1. Nature Materials：通過微量多價陽離子的間隙摻雜抑制金屬鹵化物鈣鈦礦中的離子遷移
具有合適尺寸的陽離子占據鈣鈦礦晶體的間隙位置已被廣泛用于抑制離子遷移和提高鈣鈦礦光電器件的性能和穩定性。然而，這種間隙摻雜不可避免地導致晶格微應變，這損害了晶體的長程有序性和穩定性，導致犧牲性折衷。加州大學洛杉磯分校楊陽教授、成均館大學Jin-Wook Lee和馬爾馬拉大學Ilhan Yavuz等證明了抑制金屬鹵化物鈣鈦礦內部離子遷移的多價間隙摻雜策略。
本文要點：
1）微量的Nd3+摻雜使金屬鹵化物鈣鈦礦能夠避免晶格微應變的副作用，同時保留間隙摻雜的好處。負電荷缺陷被更有效地消除，這提高了具有較低摻雜濃度的光伏性能。所觀察到的器件穩定性的改善表明，與帶電缺陷具有更強相互作用的間隙陽離子的引入有利于減輕缺陷俘獲和限制離子遷移。
2）因此，不管鈣鈦礦的缺陷(雜質)容許性質如何，這項研究強調了最小化間隙摻雜劑劑量的重要性，以最大化鈣鈦礦光電器件的光伏性能和操作穩定性。
Zhao, Y., Yavuz, I., Wang, M. et al. Suppressing ion migration in metal halide perovskite via interstitial doping with a trace amount of multivalent cations. Nat. Mater. (2022).
DOI: 10.1038/s41563-022-01390-3
https://doi.org/10.1038/s41563-022-01390-3
2. Nature Materials：載流子的四維追蹤揭示多晶鹵化物鈣鈦礦中有效的垂直電荷輸運
電荷載流子的快速擴散對于鈣鈦礦太陽能電池中的有效電荷收集至關重要。雖然橫向瞬態光致發光顯微術已經廣泛用于表征鈣鈦礦中的電荷擴散，但是在實際太陽能電池中測得的低擴散系數和獲得的接近一致的電荷收集效率之間存在差異。英國劍橋大學Neil C. Greenham等通過電荷載流子的四維(方向x、y和z以及時間t)追蹤，通過表征電荷載流子的面外擴散，揭示了鹵化物鈣鈦礦中隱藏的微觀動力學。
本文要點：
1）作者通過將這種方法與共焦顯微術相結合，作者發現了三維鈣鈦礦膜中垂直電荷擴散率的強烈局部不均勻性，這是由晶內和晶間擴散之間的差異引起的。作者設想大多數電荷載流子通過直接的晶內路徑或通過快速擴散的附近區域的間接迂回路徑被有效地傳輸。在鈣鈦礦中觀察到的電荷載流子擴散的各向異性和不均勻性使得它們在真實器件中表現出的高性能合理化。
2）作者的工作還預見到，對多晶生長的進一步控制將使微米厚鈣鈦礦太陽能電池同時實現長光程和有效的電荷收集。
Cho, C., Feldmann, S., Yeom, K.M. et al. Efficient vertical charge transport in polycrystalline halide perovskites revealed by four-dimensional tracking of charge carriers. Nat. Mater. (2022).
DOI: 10.1038/s41563-022-01395-y
https://doi.org/10.1038/s41563-022-01395-y
3. Nature Materials：基于單層MoS2光電晶體管陣列的有源像素傳感器矩陣
傳感器內處理可以減少許多機器視覺應用的能量和硬件負擔，目前在最先進的有源像素傳感器(APS)技術中缺乏。光敏和半導體二維(2D)材料可以通過在單個設備中集成圖像捕捉和圖像處理功能來彌合這一技術差距。賓夕法尼亞州立大學Saptarshi Das等介紹基于單層MoS2光電晶體管陣列的2D APS技術。
本文要點：
1）這是一種基于單層MoS2光電晶體管陣列的低功耗緊湊型有源像素傳感器(APS)技術，在單個器件中集成了圖像捕捉(檢測)和圖像處理(計算)功能。作者利用門可調的持續光電導來實現高響應度、高探測率、光譜均勻性和高動態范圍(HDR)，并利用電可編程性來實現快速復位和去噪能力。作者還展示了2D APS陣列100%的產量和均勻的光響應。
2）最后，作者的2D APS能耗極低(每像素小于1 pJ)，當擴展到900像素時，面積小于0.09 cm2。作者相信，展示的2D APS技術可以在新興的物聯網時代改變邊緣傳感。
Dodda, A., Jayachandran, D., Pannone, A. et al. Active pixel sensor matrix based on monolayer MoS2 phototransistor array. Nat. Mater. (2022).
DOI: 10.1038/s41563-022-01398-9
https://doi.org/10.1038/s41563-022-01398-9
4. Nature Catalysis：GaZrOx/H-SSZ-13催化CO2制丙烷
通過選擇性加氫反應方式將CO2轉化為高附加值烴類有機分子（尤其是單一產物），具有非常重要的意義。但是這種催化反應非常困難，因為一般在這種反應過程中含有許多競爭性的基元反應過程。有鑒于此，中科院煤化學研究所樊衛斌（Weibin Fan）等報道發展了GaZrOx/H-SSZ-13復合催化劑，在CO2的轉化率為43.4 %，烴類產物的選擇性為79.5 %，其中丁烷的選擇性為9.9 %，CO的選擇性為31.8 %，催化反應的穩定工作時間達到500 h。
本文要點：
1）該催化劑將數量合適的Ga引入ZrO2，從而導致形成高濃度表面氧空穴位點，這種位點表現較為合適的CO2吸附強度，在加氫催化反應過程中能夠生成甲醇；H-SSZ-13分子篩具有大量的強酸性位點，能夠限制反應在H2壓力較高條件甲醇轉化為芳烴的選擇性，促進轉化為烯烴的過程。因此在H-SSZ-13的強酸性位點上能夠快速的加氫，反應中生成的丙烯、丁烯遠遠高于乙烯。
2）這種GaZrOx/H-SSZ-13催化劑體系的丙烷選擇性達到80 %，丁烷選擇性10 %。通過同位素標記原位DRIFTS、13C MAS NMR、GC-MS、探針分子實驗、DFT計算等方法解釋反應機理。CO2快速的吸附在GaZrOx表面的氧缺陷位點，隨后與活性H*反應生成HCOO*和CH3O*中間體，隨后加氫生成甲醇；反應中生成的甲醇在H-SSZ-13分子篩的Br?nsted酸位點上通過烴池（hydrocarbon pool）機理轉化為烷烴。
Wang, S., Zhang, L., Wang, P. et al. Highly selective hydrogenation of CO2 to propane over GaZrOx/H-SSZ-13 composite. Nat Catal (2022)
DOI: 10.1038/s41929-022-00871-7
https://www.nature.com/articles/s41929-022-00871-7
5. Angew：電化學活性共軛有機分子的聚集及其對水系有機氧化還原液流電池的影響
溶液中的分子聚集是普遍現象，可以調節分子的物理化學性質，但在電化學中卻很少被研究。華南理工大學Zhenxing Liang等以甲基紫精二氯化物((MV)Cl2)為目標分子，發展了一種研究聚集行為的電化學方法。
本文要點：
1）作者發現氧化態(甲基紫精雙陽離子，MV2+)以離散分子形式存在，其原因在于雙陽離子之間的靜電排斥力；相比之下，單還原態(甲基紫精陽離子自由基)表現出顯著的濃度依賴性聚集行為。這種聚集來自單自由基之間的π-π堆積，它顯著地影響了熱力學勢和動力學流。這項工作不僅提供了一種定量研究氧化還原有機分子聚集的方法，而且揭示了氧化還原行為隨濃度的非線性演化。
2）因此，可以推斷，除了有機分子本身，電池的性能還可以通過控制溶液中的分子聚集來進一步調節。
Xiang, Z., et al, Aggregation of Electrochemically Active Conjugated Organic Molecules and Its Impact on Aqueous Organic Redox Flow Batteries. Angew. Chem. Int. Ed.
DOI: 10.1002/anie.202214601
https://doi.org/10.1002/anie.202214601
6. Angew：二硫醇激活的生物正交化學用于靶向內質網的協同化學-光學治療
由于缺乏生物友好型供體，因此如何實現亞硝酸鹽在細胞內的可控釋放仍然是一個很大的挑戰。此外，亞硝酸鹽的抗腫瘤作用也會受到其生理惰性活性的限制。有鑒于此，中科院化學所王樹研究員和南京大學馮福德教授設計了基于苯并噻二唑的有機亞硝酸鹽供體，它能夠對生物相關物種保持良好的穩定性，但會通過SNAr/分子內環化串聯反應以在水介質中選擇性地響應二硫醇物種。
本文要點：
1）實驗建立了靶向肝癌HepG2細胞內質網(ER)的生物正交實驗體系。研究表明，亞硝酸鹽和香草壬酰胺的結合會誘導細胞內鈣離子水平以及活性氧/氮物種的升高，從而導致內質網應激和線粒體功能障礙。
2）結果表明，光激活與“點擊釋放”策略相結合可以增強細胞水平的抗腫瘤效果，具有良好的癌癥精準治療應用潛力。
Jian Sun. et al. Dithiol-Activated Bioorthogonal Chemistry for Endoplasmic Reticulum-Targeted Synergistic Chemophototherapy. Angewandte Chemie International Edition. 2022
DOI: 10.1002/anie.202213765
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202213765
7. AM：用于超靈敏電生理信號檢測的低電壓固有可拉伸有機晶體管放大器
拉伸性是電子皮膚裝置的先決條件。然而，最新的可拉伸薄膜晶體管不具備足夠低的工作電壓和良好的穩定性，這大大限制了它們在現實世界生物醫學應用中的使用。中科院化學所Yunlong Guo等提出了范德華控制彈性體/碳量子點界面極化方法，以形成具有620%拉伸應變和大面積膜均勻性(> A4紙大小)的混合聚合物電介質。
本文要點：
1）使用混合聚合物電介質，制備的固有可拉伸有機薄膜晶體管表現出低于5 V的低工作電壓、100%應變容差和出色的工作穩定性，以及105的高導通電流/關斷電流比和500mV dec-1的陡峭亞閾值斜率。基于這種器件技術，實現了在報道的可拉伸晶體管的最高值中具有90 V/V的高增益的放大器。該放大器首次應用于檢測人體電生理信號，輸出信號幅度超過0.2 V，甚至超過了用于人體電生理監測的其他類型的先進有機放大器。
2）這種可拉伸的設備技術充分滿足了可穿戴生物醫學應用的安全性和便攜性要求，為具有信號控制和放大能力的電子皮膚帶來了新的機遇。
Liu, K., et al, Low-Voltage Intrinsically Stretchable Organic Transistor Amplifiers for Ultrasensitive Electrophysiological Signal Detection. Adv. Mater. 2207006.
DOI: 10.1002/adma.202207006
https://doi.org/10.1002/adma.202207006
8. AM：用反溶劑處理改善高遷移率共軛聚合物晶體管中的關態偏壓穩定性
共軛聚合物場效應晶體管由于其優異的機械性能以及足夠高的電荷載流子遷移率和與大面積、低溫加工的兼容性而成為柔性電子器件的使能技術。然而，它們的電穩定性仍然是一個問題。有機半導體中的通態(累積模式)偏壓應力不穩定性已經被廣泛研究，并且已經提出了多種緩解策略。相比之下，關斷狀態(耗盡模式)偏壓應力不穩定性仍然知之甚少，盡管對于晶體管大部分時間保持在關斷狀態的許多應用是至關重要的。英國劍橋大學Henning Sirringhaus等提出了一種簡單的方法，使用反溶劑處理來實現關態偏置應力和環境穩定性的顯著改善。
本文要點：
1）作者報道了一種使用反溶劑處理來增強具有弱結晶、高遷移率共軛聚合物的OFETs的性能以及環境和關態偏壓穩定性的新方法。關態偏壓穩定性的提高與聚合物聚集和結晶度的增加有關，降低了電子俘獲雜質在發生鏈間跳躍的位置附近結合的可能性。該工作強調了結晶聚集體存在的重要性，即使在高性能無無序聚合物中，其中有效的電荷傳輸和高電荷載流子遷移率被認為是可以通過簡單地依靠相鄰聚合物鏈之間的緊密接觸點網絡來實現的，但不需要更大的結晶聚集體。
2）作者證明，為了在這些聚合物中獲得足夠的偏壓穩定性，事實上需要形成更大的結晶聚集體。作者的結果引入了一種有效的一般策略來改善高遷移率弱結晶共軛聚合物的性能和關態應力穩定性，該策略包括增強聚合物鏈在接近交叉點附近的聚集。
Nguyen, M., et al, Improving OFF-State Bias-Stress Stability in High-Mobility Conjugated Polymer Transistors with an Anti-Solvent Treatment. Adv. Mater. 2205377.
DOI: 10.1002/adma.202205377
https://doi.org/10.1002/adma.202205377
9. AM：高熵合金氣凝膠:二氧化碳還原的新平臺
高熵合金氣凝膠(HEAAs)結合了高熵合金和氣凝膠的優點，是一種很有前景的催化反應新平臺。然而，由于不同金屬的還原電位和混溶性的差異，實現單相的HEAAs仍然是一個巨大的挑戰。江南大學劉天西教授、張楠副教授和青島大學白樹行教授等通過凍融法制備了一系列高活性、高壽命的HEAAs作為CO2還原反應的電催化劑。
本文要點：
1）PdCuAuAgBiIn HEAAs可以實現C1產品從-0.7到-1.1 VRHE幾乎100%的法拉第效率(FE),并且在-1.1 VRHE處最大FEHCOOH為98.1%，優于PdCuAuAgBiIn高熵合金顆粒(HEAPs)和Pd金屬氣凝膠(MAs)。流動池中的電流密度和FEHCOOH幾乎為200mA cm-2和87%。PdCuAuAgBiIn HEAAs令人印象深刻的CO2RR性能歸因于不同金屬和表面不飽和位點之間的強烈相互作用，這可以調節不同金屬的電子結構，并允許最佳的HCOO*中間體吸附和解吸到催化劑表面，以提高HCOOH產量。
2）這項工作不僅提供了一種簡便的合成方法來制備高活性的雜多酸，而且為高效催化劑的開發開辟了一條新的途徑。
Li, H., et al, High-entropy Alloy Aerogels: A New Platform for Carbon Dioxide Reduction. Adv. Mater. 2209242.
DOI: 10.1002/adma.202209242
https://doi.org/10.1002/adma.202209242
10. AM：通過電子束照射將納米顆粒應變WSe2單層的經典光發射轉換成量子光發射
原子級薄的過渡金屬二硫族化物(TMD)中的固態單光子發射器(SPE)最近作為量子光子技術的可擴展量子光源而引起了人們的興趣。在TMD中，WSe2單層(MLs)對于利用局部應變場的確定性制造和工程化SPEs是有希望的。在WSe2中可靠地產生可隔離SPE的能力目前受到在應變位置出現的大量光譜重疊狀態的阻礙。美國西北大學Emily A. Weiss和Chad A. Mirkin等采用具有精確定義的位置和尺寸的納米粒子(NP)陣列，確定性地在WSe2 MLs中創建應變場，從而實現對SPE形成的系統研究和控制。
本文要點：
1）使用該平臺，在NP應變位置的電子束輻射將光譜重疊的亞帶隙發射態轉換成可隔離的反聚束量子發射器。WSe2 MLs的發射光譜作為應變量和電子束輻射暴露時間的函數的依賴性被量化，并提供了對SPE產生機制的洞察。激子選擇性地穿過由電子束輻射引入的強耦合亞帶隙狀態，這抑制了光譜重疊發射路徑，并導致可測量的反聚束行為。
2）該發現提供了在2D材料中產生具有明確能量范圍的可分離SPE的策略。
Xu, D.D., et al, Conversion of Classical Light Emission from a Nanoparticle-Strained WSe2 Monolayer into Quantum Light Emission via Electron Beam Irradiation. Adv. Mater. 2208066.
DOI: 10.1002/adma.202208066
https://doi.org/10.1002/adma.202208066
11. Nano Lett. ：多孔碳的中尺度傳質增強助力電化學H2O2合成
通過雙電子氧還原反應的電化學過氧化氫（H2O2）合成是極具潛力的H2O2生產方案，但由于其難以將實驗室觀察到的催化劑性能轉移到實際的反應器中，從而阻礙了其商業應用的發展。近日，阿爾伯塔大學王曉磊通過一系列中空介孔碳球（HMCS）樣品組成的材料平臺，研究了孔隙率工程對催化性能的影響。
本文要點：
1) 通過旋轉環盤電極和鋅空氣電池中HMCS樣品的性能比較以及擴散行為模擬表明，在低電流密度條件下，大的表面積主導HMCS性能，但在高電流密度區域，質量傳輸是影響性能的主要因素。
2) 由于良好的多孔結構，HMCS-8 nm具有最優異的應用性能（166 mW cm–2），并且在用于廢水凈化的雙功能鋅-空氣電池中表現良好的性能（2分鐘后降解70%的RhB，32分鐘后降解99%）。
Deng Zhiping, et al. Mesoscale Mass Transport Enhancement on Well-Defined Porous Carbon Platform for Electrochemical H2O2 Synthesis. Nano Lett 2022
DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c03696
https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.2c03696
12. ACS Nano：用于可再充電鋰金屬電池的介孔材料MCM-41調節Li+溶劑化結構
為了開發可逆鋰金屬陽極，通過調節Li+溶劑化結構構建理想的固體電解質界面（SEI）是克服鋰枝晶和有限庫侖效率（CE）障礙的有力方法。近日，北京理工大學王振華、孫克寧將球形介孔分子篩MCM-41納米顆粒涂覆在商業PP隔板上，并用于調節鋰金屬電池（LMB）的Li+溶劑化結構。
本文要點：
1) 調節的溶劑化結構呈現出具有更多接觸離子對（CIP）和離子聚集體（AGG）的聚集狀態，證明成功地在鋰陽極中構建了均勻的富含無機物的SEI。
2) 同時，受調節的溶劑化結構削弱了溶劑與Li+之間的相互作用，導致Li+脫溶劑能降低，并且Li沉積均勻。從而表現出高CE(～96.76%）、無枝晶Li陽極和穩定的Li電鍍/剝離循環性能（約1000小時）。因此，通過使用介孔材料調節電解質中的Li+溶劑化結構是構建理想SEI和利用鋰金屬的有力方法。
Zhao Lina et.al Regulating Solvation Structures Enabled by the Mesoporous Material MCM-41 for Rechargeable Lithium Metal Batteries ACS Nano 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c08441
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c08441
