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1. Nature Nanotechnology：分級自組裝的同手性螺旋微瓣

手性是自然界中的一種普遍現象，對生物材料和人工材料的性能都有重大影響。分層手性結構的拓撲結構及其在長度尺度上的手性控制在定義材料的多樣性方面起著至關重要的作用。但由于扭曲結構具備較差的扭轉能，且在不同組裝層次上具有洗脫性手性控制，因而使得利用小分子合成制造微尺度的螺旋結構仍然具有挑戰性。

最近，來自中科院化學研究所的劉鳴華和歐陽光輝團隊提出了一種用于合成具有微米尺度的分層自組裝螺旋微瓣的溶液-界面定向組裝策略，揭示了溶液-界面定向自組裝方法在實現分層級手性控制方面的潛力，并有望在更大的長度尺度上推進手性超結構的構建。

本文要點：

1) 研究發現，對映體聯苯二甲酸二脲化合物的預組裝中間膠體在固體基質上的滴蒸發組裝方案可以形成具有極佳螺旋度的微螺旋體，且這一過程取決于起始對映體的分子手性；

2) 研究通過，變溫光譜分析、電子顯微鏡表征和理論模擬計算揭示了該過程中的一種新機制，即同時誘導分子聚集和環化，從而為最終的微冠結構賦予有利的旋向；

3) 研究使用單分散發光螺旋環面作為手性光收集熒光，觀察到了對共宿主手性受體染料的F?rster共振能量轉移，并因此產生了獨特的圓偏振發光特性。

Du, C., Li, Z., Zhu, X. et al. Hierarchically self-assembled homochiral helical microtoroids. Nat. Nanotechnol. (2022).

DOI: 10.1038/s41565-022-01234-w

https://doi.org/10.1038/s41565-022-01234-w

2. Nature Nanotechnology：使用石墨烯約瑟夫遜結的量子噪聲限制微波放大

約瑟夫遜結（JJ）及其可調諧特性（包括非線性）在超導量子比特和放大器中起著重要作用。JJ與電路量子電動力學架構一起構成了量子信息處理的許多關鍵組件。在量子電路中，微弱微波信號經常需要要求將低噪聲進行放大，實現這一目的的常用器件是約瑟夫森參量放大器（JPA）。現有的JPA主要是基于在超導量子干涉器件幾何結構中實現的Al–AlO_x–Al隧道結，其中磁通量是調諧頻率的旋鈕。近年來，二維（2D）范德華JJs的發展為構建電路量子電動力學器件提供了新的機會，并能實現使用柵極電勢調諧結特性和工作點的額外優點，然而截止目前，量子噪聲限制放大器組件仍然未能實現。

最近，來自印度Tata基礎研究所凝聚態物理與材料科學系的Mandar M. Deshmukh和R. Vijay等人提出使用石墨烯JJ構建量子噪聲限制的JPA，其線性諧振門可調諧性達到了3.5?GHz，并有望通過將傳感器與量子放大器集成，進一步開發2D范德華材料可擴展器件架構。

本文要點：

1) 研究發現在24 dB情況下放大了10?MHz帶寬和?130?dBm飽和功率，其性能與最佳的單結JPAs已經基本相近；

2) 另外，該研究使用的柵極可調JPA可以在量子限制噪聲范圍內正常工作，這使其成為高靈敏度信號處理的一個潛在應用器件；

3) 研究成功揭示了新型測輻射熱計的相關理念，利用石墨烯的低熱容量以及JJ非線性可以實現嵌入量子噪聲限制放大器內的極其靈敏的微波輻射熱計。

Sarkar, J., Salunkhe, K.V., Mandal, S. et al. Quantum-noise-limited microwave amplification using a graphene Josephson junction. Nat. Nanotechnol. (2022).

DOI: 10.1038/s41565-022-01223-z

https://doi.org/10.1038/s41565-022-01223-z

3. Nature Nanotechnology：基于量子點增強的太赫茲至可見光光子上轉換的室溫偏振敏感CMOS太赫茲相機

太赫茲（THz）輻射在許多領域都展現出了較好的應用前景，例如材料診斷、工業質量控制、非侵入性防區外傳感、國土安全和無線通信等。太赫茲輻射可以穿透大多數非導電材料，包括對可見光和中紅外光不透明的材料。然而，由于不含有同時具有高靈敏度、快速和寬帶操作的室溫探測器，其在實際應用上目前仍受到限制。鑒于此，來自麻省理工學院的Keith A. Nelson教授團隊和明尼蘇達大學Sang-Hyun Oh首次對量子點中THz驅動發光的觀察提供了一種通過場驅動的點間電荷轉移的潛在檢測機制。

本文要點：

1) 研究提出了一種基于量子點增強THz到可見光上轉換機制的室溫互補金屬氧化物半導體THz相機和偏振計，并且也對發光體的幾何結構和制造設計進行了優化；

2) 除了具備寬帶和快速響應的特點外，基于納米線的傳感器還可以對低至10千伏的峰值場進行檢測，這一靈敏度要遠高于現有的其他同軸納米孔徑型設備，使得其能夠以較高的靈敏度同時記錄太赫茲偏振態和場強。

Shi, J., Yoo, D., Vidal-Codina, F. et al. A room-temperature polarization-sensitive CMOS terahertz camera based on quantum-dot-enhanced terahertz-to-visible photon upconversion. Nat. Nanotechnol. (2022).

DOI: 10.1038/s41565-022-01243-9

https://doi.org/10.1038/s41565-022-01243-9

4. Acc. Chem. Res.：陰離子配位驅動組裝

離散結構的組裝因其優雅的結構和迷人的性質而成為超分子化學中的一個重要課題。在過去的幾十年中，超分子化學家開發了多種分級組裝策略，通常按兩種主要驅動力分類：共價和非共價相互作用。典型的非共價相互作用包括金屬配位、氫鍵和其他弱作用力。這些方法在構建各種超分子結構方面取得了巨大進展，如大環、籠、多面體和互鎖系統。在這些方法中，金屬配位驅動組裝由于金屬離子的良好定義的配位性質而具有吸引力。

事實上，在超分子化學方面，“配位”的概念已經擴展到過渡金屬之外。特別是，陰離子配位化學，最早由Lehn于1978年提出，然后在二十年后由Bowman-James詳細闡明，已經發展成為超分子化學的一個子領域。鑒于此，北京理工大學Biao Wu、Wei Zhao等綜述了陰離子配位驅動組裝（ACDA），這是該課題組在過去十年中建立的一種新的組裝策略。

本文要點：

1）總結了在構建一系列“陰離子”超分子結構方面的工作，特別是基于寡脲配體和陰離子（主要是磷酸鹽）之間的配位的三螺旋體和四面體籠。特別是，詳細介紹了配體設計、組裝過程（包括結構轉化）以及系統向客體包合、超分子催化、光開關和分子器件的功能化方面的考慮。這些結果證明了ACDA在制備新型陰離子基系統中的巨大潛力。

2）盡管設計概念最初是從過渡金屬的傳統配位化學中借用的，陰離子絡合物的結構與金屬絡合物有一些相似之處，但陰離子超分子組裝體與金屬類似物有顯著差異。為此，陰離子體系可能會有有趣的應用（超分子手性、催化、儲能等）。

Liang, Lin; Zhao, Wei; Yang, Xiao-Juan; Wu, Biao, Acc. Chem. Res. 2022, ASAP.

DOI: 10.1021/acs.accounts.2c00435

https://doi.org/10.1021/acs.accounts.2c00435

5. Nature Commun.：基于凝膠聚合物電解質離子二極管的離子整流

生物離子通道依靠離子作為電荷載體和單向離子流動來產生和傳遞信號。為了實現人工生物激勵電路和無縫人機通信，需要開發基于離子輸運的整流器件。南洋理工大學Pooi See Lee等利用凝膠聚合物電解質設計并制作了一個離子整流離子二極管，它利用了離子擴散遷移的新機制。

本文要點：

1）在GPE離子二極管中，正離子和負離子都可以自由移動和擴散，不會被任何帶電聚合物或表面吸引或排斥。利用離子在不同GPE中的高或低擴散/遷移速率，在GPE界面產生優先離子流，實現離子整流。作者選擇和制備具有高沸點、低揮發性有機溶劑和疏水性聚合物基質的GPE，可以緩解與溶劑蒸發相關的問題，并確保高的熱穩定性。與作為電解質的電化學穩定的離子液體、鹽和有機溶劑結合，可以保證沒有電化學氧化還原反應(或者是非法拉第的)。

2）為了展示整流性能和與其他功能器件的多功能集成，作者將GPE離子二極管與用于信號傳輸的邏輯門結構的電子電阻和用于能量收集的摩擦電納米發電機(TENG)集成在一起。離子二極管作為突觸裝置的潛力也顯示出來。

Jiang, F., Poh, W.C., Chen, J. et al. Ion rectification based on gel polymer electrolyte ionic diode. Nat Commun 13, 6669 (2022).

DOI: 10.1038/s41467-022-34429-9

https://doi.org/10.1038/s41467-022-34429-9

6. Nature Commun.：受限活動向列中的活動邊界層

傳統液晶中邊界層的作用通常與限制壁上的液晶元錨定有關。在經典觀點中，錨定限制了平衡條件下被動材料的方向場。西班牙加泰羅尼亞納米科學和納米技術研究所Jordi Ignés-Mullol等研究表明，一個活躍的向列可以發展活躍的邊界層，拓撲極化的限制邊界。

本文要點：

1）作者發現，無論壁曲率如何，帶負電荷的缺陷都在邊界層中積累，并且它們影響系統的整體動力學，達到完全控制強限制情況下活性向列的行為的程度。此外，作者發現壁缺陷表現出本質上不同于其體缺陷的行為，例如高運動性或與另一個具有相同符號拓撲電荷的缺陷重組的能力。

2）這些奇異的行為是由缺陷周圍指向矢場中的壁引起的對稱性變化引起的。最后，作者建議壁缺陷的集體動力學可以用一維時空混沌的模型方程來描述。

Hardoüin, J., Doré, C., Laurent, J. et al. Active boundary layers in confined active nematics. Nat Commun 13, 6675 (2022).

DOI: 10.1038/s41467-022-34336-z

https://doi.org/10.1038/s41467-022-34336-z

7. Nature Commun.：非化學計量比鈣鈦礦薄膜中納米粒子的反相邊界加速脫溶

從非化學計量的鈣鈦礦氧化物中脫溶過量的過渡金屬陽離子作為在氧化物表面形成穩定納米粒子的簡易途徑已經引起了人們的興趣。然而，這種納米粒子形成的原子級機制仍然是未知的。成均館大學Sang Ho Oh和馬克斯·普朗克微結構物理研究所Hyeon Han等使用原位掃描透射電子顯微鏡(STEM)直接觀察了外延非化學計量鈣鈦礦氧化物薄膜中NP形成的出溶過程，揭示了控制NP出溶到薄膜表面的最有效的微結構特征。

本文要點：

1）作者采用脈沖激光沉積法(PLD)在(LaAlO₃)_0.3(Sr₂AlTaO₆)_0.7 (LSAT) (001)襯底上生長了A位陽離子含量為10%、氧含量可控的La_0.2Sr_0.7Ni_0.1Ti_0.9O_3-δ (LSNT) 外延薄膜。作者發現非化學計量比外延膜包含沿{110}面橫跨膜厚度的APB，其通過將角共享氧八面體排列局部改變為邊共享排列來適應氧不足。原位橫截面STEM觀察解析了跨越膜厚度到表面的出溶過程，結合密度泛函理論(DFT)計算，揭示了APB是促進Ni NPs出溶的關鍵結構特征，因為它們由于低偏析能而為Ni離子提供了能量上有利的偏析位置。

2）此外，作者觀察到APB提供了朝向表面的快速擴散路徑，促進了NP主要在它們與膜表面的相交處的出溶。最后，作者的原位原子分辨率成像捕獲到NPs的形成通過TSC機制發生。該機制促進穩定的三重結和與氧化物載體的相干界面的形成，導致NPs到氧化物載體的獨特晶格匹配的嵌入。

Han, H., Xing, Y., Park, B. et al. Anti-phase boundary accelerated exsolution of nanoparticles in non-stoichiometric perovskite thin films. Nat Commun 13, 6682 (2022).

DOI: 10.1038/s41467-022-34289-3

https://doi.org/10.1038/s41467-022-34289-3

8. Nature Commun.：軟納米刷導向的多功能MOF納米陣列

在必要的表面上控制生長良好取向的金屬有機框架納米陣列對于催化、傳感、光學和電子學等廣泛的應用具有顯著的意義。上海交通大學Huibin Qiu、復旦大學Yonghui Deng和中國科學院上海高等研究院Gaofeng Zeng等開發了一種高度靈活的軟納米刷定向合成方法，用于在不同的基底上精確原位制備MOF納米陣列。

本文要點：

1）軟納米刷是通過表面引發的活性結晶驅動的自組裝來構建的，它們的活性聚(2-乙烯基吡啶)電暈通過配位作用捕獲大量的金屬陽離子。這使得MOF納米顆粒的快速異質生長以及隨后在硅片、Ni泡沫和陶瓷管上形成具有220~1100 nm定制高度的MIL-100 (Fe)、HKUST-1和CUT-8 (Cu)納米陣列成為可能。包括金屬氧簇和貴金屬納米顆粒在內的輔助功能組分可以容易地結合，以精細地制造具有協同特征的雜化結構。

2）值得注意的是，摻雜Keggin H₃PMo₁₀V₂O₄₀的MIL-100 (Fe)納米陣列在甲醇催化氧化中顯著提高了甲醛選擇性，高達92.8%。此外，用鉑納米顆粒修飾的HKUST-1納米陣列對H₂S表現出異常的靈敏度，檢測極限為ppb級。

Wang, S., Xie, W., Wu, P. et al. Soft nanobrush-directed multifunctional MOF nanoarrays. Nat Commun 13, 6673 (2022).

DOI: 10.1038/s41467-022-34512-1

https://doi.org/10.1038/s41467-022-34512-1

9. Nature Commun.：等離子體熱電子占位的超靈敏探測

等離子體系統中的非熱和熱載流子引起了當代基礎和應用物理學的極大興趣。盡管理論描述不僅預測了能量，還預測了產生的載流子的位置，但是這些理論的實驗證明仍然缺乏。賽格德大學Judit Budai等通過實驗證明，在表面等離子體激元的光激發下，非熱電子布居出現在直接耦合到局域場的等離子體激元膜的最頂端區域。

本文要點：

1）所應用的全光學方法基于介電函數的橢偏光譜測定，允許作者獲得關于表面等離子體激元引起的直接相關的電子占有率變化的深入信息。作者方法的超高靈敏度允許作者捕獲由具有超快衰減時間的電子-電子散射過程引起的變化的特征。

2）這種方法的另一個優點是其對表面現象的超高靈敏度和關于構成金膜的層的介電功能的深入信息。通過利用橢偏測量的這些特征，作者可以揭示連續波(cw)激發同時具有幾個等離子體相關效應的指紋。

10. Nano Letters：形狀記憶集流體對過熱鋰離子電池的早期制動

11. Nano Letters：全碳納米管太陽能電池裝置模仿光合作用

12. Nano Letters：螺旋相中極性可控的電流感生磁性斯格明子