.16 eV)，這是主要獲得CO的原因。
2）Mo/NC催化劑催化性能的提高源于CO的易脫附和Mo/NC中原子系綜的缺失。連續反應68 h后，催化劑仍保持良好的穩定性，CO2轉化率不會降低。這一發現為構建高活性、高選擇性、高強度的單原子非貴金屬催化劑用于逆水煤氣變換反應提供了一條有希望的途徑。
Yiqiang Jiang, et al, Single-Atom Molybdenum–N3 Sites for Selective Hydrogenation of CO2 to CO, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202203836
https://doi.org/10.1002/anie.202203836
10. AEM：光學和機械工程減反射膜用于高效剛性和柔性鈣鈦礦電池
貼紙型抗反射 (AR) 薄膜是通過提高光轉換效率 (LTE) 實現鈣鈦礦太陽能電池 (PSC) 最高效率和商業化的有力途徑。然而，傳統使用的AR薄膜由于其材料和厚度的限制而具有較高的抗彎剛度，從而阻礙了其在高效柔性器件中的應用。忠南大學Seong Min Kang和首爾大學Mansoo Choi等人提出了一種由 PFPE (n = 1.34) 制成的貼紙型超薄全氟聚醚 (PFPE) AR 薄膜 (SUPA)，該薄膜是通過精心設計的兩步剝離傳播方法制造的。
本文要點：
1）所提出的 SUPA 在LTE（≈98.3%）和薄膜厚度（≈20 μm）方面表現出優異的性能，在現有的 PSC 用 AR 薄膜中表現出最佳性能。
2）SUPA 輔助的剛性和柔性PSC保證了高短路電流密度（剛性≈26.63 mA cm-2，柔性≈23.05 mA cm-2）和功率轉換效率（剛性≈24.31%，柔性≈20.05%）。
3）SUPA在光照（168 小時）和濕熱條件（1000 小時）下保持其初始透射率的97.5%以上，具有SUPA的設備在經過10000次彎曲測試（2 mm半徑）。
Choi, J. S., Jang, Y.-W., Kim, U., Choi, M., Kang, S. M., Optically and Mechanically Engineered Anti-Reflective Film for Highly Efficient Rigid and Flexible Perovskite Solar Cells. Adv. Energy Mater. 2022, 2201520.
DOI：10.1002/aenm.202201520
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202201520
11. AFM: 離子誘導交聯和鹽析協同作用的強韌導電水凝膠
離子是最常見的添加劑之一，可以使絕緣水凝膠導電。然而，離子的同時增韌效應往往被忽略。于此，四川大學冉蓉等人報告了通過陽離子和陰離子的協同作用對水凝膠進行極端增韌，而不需要特定的結構設計或添加其他增強劑。
本文要點：
1）該策略是在特定的鹽溶液中平衡由多價陽離子和負離子敏感聚合物組成的物理雙網絡水凝膠，該溶液可以同時引發交聯和鹽析。事實證明，這兩種效應對提高原始弱凝膠的機械性能和導電性具有積極作用，并產生具有優異物理性能的堅韌導電凝膠，使斷裂應力、斷裂能和離子電導率分別顯著提高530倍、1100倍和4.9倍。
2）最佳斷裂應力和韌性達到約15 MPa和39 kJ m–2，超過了大多數最先進的韌性導電水凝膠。同時，獲得了1.5 S m–1的令人滿意的離子電導率。提出的簡單策略也可推廣到其他鹽離子和聚合物，這有望將水凝膠的適用性擴展到涉及要求機械耐久性的條件。
Cui, W., et al., Strong Tough Conductive Hydrogels via the Synergy of Ion-Induced Cross-Linking and Salting-Out. Adv. Funct. Mater. 2022, 2204823.
https://doi.org/10.1002/adfm.202204823
12. Adv. Sci.: 用于深度和快速遞送光敏劑的 O2 推進劑微針貼片
光動力療法（PDT）是一種新興的腫瘤治療技術。特別是，光敏劑（PSs）的局部給藥更利于具有低系統光毒性的淺表腫瘤治療。然而，PSs 無法有效遷移到靶向腫瘤組織以及在 PDT 期間快速消耗 O2 極大地限制了它們的作用。
于此，華中科技大學朱錦濤、Juan Tao和張連斌等人介紹了帶有 O2推進劑的 PS裝載微針 (MN) 貼片，通過將過碳酸鈉 (SPC) 嵌入溶解的聚 (乙烯基吡咯烷酮) MN 中，可以更深入、更快地透皮遞送 PS 和改善 PDT。
研究結果表明，MNs 中的 SPC 可以與周圍的流體反應產生氣態氧氣泡，形成劇烈的流體流動，從而大大增強二氫卟吩 e6 (Ce6) 在水凝膠模型和皮膚組織中的滲透。通過 PS 的快速滲透和體外缺氧的緩解，缺氧乳腺癌細胞（4T1 細胞）中的活性氧（ROS）大大增加，負載 Ce6 的 SPC MN 顯示出優異的細胞殺傷效果。
此外，在荷瘤小鼠模型中，經過 20 天的治療后，腫瘤生長率和腫瘤質量降低，這證實了在氣態氧驅動的 PS 遞送中 PDT 的改善。該研究證明了一種簡便而有效的 MN 遞送 PSs 的途徑，用于改善缺氧腫瘤治療中的 PDT。
Liu, P., et al., Microneedle Patches with O2 Propellant for Deeply and Fast Delivering Photosensitizers: Towards Improved Photodynamic Therapy. Adv. Sci. 2022, 2202591.
https://doi.org/10.1002/advs.202202591
