青草欧美,色一情一乱一伦,亚洲a成人

南京大學Nature Energy丨頂刊日報20221116

納米人納米人 2022-11-17

1. Nature Chemistry：碘酸作為大氣氣溶膠源的氣相形成機理

碘是大氣化學中的一種活性微量元素，可破壞臭氧并使粒子成核。自1950年以來，碘排放量增加了三倍，預計隨著O₃表面濃度的升高，碘排放將繼續(xù)增加。盡管廣泛存在的碘酸（HIO₃）比硫酸可以更有效地形成顆粒，但其氣相形成機制仍未闡明。近日，科羅拉多大學Volkamer Rainer、Finkenzelle Henning，赫爾辛基大學Theo Kurten探究了碘酸作為大氣氣溶膠源的氣相形成機理。

本文要點：

1) 在以大氣相關速率產(chǎn)生碘自由基的CLOUD大氣模擬實驗中， IOIO通過反應（R1）HIO₃?+?O₃?→?IOIO₄和（R2）IOIO₄?+?H₂O?→?HIO₃?+?HOI?+?⁽¹⁾O₂得到有效轉化。

2) 實驗室得出的反應速率系數(shù)也得到了理論的證實，并可以解釋在自由對流層較低白天HIO₃的現(xiàn)場觀測結果。該機制構建了碘源和顆粒形成之間缺失的聯(lián)系。由于微粒碘酸鹽很容易被還原，將碘再循環(huán)回氣相中，表明碘在氣溶膠形成中起催化作用。

Henning Finkenzelle, et al. The gas-phase formation mechanism of iodic acid as an atmospheric aerosol source. Nature Chem 2022

DOI: 10.1038/s41557-022-01067-z

https://doi.org/10.1038/s41557-022-01067-z

2. Nature Chemistry：利用廢聚氯乙烯通過增塑劑介導的電氯化法合成氯芳烴

對于塑料垃圾，急需開發(fā)新的方法來減少其產(chǎn)生或者對其進行再利用。在這種情況下，回收率最低且高產(chǎn)量的聚氯乙烯（PVC）受到了人們的關注，因為它容易釋放增塑劑和腐蝕性HCl氣體。近日，美國密西根大學McNeil Anne J.通過設計成對的電解反應，在由增塑劑介導的耐空氣和潮濕過程中，可以實現(xiàn)PVC合成氯芳烴。

本文要點：

1) 在其他塑料廢物存在的情況下，該反應仍可有效地進行，并且可以直接使用商業(yè)塑化PVC產(chǎn)品。

2) 通過生命周期評估表明，在配對電解反應中使用PVC廢料作為氯源，可以有效地減緩全球變暖。總的來說，該方法可以啟發(fā)其他利用電合成反應重新利用廢PVC和相關聚合物的策略，包括那些利用現(xiàn)有聚合物添加劑的策略。

Danielle E. Fagnani, et al. Using waste poly(vinyl chloride) to synthesize chloroarenes by plasticizer-mediated electro(de)chlorination. Nature Chem. 2022

DOI: 10.1038/s41557-022-01078-w

https://doi.org/10.1038/s41557-022-01078-w

3. Nature Chemistry：利用酶實現(xiàn)對氮中心自由基進行對映選擇性氫胺化

在制藥工業(yè)中，合成藥物分子的路徑經(jīng)常會涉及C-N鍵，使用親核和硝基苯轉移機制，可以通過酶促方式來促進C-N鍵的形成。在C-N鍵形成過程中，氮中心自由基是一個高效的生發(fā)位點，然而，無論是天然生物酶還是工程酶，都無法生成和控制氮中心自由基。最近，來自康奈爾大學化學與化學生物學系的Todd K. Hyster等人通過使用黃素依賴性“烯”-還原酶和外源性光氧催化劑，在蛋白質活性位點內實現(xiàn)了選擇性地生成酰胺基，驗證了協(xié)同催化劑策略可達到的以往單一酶無法實現(xiàn)的功能。

本文要點：

1) 該研究引入的這些酶可以通過定向進化進行工程設計，從而以高水平的對映選擇性催化5-外、6-內、7-內、8-內和分子間的氫胺化反應；

2) 通過力學研究，研究者們證實自由基的引發(fā)是通過酶的門控機制所催動，其中蛋白質通過光催化劑熱力學激活底物進行還原；

3) 此外，分子動力學研究表明，酶可以利用非標準結合相互作用來結合底物，以進一步操縱反應性，從而成功證實這些酶在控制高能自由基中間體反應性方面的多功能性。

Ye, Y., Cao, J., Oblinsky, D.G. et al. Using enzymes to tame nitrogen-centred radicals for enantioselective hydroamination. Nat. Chem. (2022).

DOI: 10.1038/s41557-022-01083-z

https://doi.org/10.1038/s41557-022-01083-z

4. Nature Energy：采用平面混合異質結結構的有機光伏器件中受抑制的復合損失

目前，高性能的有機光伏器件大多采用體異質結結構，在這種結構中，許多施主-受主(D-A)異質結處形成的電荷轉移態(tài)有助于激子解離。然而，源于光載流子復合的電荷轉移態(tài)的自旋特性允許在這些異質結處弛豫到最低能量的三重態(tài)激子(T1),導致光電流損失。香港城市大學Alex K.-Y. Jen，Francis R. Lin和南京大學Chunfeng Zhang等發(fā)現(xiàn)這種損耗途徑可以在順序處理的平面混合異質結(PMHJ)器件中得到緩解，該器件采用具有內在較弱激子結合強度的給體和受體。

本文要點：

1）PMHJ中減少的D-A混合減輕了D-A接觸處的非成雙復合，限制了弛豫的機會，從而抑制了T1的形成，而沒有犧牲激子離解效率。這導致器件具有大于19%的高功率轉換效率。作者闡明了PMHJs的工作機制，并討論了對材料設計、器件工程和光物理的影響，從而為未來有機光伏實現(xiàn)其全部承諾提供了全面的基礎。

2）未來的研究應致力于提高這些PMHJ電池的穩(wěn)定性和揭示這些高性能器件中V_OC損耗的基本機制，將進一步最大限度地降低光電壓-光電流權衡，導致PCE超過20%，達到OPV的理論極限。

Jiang, K., Zhang, J., Zhong, C. et al. Suppressed recombination loss in organic photovoltaics adopting a planar–mixed heterojunction architecture. Nat Energy (2022).

DOI: 10.1038/s41560-022-01138-y

https://doi.org/10.1038/s41560-022-01138-y

5. Nature Commun.：氫吸附動力學在電催化CO₂還原中的關鍵作用

在操作條件下對界面金屬?氫相互作用的精確理解，對于推動金屬催化劑在清潔能源技術中的應用至關重要。盡管鈀基催化劑廣泛用于電化學制氫，但與其他金屬不同，在活性電化學過程中鈀與氫的相互作用極其復雜。有鑒于此，南京大學丁夢寧、蘇州大學李彥光研究了氫吸附動力學在電催化CO₂還原中的關鍵作用。

本文要點：

1) 通過電輸運測量，在電催化條件下識別并量化了鈀及其合金納米催化劑的氫表面吸附和亞表面吸附（相變）特征，并研究了電化學二氧化碳還原（CO₂RR）與氫吸附動力學之間的競爭關系。

2) 通過動態(tài)和穩(wěn)態(tài)評估，揭示了局部電解質環(huán)境（例如具有不同pKa的質子供體）對CO₂RR過程中氫吸附動力學的關鍵影響，這為電化學界面和催化系統(tǒng)的優(yōu)化提供了見解。

Mu Zhangyan, et al. Critical role of hydrogen sorption kinetics in electrocatalytic CO₂ reduction revealed by on-chip in situ transport investigations. Nature Commun 2022

DOI: 10.1038/s41467-022-34685-9

https://doi.org/10.1038/s41467-022-34685-9

6. Chem. Soc. Rev. 用于CO₂捕獲、分離和轉化的多孔有機聚合物

長期以來，多孔有機聚合物（POPs）被認為是二氧化碳（CO₂）捕獲、分離和轉化的主要材料。因為它們具有永久孔隙率、結構可調性、穩(wěn)定性和相對低的成本的特點。近日，弗里堡大學Ali Coskun綜述研究了用于CO₂捕獲、分離和轉化的多孔有機聚合物。

本文要點：

1) 盡管富含雜原子的微孔網(wǎng)絡及其胺浸漬/官能化的策略已被用于開發(fā)以提高POPs的CO₂親和力，但最近，重點已轉移到工程孔隙環(huán)境，從而產(chǎn)生了新一代富含雜原子的高微孔PoPs，其特征是具有豐富的催化位點，用于捕獲CO₂并將其轉化為增值產(chǎn)品。

2) 系統(tǒng)地概述了用于分離、捕獲和轉化CO₂的PoPs結構-性質之間的關系，并歸納了該領域的最新進展。

Kyung Seob Song, Patrick W. Fritz, and Ali Coskun, Porous organic polymers for CO2 capture, separation and conversion. Chem Soc Rev 2022

DOI: 10.1039/D2CS00727D

https://doi.org/10.1039/D2CS00727D

7. AM：用于多組分氣體檢測的單片石墨烯功能化微激光器

光學-微腔增強的光-物質相互作用為發(fā)展快速和精確的傳感技術提供了強大的工具，促進了從細胞、納米顆粒到大分子的生化目標的檢測應用。然而，這種原始微諧振器固有的惰性限制了它們在氣體檢測等新領域的推廣。近日，電子科技大學Baicheng Yao，Yunjiang Rao，耶拿·弗里德里希·席勒大學Giancarlo Soavi通過在摻鉺超模式微球中沉積石墨烯，實現(xiàn)了一種功能化的微激光傳感器。

本文要點：

1）研究人員利用980 nm泵浦，在單個器件中實現(xiàn)了在微諧振腔的不同模系中激發(fā)的多條激光譜線的聯(lián)合產(chǎn)生。

2）由于石墨烯誘導的腔內后向散射，這些分裂模激光之間的干涉在電域(0.2-1 MHz)產(chǎn)生精度低于kHz的節(jié)拍音符。這使得無需實驗室就可以從混合物中識別多種氣體，并可以對氣體進行超靈敏的檢測，甚至可以檢測到單個分子。

該方案提供了一種無需標記的光學工具，實現(xiàn)了氣體分子的定性和定量檢測，體積小、功耗低、操作簡單。

Yanhong Guo, et al, A Monolithic Graphene-Functionalized Microlaser for Multispecies Gas Detection, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202207777

https://doi.org/10.1002/adma.202207777

8. AM：一種用于自發(fā)顏色適應的仿生視網(wǎng)膜形成器

顏色自適應是指對入射光在視網(wǎng)膜上的光譜成分進行感知和預處理，對彩色圖像識別具有重要意義。由于冗余的數(shù)據(jù)檢測、復雜的信號轉換過程和對附加存儲模塊的要求，使用互補的金屬氧化物半導體技術通過相同的物理過程將傳感、存儲和處理功能應用于彩色圖像是具有挑戰(zhàn)性的。近日，國防科技大學Tian Jiang，Yinlong Tan利用2D材料制作了一種具有信號傳感、記憶和處理能力的仿生視網(wǎng)膜形變裝置，實現(xiàn)了自發(fā)的顏色適應。

本文要點：

1）研究發(fā)現(xiàn)，CIR器件表現(xiàn)出與波長相關的非易失性雙極光電導性，將信號感知、存儲和處理能力集成到一個簡單的無門雙端器件中。

2）研究人員展示了紅藍、紅綠兩種拮抗感受野。與以往的柵控2D視形器件不同，所提出的CIR器件的正、負光電導來源于O₂分子在2D材料上的物理吸附和解吸。

3）與人類視網(wǎng)膜的光漂白過程類似，光誘導解吸O₂分子調節(jié)的導電狀態(tài)是穩(wěn)定的、可逆的和節(jié)能的。因此，從底層材料的角度來看，所開發(fā)的視網(wǎng)膜變形裝置是構建高效、低結構復雜性的人工視覺感知系統(tǒng)的一種有前途的候選者。

Yinlong Tan, et al, A Bioinspired Retinomorphic Device for Spontaneous Chromatic Adaptation, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202206816

https://doi.org/10.1002/adma.202206816

9. AM：分子擁擠效應模擬耐寒植物實現(xiàn)在更寬的使用溫度范圍內穩(wěn)定鋅負極

鋅陽極枝晶生長、電鍍剝離效率低、水溶液凝固點高等問題阻礙了水系鋅離子電池的實際應用。近日，蘇州大學Tao Cheng，哈工大王殿龍教授，Bo Wang提出了一種基于兩性離子滲透分子的分子擁擠電解液，通過在水電解液中添加甜菜堿（Bet）來解決上述問題。

本文要點：

1）研究人員通過大量的驗證測試、密度泛函理論計算和從頭算分子動力學模擬發(fā)現(xiàn)，由于Bet可以破壞鋅的溶劑化作用，并調節(jié)定向的二維鋅離子的沉積，所以副反應和鋅枝晶的生長受到了抑制。

2）Bet/ZnSO₄電解液在Zn-Cu半電池中具有良好的可逆性，循環(huán)900次(≈1800 h)庫侖效率>99.9%，在0.5 mA cm^?2，0.5 mAhcm^?2下，Zn-Zn電池實現(xiàn)無枝晶鍍鋅/脫鋅達到4235 h。

3）此外，高濃度的Bet通過分子擁擠效應將電解液的冰點降低到?92 ℃，從而確保了水基電池在?30 ℃下穩(wěn)定運行。因此，這種分子擁擠電解液的創(chuàng)新概念將為多功能水電解液的發(fā)展注入新的活力。

Huaizheng Ren, et al, Molecular Crowding Effect Mimicking Cold Resistant Plant to Stabilize Zinc Anode with Wider Service Temperature Range, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202208237

https://doi.org/10.1002/adma.202208237

10. ACS Nano：一種用于透明敏感氣體傳感器平臺的嵌段共聚物和聚合物膠體的多級自組裝

物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的普及要求傳感器設備與許多不同的功能結構和設備集成，同時保留其原始功能。為此，傳感器設備的光學透明度和機械柔性是最佳集成和高靈敏度的關鍵要求。近日，韓國科學技術院（KAIST）Il-Doo Kim，Sang Ouk Kim通過嵌段共聚物(BCPs)和聚苯乙烯(Ps)膠體的多級自組裝，本文介紹了一種透明、靈活、靈敏的氣體傳感器構建平臺。

本文要點：

1）為了演示H₂氣體傳感器，研究人員通過用協(xié)同的、獨特的特征長度尺度疊加兩種不同的圖案化模板結構，獲得分級多孔Pd金屬網(wǎng)結構。

2）分級Pd網(wǎng)不僅顯示出超過90%的高透明度，而且在響應和恢復時間方面顯示出優(yōu)異的感測性能，這是由于增強的Pd-氫化物比和來自增大的活性表面積的短H₂擴散長度所致。

3）分級形態(tài)還賦予高機械靈活性，同時即使在嚴重的機械變形循環(huán)下也能確保可靠的傳感性能。

這種基于可擴展自組裝的多尺度納米圖案為許多不同的，需要對環(huán)境信號進行隱藏原位監(jiān)測的多功能設備提供了一個有趣的通用平臺。

Geon Gug Yang, et al, Multilevel Self-Assembly of Block Copolymers and Polymer Colloids for a Transparent and Sensitive Gas Sensor Platform, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c07499

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c07499

11. ACS Nano：用于二維MXene在有機溶劑中分散的通用配體

配體可以控制納米材料的表面化學、物理化學性質、加工和應用。MXenes是增長最快的二維(2D)納米材料家族，在能源、電子和環(huán)境應用方面顯示出良好的前景。然而，復雜的氧化態(tài)、表面端基以及與環(huán)境的相互作用阻礙了適合MXenes的有機配體的發(fā)展。近日，德雷克塞爾大學Yury Gogotsi，韓國國立交通大學Insik In，成均館大學Chong Min Koo展示了一種簡單、快速、可擴展和普遍適用的使用烷基化3，4-二羥基-L-苯丙氨酸(ADOPA)的MXenes配體化學。

本文要點：

1）由于鄰苯二酚頭部和表面端基之間存在較強的氫鍵和π電子相互作用，以及疏水的氟化烷基尾部與有機溶劑相容，因此ADOPA配體在溫和的反應條件下使MXenes表面功能化，而不會影響其性能。

2）Ti₂CT_x、Nb₂CT_x、V₂CT_x、Mo₂CT_x、Ti₃C₂T_x、Ti₃CNT_x、Mo₂TiC₂T_x、Mo₂Ti₂C₃T_x、Mo₂Ti₂C₃T_x、Ti₄N₃T_x等MXenes在不同的有機溶劑中形成了穩(wěn)定的膠體溶液和高濃度的液晶。這些產(chǎn)品具有優(yōu)異的導電性、改善的氧化穩(wěn)定性和卓越的加工性，可用于柔性電極和電磁干擾屏蔽。