1. Chem. Soc. Rev.：微/納米馬達的可控推進的操作機制，運動調控及其生物醫學應用
復旦大學孔彪研究員、薩里大學Jian Liu和哈爾濱工業大學賀強教授對微/納米馬達的可控推進的操作機制，運動調控及其生物醫學應用相關研究進行了綜述。
本文要點：
1）受能夠自然移動的微生物的啟發，研究人員開發了微/納米馬達(MNMs)，它們可以通過將不同種類的能量轉換為動能來實現自主移動。MNMs的快速發展為包括診斷學、治療學和診療學在內的多種生物醫學領域帶來了新的契機。然而，雖然MNMs的研究已經取得了很大的進展，但MNMs的推進機制仍然是一個有爭議的問題。在精準納米醫學等實際應用中，對運動(包括速度和方向)進行精確控制是非常重要的，由此需要對MNMs的運動進行調控。近年來，許多具有不同推進策略、形態、尺寸、孔隙度和化學結構的MNMs被構建出來，并被廣泛應用于多種領域。
2）作者在文中全面總結了多種推進策略的物理原理、運動調控方法和相關生物醫學應用的最新進展。此外，作者也討論了當前MNMs研究所面臨的挑戰，旨在為進一步構建新型、功能更加強大的MNMs提供啟發和參考。
Tianyi Liu. et al. Controlled propulsion of micro/nanomotors: operational mechanisms, motion manipulation and potential biomedical applications. Chemical Society Reviews. 2022
DOI: 10.1039/d2cs00432a
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/cs/d2cs00432a
2. Nature Commun.：協同鈍化和階梯維類鈣鈦礦結構以實現高效近紅外發光二極管
碘化甲亞胺鉛(FAPbI3)鈣鈦礦是近紅外發光二極管的有前途的發射體。然而，它們的性能仍然受到界面上缺陷輔助的非輻射復合和能帶偏移誘導的載流子聚集的限制。近日，武漢大學方國家教授，柯維俊教授，南京工業大學王建浦教授在FAPbI3鈣鈦礦前體中引入了一對具有乙酸根或鹵素陰離子的鎘鹽，以協同鈍化材料缺陷并優化器件能帶結構。
本文要點：
1）包含零維碘化甲脒鎘、一維δ-FAPbI3、二維FA2FAn-1PbnI3n+1和三維α-FAPbI3的鈣鈦礦類似物可以在一鍋中獲得，并且在富含碘化甲脒的鉛基鈣鈦礦薄膜中的能量轉移中起著關鍵和積極的作用。
2）因此，基于近紅外FAPbI3的器件提供了24.1%的最大外部量子效率，同時大大提高了工作穩定性。此外，結合在缺陷鈍化和能量轉移方面的發現，還實現了與發光和前所未有的自驅動探測器件孿生的近紅外光通信。
Liu, Y., Tao, C., Cao, Y. et al. Synergistic passivation and stepped-dimensional perovskite analogs enable high-efficiency near-infrared light-emitting diodes. Nat Commun 13, 7425 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-35218-0
https://doi.org/10.1038/s41467-022-35218-0
3. Nature Commun.：一種基于無熱退火鈍化鈣鈦礦的仿生柔性神經肌肉系統
受大腦啟發的電子產品需要具有超低能耗、高運行速度和穩定靈活性的人工突觸。近日，南開大學Wentao Xu，Yuelong Li展示了一種靈活的人工突觸，它在室溫下使用了快速結晶的鈣鈦礦層。
本文要點：
1）該設備實現了一系列突觸功能，包括邏輯運算、時空規則和聯想學習。
2）研究發現，使用苯乙基碘化銨的鈍化消除了缺陷和電荷陷阱，從而將每個突觸事件的能耗降至13.5 aJ，這是雙端人工突觸的世界紀錄。在超低功耗下，該器件可實現高達4.17 MHz的超快響應頻率，這比以前的鈣鈦礦人工突觸高幾個數量級。
3）以鈣鈦礦型突觸作為控制電化學人工肌肉的關鍵處理單元，構建了多刺激累積型人工神經肌肉系統，實現了肌肉疲勞預警。因此，這種人造突觸有望在未來的生物啟發電子設備和神經機器人中得到應用。
Liu, J., Gong, J., Wei, H. et al. A bioinspired flexible neuromuscular system based thermal-annealing-free perovskite with passivation. Nat Commun 13, 7427 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-35092-w
https://doi.org/10.1038/s41467-022-35092-w
4. Nature Commun.：用于超低功耗智能紡織電子設備的可重構神經形態憶阻器網絡
由于其內在的交織結構和在可穿戴電子設備中的應用前景，神經形態計算記憶阻器在構建低功耗電子紡織品方面具有吸引力。開發可重構的光纖記憶阻器是實現具有神經形態計算功能的電子紡織品的有效方法。然而，以往報道的人工突觸和神經元需要不同的材料和配置，使得在一臺設備上實現多種功能變得困難。
近日，復旦大學陳琳教授，陳培寧報道了一種具有可重構特性的Ag/MoS2/HfAlOx/碳納米管紡織記憶阻器網絡，它可以同時實現非揮發性突觸可塑性和揮發性神經元功能。此外，單個可重構的憶阻器可以實現積分并觸發功能，在降低神經元電路的復雜性方面顯示出顯著的優勢。
本文要點：
1）基于纖維的記憶神經元的放電能量消耗為1.9 fJ/Spike(飛焦耳水平)，比已報道的生物神經元和人工神經元(皮焦耳水平)至少低3個數量級。超低的能源消耗使創造一個電子神經網絡成為可能，與人腦相比，電子神經網絡的能源消耗更低。
2）研究人員通過集成可重構突觸、神經元和熱敏電阻，成功構建了用于保暖織物應用的智能紡織系統，為下一代內存計算紡織系統提供了一條獨特的功能重構途徑。
Wang, T., Meng, J., Zhou, X. et al. Reconfigurable neuromorphic memristor network for ultralow-power smart textile electronics. Nat Commun 13, 7432 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-35160-1
https://doi.org/10.1038/s41467-022-35160-1
5. Joule：使用機器學習在NMC組合和設計中識別電池老化模式
全面了解鋰離子電池(LIBs)的使用壽命是設計耐用電池和優化使用方案的關鍵。盡管電池壽命預測方法正在蓬勃發展，但對老化和退化的根本原因的診斷尚未得到很好的開發，也沒有針對廣泛的設計和使用案例進行特定研究。近日，愛達荷國家實驗室Tanvir R. Tanim創建了一個基于機器學習(ML)的框架，該框架使用逐個周期記錄的多個電化學信號來區分老化模式。
本文要點：
1）主要的老化行為包括正極活性材料損失(LAMPE)和鋰電鍍或固體電解質界面(SEI)形成中鋰存量損失(LLI)的組合，這從代表兩種正極化學性質、兩種電極負載和五種充電倍率的44個電池中得到了證實。
2）使用前50個循環內的特征，老化模式分類準確度為86%,并且在225個循環之后增加到88%。相同的特征可以量化壽命終止LAMPE的百分比，只有4.3%的誤差。
Chen et al., Battery aging mode identification across NMC compositions and designs using machine learning, Joule (2022)
DOI：10.1016/j.joule.2022.10.016
https://doi.org/10.1016/j.joule.2022.10.016
6. JACS：石墨正極高容量可充電LiCl2電池
開發新型高容量和高能量密度可充電電池對未來消費電子產品、電動汽車和大容量儲能應用至關重要。近日，斯坦福大學戴宏杰院士報道了一種低表面積/孔隙率石墨（DGr）材料作為Li/Cl2電池中的正極，在1000°C（DGr_ac）的二氧化碳（CO2）中活化后獲得了高電池性能，放電容量高達～1910 mAh g–1，循環容量高達1200 mAh g-1。
本文要點：
1)原位拉曼光譜和X射線衍射（XRD）揭示了石墨在電池循環過程中的演變，包括嵌入/脫嵌和剝離，這些過程產生了足夠的孔隙，以容納LiCl/Cl2氧化還原。
2) 該工作為高容量堿金屬/Cl2電池開辟了廣泛可用的低成本石墨材料。最后，還使用質譜法探測石墨正極中捕獲的Cl2，為Li/Cl2電池的運行提供了線索。
Zhu Guanzhou, et al. High-Capacity Rechargeable Li/Cl2 Batteries with Graphite Positive Electrodes JACS 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c07826
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c07826
7. Chem：一種室溫穩定的電子化合物及其反應性:還原性苯/吡啶偶聯和無溶劑Birch還原
在追求可持續發展的背景下，整個化學界都投入了大量的研究工作來開發新的使能試劑，以促進具有挑戰性的有機反應，旨在逐步淘汰貴金屬催化劑、危險且昂貴的專用試劑和溶劑。近日，紐卡斯爾大學Erli Lu，James A. Dawson，曼徹斯特大學Floriana Tuna，巴斯大學Claire L. McMullin報道了室溫穩定的電子化合物(RoSE)試劑的合成，即K+(LiHMDS)e- (1) ( HMDS : 1，1，1，3，3，3-六甲基二硅氮烷)，以可獲得的原料(金屬鉀和LiHMDS)為原料，在20 mmol規模下進行機械力化學球磨。
本文要點：
1）盡管它具有無定形的性質，但實驗和計算研究都證實了1中陰離子電子的存在，這是電子化合物的關鍵診斷標準。因此，1是一個電子化合物。
2）利用其陰離子電子，電試劑1表現出多種反應性，包括(1)苯和吡啶的C–H活化和C–C偶聯的調節，以及(2)無溶劑Birch還原的調節。
因此，這項工作證明了室溫穩定的電子化合物的簡易機械化學合成的概念，并且它將電子化合物1作為一種多用途試劑引入合成化學領域。
Davison et al., A room-temperature-stable electride and its reactivity: Reductive benzene/pyridine couplings and solvent-free Birch reductions, Chem (2022)
DOI：10.1016/j.chempr.2022.11.006
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2022.11.006
8. Chem：深共晶溶劑輔助下的常溫流動中連續、穩定、安全的有機金屬反應
有機鋰試劑是世界各地合成實驗室日常使用的商品有機金屬。這種近乎無處不在的利用反映了由于它們內部的極性分離，它們的Li-C鍵具有異常高的反應性。然而，它們特殊的反應性也給它們的應用帶來了嚴重的缺陷。近日，伯爾尼大學Eva Hevia，劍橋大學Laura Torrente-Murciano首次展示了有機金屬反應在環境條件下連續、穩定和安全地運行，具有高耐濕性和抗堵塞能力。
本文要點：
1）添加深共熔溶劑(DESs)，如甘油(氯化膽堿/甘油)和雷林(氯化膽堿/尿素)，克服了以前與需要低溫條件(停留時間長和能量要求高)和堵塞有關的限制。不同溶劑的互不相容導致了分段流動，其中活性有機底物分散在連續的含DES的載體相中。
2）該體系提供了溶劑之間的緊密接觸，有利于鋰物種(副產物)溶解到DES相中，避免了在各種條件下的堵塞。此外，微流控秤提供了出色的熱管理(再循環流動模式)和高表面積/體積比，從而實現了安全運行。
3）研究人員通過選擇兩種有機硫化合物和兩種有機鎂試劑，以及不同的亞胺/酮底物，研究了DESS的益處。
Florian F. Mulks, et al, Continuous, stable, and safe organometallic reactions in flow at room temperature assisted by deep eutectic solvents, Chem (2022)
DOI: 10.1016/j.chempr.2022.11.004
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2022.11.004
9. Angew：用于鋰離子全電池的新型鋰化有機正極材料
有機電極材料由于其高容量、豐富的資源和結構可設計性而在鋰電池中顯示出應用潛力。然而，大多數報道的有機陰極處于氧化態(即未鋰化的化合物)，因此需要與富鋰陽極結合。相比之下，鋰化有機正極材料可以作為鋰的儲庫，并與石墨等無鋰陽極相匹配，顯示出在實際全電池應用中的巨大前景。近日，南開大學陳軍院士對鋰化有機正極材料進行批判性總結。
本文要點：
1）作者首先討論了合成鋰化有機正極材料的難點。其次，指出它們的化學穩定性，特別是對O2和H2O的空氣穩定性，以及相關的影響因素對于LIBs的產生是決定性的。
2）作者接著總結了半電池中改善鋰化有機正極材料電化學性能的策略。從實際應用前景出發，分析了鋰化有機正極材料在全電池中的應用。最后，對于商業應用，還提出了高性能鋰化有機正極材料的未來發展方向。
Yong Lu, et al, Emerging Lithiated Organic Cathode Materials for Lithium-Ion Full Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202216047
DOI: 10.1002/anie.202216047
https://doi.org/10.1002/anie.202216047
10. Angew：一種具有熱釋光電子效應的纖維狀磷微柱陣列的合成
自下而上的二維材料微納結構的規?；苽溆兄趯崿F光電子器件的集成應用。纖維磷(FP)是黑磷(BP)的同素異形體，以其獨特的晶體結構和性質成為光電子學領域最有前途的候選材料之一。然而，到目前為止，還沒有自下而上的微納結構制備結晶性磷同素異形體的方法。近日，陜西科技大學Shufang Ma利用LP-CVT方法實現了在厘米尺度上自下而上合成具有新穎物理性質的FP-MP陣列。
本文要點：
1）研究人員隨后制作了基于FP/Ag肖特基結構的自供電PD，在零偏壓條件下實現了從紫光(405 Nm)到近紅外(980 Nm)的寬帶響應，甚至超過了FP的帶隙極限。
2）優異的光電性能歸功于FPMP的熱釋光效應和光伏效應的耦合。在此基礎上，研究了不同激光照射的作用機理，以及光頻和外加偏置電壓對熱釋電效應的影響。
這些工作為基于FP的晶圓級光電器件的進一步發展提供了可能。
Shuai Zhang, et al, Synthesis of Fibrous P hosphorus M icropillar Arrays with Pyro-Phototronic Effects, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202217127
DOI: 10.1002/anie.202217127
https://doi.org/10.1002/anie.202217127
11. Angew：巨型吸水使氧化石墨炔具有超高質子電導率
質子導體在各個領域都引起了人們的極大關注，特別是在能源生產方面。近日，中科院化學研究所毛蘭群研究員，Ping Yu發現由石墨炔（GDY）衍生而來的氧化石墨炔（GDYO）在100%相對濕度(RH)和348 K時表現出最高的質子電導率，達到0.54 S cm-1，這是已報道的氧化碳同素異形體中的一個。這一數值比GO納米片（10-2 S cm-1，95%RH）高一個數量級。
本文要點：
1）GDYO活化能（Ea）為0.30 eV，表明質子輸運為格洛特斯機制。此外，還發現GDYO在100%RH時表現出84 wt%的巨大吸水率，其中碳骨架(即GDY)具有52 wt%的顯著吸水能力。GDYO的吸水率是GO的2倍以上(34 wt%)。這種巨大的吸水能力不僅得益于含氧基團的親水性，還得益于SP雜化碳骨架與水的高親和力，這兩者都導致了更高的質子濃度和多條質子傳導途徑。
2）將真空過濾的GDYO膜用作質子交換膜(PEM)，進一步將GDYO的高效質子交換應用于國產甲醇燃料電池。與基于商用Nafion 117的電池相比，GDYO膜使電池具有更高的開路電位(OCP)和輸出功率密度。此外，GDYO還表現出良好的離子交換能力、穩定性和選擇性，表明GDYO作為PEM具有很大的應用前景。
這項工作不僅展示了GDYO在質子電導領域的廣闊前景，而且也為設計先進的質子導體提供了一種新的策略。
Weiqi Li, et al, Giant Water Uptake Enabled Ultrahigh Proton Conductivity of Graphdiyne Oxide, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202216530
DOI: 10.1002/anie.202216530
https://doi.org/10.1002/anie.202216530
12. Angew：超彈性分級纖維素氣凝膠
纖維素氣凝膠受到分子間氫鍵誘導的結構可塑性的困擾，否則依賴化學修飾來延長使用壽命。中國科學技術大學俞書宏院士等通過設計多尺度的分級結構來制造超彈性纖維素氣凝膠。
本文要點：
1）定向通道鞏固了整個架構。由熱蝕刻得到的脫水纖維素的多孔壁不僅表現出降低的剛性和粘性，而且引導微觀變形和減輕局部大應變，防止結構坍塌。氣凝膠表現出優異的穩定性，包括溫度不變的彈性、抗疲勞性(105次循環后約5%的塑性變形)、高角度恢復速度(1475.4 s-1)，優于大多數纖維素基氣凝膠。
2）氣凝膠在惡劣環境下的隔熱以及在面罩和設備中作為空氣過濾材料顯示出巨大的潛力。該過程和材料是可持續的全生物質，這是解決由能源密集型技術和石化材料引起的環境污染的有前途的解決方案。該策略將是一種強有力的和環境友好的工具，用于制備具有良好機械性能、隔熱、顆粒過濾和其他性能的分級多孔材料。
Qin, B., Yu, Z., Huang, J., Meng, Y., Chen, R., Chen, Z. and Yu, S. (2022), A Petrochemical-Free Route to Superelastic Hierarchical Cellulose Aerogel. Angew. Chem. Int. Ed.
DOI: 10.1002/anie.202214809
https://doi.org/10.1002/anie.202214809
