1. Nature Commun.：水氧化過程中磁化引起的增量的來源
磁化促進(jìn)了磁性催化劑對(duì)析氧反應(yīng)（OER）的活性，這一點(diǎn)引起了人們的極大關(guān)注，但仍然是一個(gè)謎，即增量來自何處。鐵磁性材料的磁化只改變其磁疇結(jié)構(gòu)。它并不直接改變材料中未配對(duì)電子的自旋方向。令人困惑的是，每個(gè)磁疇都是一個(gè)小磁體，理論上自旋極化促進(jìn)的OER已經(jīng)發(fā)生在這些磁疇上，因此，增強(qiáng)應(yīng)該是在沒有磁化的情況下實(shí)現(xiàn)。鑒于此，新加坡南洋理工大學(xué)徐梽川等證明了磁化后的增強(qiáng)來自消失的域壁。1）磁化導(dǎo)致了磁疇結(jié)構(gòu)的演變，從一個(gè)多域結(jié)構(gòu)到一個(gè)單域結(jié)構(gòu)，其中域壁消失了。由磁疇壁占據(jù)的表面被重新格式化為一個(gè)單磁疇，在這個(gè)單磁疇上，OER遵循自旋促進(jìn)的路徑，因此電極上的整體增量發(fā)生。2）這項(xiàng)研究填補(bǔ)了理解自旋極化OER的空白，并進(jìn)一步解釋了可以通過磁化獲得增量的鐵磁性催化劑的類型。
Ren, X., Wu, T., Gong, Z. et al. The origin of magnetization-caused increment in water oxidation. Nat Commun 14, 2482 (2023).DOI: 10.1038/s41467-023-38212-2https://doi.org/10.1038/s41467-023-38212-2
2. Nature Commun.：制備高濃度的個(gè)體化碳納米管用于工業(yè)化分離多種單手性物種
單螺旋碳納米管的工業(yè)化生產(chǎn)對(duì)其在高速和低功耗納米電子器件中的應(yīng)用至關(guān)重要，但其生長和分離都是重大挑戰(zhàn)。鑒于此，中國科學(xué)院物理研究所劉華平等報(bào)告了一種通過增加碳納米管溶液的濃度，用凝膠色譜法從各種原料中工業(yè)化分離單螺旋碳納米管的方法。 1）高濃度的個(gè)體化碳納米管溶液是通過超聲分散，然后離心和超聲再分散制備的。通過這種技術(shù)，所制備的個(gè)體化碳納米管的濃度從約0.19 mg/mL提高到約1 mg/mL，在凝膠色譜法的一次分離運(yùn)行中，多個(gè)單手性物種的分離率提高了約6倍，達(dá)到毫克級(jí)。2）當(dāng)該分散技術(shù)應(yīng)用于直徑范圍為0.8-2.0 nm的廉價(jià)石墨烯和碳納米管的混合體時(shí)，單手性物種的分離率提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，達(dá)到亞毫克級(jí)。此外，使用本分離技術(shù)，生產(chǎn)單手性物種的環(huán)境影響和成本都大大降低。預(yù)計(jì)該方法將促進(jìn)單手性碳納米管的工業(yè)生產(chǎn)和在碳基集成電路中的實(shí)際應(yīng)用。
Yang, D., Li, L., Li, X. et al. Preparing high-concentration individualized carbon nanotubes for industrial separation of multiple single-chirality species. Nat Commun 14, 2491 (2023).DOI: 10.1038/s41467-023-38133-0https://doi.org/10.1038/s41467-023-38133-0
3. Nature Commun.：通過單原子催化劑從類似海水的溶液中電合成氯氣
由于氯氣的廣泛用途，氯堿工藝在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中發(fā)揮著不可替代的重要作用。然而，目前的析氯反應(yīng)（CER）電催化劑的高過電位和低選擇性導(dǎo)致了氯氣生產(chǎn)過程中的大量能源消耗鑒于此，國家納米科學(xué)中心趙慎龍，悉尼大學(xué)Jun Huang，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)Hao Tan等報(bào)告了一種高活性的氧配位釕單原子催化劑，用于在類似海水的溶液中電合成氯氣。1）在含有1 M氯化鈉的酸性介質(zhì)（pH=1）中，帶Ru-O4分子的單原子催化劑（Ru-O4 SAM）表現(xiàn)出僅為約30 mV的過電位，達(dá)到10 mA cm-2的電流密度。令人印象深刻的是，配備有Ru-O4 SAM電極的流動(dòng)池在1000mA cm-2的高電流密度下連續(xù)進(jìn)行1000小時(shí)的電催化，顯示出良好的穩(wěn)定性和Cl2選擇性。2）操作特性和計(jì)算分析顯示，與基準(zhǔn)的RuO2電極相比，氯離子更傾向于直接吸附在Ru-O4 SAM上的Ru原子表面，從而導(dǎo)致吉布斯自由能壘的減少和CER期間Cl2選擇性的提高。這一發(fā)現(xiàn)不僅為電催化的機(jī)制提供了基本的見解，也為海水電化學(xué)合成氯提供了一條有希望的途徑。
Liu, Y., Li, C., Tan, C. et al. Electrosynthesis of chlorine from seawater-like solution through single-atom catalysts. Nat Commun 14, 2475 (2023).DOI: 10.1038/s41467-023-38129-whttps://doi.org/10.1038/s41467-023-38129-w
4. AM：用于高性能有機(jī)熱電的氰基官能化稠合聯(lián)噻吩酰亞胺二聚體基n型聚合物
摻雜的n型聚合物通常表現(xiàn)出較低的電導(dǎo)率和熱電功率因數(shù)(PF)，限制了基于p-n結(jié)的高性能有機(jī)熱電材料(OTE)的發(fā)展。在此，南方科技大學(xué)郭旭崗和Kui Feng，東華大學(xué)Gang Wang報(bào)道了一種新的氰基官能化稠合雙噻吩亞胺二聚體(f-BTI2)CNI2的設(shè)計(jì)和合成，它協(xié)同結(jié)合了氰基和酰亞胺官能團(tuán)的優(yōu)點(diǎn)，從而導(dǎo)致比母體f-BTI2顯著更高的電子缺乏。1）在此新型結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)上，研究人員成功合成了一系列n型供體-受體和受體-受體聚合物，均表現(xiàn)出良好的溶解性、深的前沿分子軌道水平和良好的聚合物鏈取向。2）其中，受體-受體聚合物PCNI2-BTI在n型OTE中具有高達(dá)150.2 Scm?1的優(yōu)異電導(dǎo)率和110.3 μW m?1 K?2的最高PF，這歸因于優(yōu)化的聚合物電子特性和具有改進(jìn)的分子堆積和更高結(jié)晶度的薄膜形態(tài)。PF值是迄今為止用于OTE的n型聚合物的記錄。3）這項(xiàng)工作展示了一種設(shè)計(jì)高性能n型聚合物和制造用于OTE應(yīng)用的高質(zhì)量薄膜的簡便方法。
Kui Feng, et al, Cyano-Functionalized Fused Bithiophene Imide Dimer-Based n-Type polymers for HighPerformance Organic Thermoelectrics, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202210847https://doi.org/10.1002/adma.202210847
5. AM：MOF納米轉(zhuǎn)換器可介導(dǎo)蛋氨酸的耗竭以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的癌癥免疫療法
癌癥細(xì)胞會(huì)對(duì)外源性蛋氨酸上癮，從而加速腫瘤增殖。同時(shí)，它們可以通過蛋氨酸補(bǔ)救途徑從多胺代謝中補(bǔ)充蛋氨酸庫。中科院長春應(yīng)化所曲曉剛、任勁松和Lu Zhang設(shè)計(jì)了一種順序定位金屬有機(jī)骨架（MOF）納米轉(zhuǎn)換器，通過抑制蛋氨酸的攝取并限制其補(bǔ)救途徑來選擇性地排出蛋氨酸池，以增強(qiáng)癌癥免疫治療。1）順序定位的MOF納米轉(zhuǎn)換器的細(xì)胞內(nèi)輸運(yùn)路線與多胺的分布匹配良好，這有利于多胺通過其響應(yīng)性變形性和納米酶增強(qiáng)的類Fenton樣反應(yīng)進(jìn)行氧化，最終耗盡細(xì)胞內(nèi)甲硫氨酸。2）該策略不僅可以有效殺傷癌癥細(xì)胞，而且可以促進(jìn)CD8和CD4 T細(xì)胞的浸潤，用于強(qiáng)化癌癥免疫治療。
Wenjie Wang, et al. Selective Methionine Pool Exhaustion Mediated by a Sequential Positioned MOF Nanotransformer for Intense Cancer Immunotherapy. Advanced Materials. 2023DOI：10.1002/adma.202211866https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202211866
6. AM：通過接口工程實(shí)現(xiàn)高效電荷轉(zhuǎn)移的最高效率柔性鈣鈦礦太陽能模塊
電子傳輸層（ETL）在提高柔性過氧化物太陽能電池（F-PSCs）的性能方面起著重要作用。鑒于此，中科院大連化物所劉生忠、Dong Yang等展示了一種室溫處理的SnO2:OH ETL，它表現(xiàn)出降低的缺陷密度，特別是較低的氧空位濃度，具有更好的能帶排列和更多的可濕潤表面，以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的過氧化物沉積。1）由于在界面上形成了氫鍵，ETL和過氧化物層之間產(chǎn)生了一個(gè)有效的電子轉(zhuǎn)移通道，從而增強(qiáng)了過氧化物的電子提取。因此，基于MAPbI3的大面積（36.50平方厘米）柔性過氧化物太陽能模塊的效率提高到18.71%，據(jù)我們所知，這是迄今為止柔性過氧化物太陽能模塊的最高PCE值。2）它還表現(xiàn)出很高的耐用性，在經(jīng)過彎曲測(cè)試周期后，其初始PCE保持在83%以上。此外，含有SnO2:OH的F-PSCs顯示出明顯的長期穩(wěn)定性，這是因?yàn)楦哔|(zhì)量的過氧化物薄膜和SnO2:OH與過氧化物層之間由氫鍵引起的強(qiáng)耦合，成功地抑制了水分的滲透。
Yang, D., et al, Highest-Efficiency Flexible Perovskite Solar Module by Interface Engineering for Efficient Charge-Transfer. Adv. Mater. 2302484.DOI: 10.1002/adma.202302484https://doi.org/10.1002/adma.202302484
7. AM：受火箭啟發(fā)的用于口服大分子遞送的泡騰馬達(dá)
口服給藥是一種最方便的方式，患者對(duì)藥物的依從性很好；但由于復(fù)雜的胃腸道屏障，要實(shí)現(xiàn)大多數(shù)大分子的理想生物利用度仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。鑒于此，東南大學(xué)趙遠(yuǎn)錦、孫凌云及復(fù)旦大學(xué)商珞然等從火箭的結(jié)構(gòu)和功能中得到啟發(fā)，提出了一種新型的微型馬達(dá)遞送系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有按比例縮小的火箭式結(jié)構(gòu)和來自泡騰片的燃料，通過穿透腸道屏障實(shí)現(xiàn)高效的口服大分子藥物遞送。1）這些受火箭啟發(fā)的泡騰式發(fā)動(dòng)機(jī)（RIEMs）由尖銳的針尖和尾翼組成，前者用于裝載貨物和有效穿透，后者用于裝載泡騰式粉末并避免穿孔。當(dāng)暴露在水環(huán)境中時(shí)，泡騰片衍生的燃料的RIEMs會(huì)產(chǎn)生密集的二氧化碳?xì)馀荩苿?dòng)自己高速移動(dòng)。因此，具有尖銳尖端的RIEMs可以注射到周圍的粘膜上，從而有效地釋放藥物。2）由于其尾翼的設(shè)計(jì)，在注射過程中可以有效地避免穿孔，保證了RIEMs在胃腸道活性遞送中的安全性。基于這些優(yōu)勢(shì)，證明了RIEMs可以有效地移動(dòng)并刺入腸道粘膜進(jìn)行胰島素遞送，在調(diào)節(jié)糖尿病兔模型的血糖水平方面表現(xiàn)出功效。這些特點(diǎn)表明，該RIEMs具有多功能性，對(duì)臨床口服大分子藥物的輸送有價(jià)值。
Cai, L., et al, Rocket-inspired effervescent motors for oral macromolecule delivery. Adv. Mater. 2210679.DOI: 10.1002/adma.202210679https://doi.org/10.1002/adma.202210679
8. AM：利用半導(dǎo)電聚合物納米拮抗劑進(jìn)行聲學(xué)驅(qū)動(dòng)的刺痛激活用于頭頸部鱗狀細(xì)胞癌的精確聲學(xué)免疫治療
免疫療法為治療頭頸部鱗狀細(xì)胞癌（HNSCC）提供了新的機(jī)會(huì)；然而，其臨床應(yīng)用卻因治療效果不明顯和免疫調(diào)節(jié)劑的"永遠(yuǎn)在線"藥理活性而受到阻礙。精確時(shí)空激活抗腫瘤免疫的策略可以解決這些問題，但仍然具有挑戰(zhàn)性。鑒于此，南京大學(xué)Xu Zhen、Xiqun Jiang、Xiang Wang等報(bào)道了一種具有原位超聲激活免疫治療作用的半導(dǎo)電聚合物納米激動(dòng)劑（SPNM），用于HNSCC的精確超聲免疫治療。1）SPNM是由一個(gè)聲動(dòng)力半導(dǎo)電聚合物核心與干擾素基因刺激劑（STING）激動(dòng)劑（MSA-2）通過一個(gè)可裂解的單色氧連接體自組裝而成。在聲波照射下，SPNM產(chǎn)生的單態(tài)氧不僅可以消滅腫瘤細(xì)胞以引發(fā)免疫性細(xì)胞死亡，還可以通過二苯氧乙烯鍵的裂解釋放出籠狀的STING激動(dòng)劑，從而在腫瘤區(qū)域內(nèi)原位激活STING途徑。2）這種由SPNM介導(dǎo)的聲波驅(qū)動(dòng)的STING激活促進(jìn)了效應(yīng)T細(xì)胞的浸潤，并增強(qiáng)了全身性抗腫瘤免疫力，最終導(dǎo)致腫瘤生長的抑制和長期免疫記憶。因此，這項(xiàng)研究為癌癥免疫治療的精確時(shí)空激活提出了一個(gè)有希望的策略。
Jiang, J., et al, Sono-Driven Sting Activation Using Semiconducting Polymeric Nanoagonists For Precision Sono-Immunotherapy of Head And Neck Squamous Cell Carcinoma. Adv. Mater. 2300854.DOI: 10.1002/adma.202300854https://doi.org/10.1002/adma.202300854
9. AM：梯度陽離子空位使內(nèi)外串聯(lián)同質(zhì)結(jié)成為可能：強(qiáng)大的局部內(nèi)部電場(chǎng)和改良的基本位點(diǎn)促進(jìn) CO2 光還原
CO2的緩慢充電動(dòng)力學(xué)和大活化能嚴(yán)重阻礙了CO2光還原的效率。缺陷工程是一種行之有效的策略，而常見的零維空位缺陷的功能總是局限于促進(jìn)表面吸附。近日，中國地質(zhì)大學(xué)黃洪偉教授，F(xiàn)ang Chen，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)Shengyao Wang報(bào)道了通過后蝕刻方法在Bi2WO6納米片上形成了厚度為3~4nm的梯度鎢空位層。1）鎢空位層能夠在梯度空位層內(nèi)形成具有從外到內(nèi)的強(qiáng)內(nèi)部電場(chǎng)的內(nèi)到外串聯(lián)同質(zhì)結(jié)，這為光電子從本體遷移到催化劑表面提供了強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力。同時(shí)，梯度W空位的引入改變了O和W原子周圍的配位環(huán)境，導(dǎo)致催化劑表面的基本位點(diǎn)和CO2吸附模式從弱/強(qiáng)吸附（O位）到中等吸附（O和W位點(diǎn)），這最終降低了關(guān)鍵中間體*COOH的形成勢(shì)壘，并促進(jìn)了CO2的轉(zhuǎn)化熱力學(xué)。2）在沒有任何助催化劑和犧牲試劑的情況下，W-空位Bi2WO6表現(xiàn)出出色的光催化CO2還原性能，CO生成率為30.62 μmol g-1 h-1，選擇性為99%，是同類反應(yīng)體系中最好的催化劑之一。該研究表明，梯度空位作為一種新型缺陷，在調(diào)節(jié)電荷動(dòng)力學(xué)和催化反應(yīng)熱力學(xué)方面將顯示出巨大的潛力。
Yinghui Wang, et al, Gradient cationic vacancies enabling inner-to-outer tandem homojunction: Strong local internal electric field and reformed basic sites boosting CO2 photoreduction, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202302538https://doi.org/10.1002/adma.202302538
10. AM：多孔二維催化劑覆蓋層提高光電化學(xué)水氧化性能
二維(2D)材料覆蓋下的受限催化已成為在各種基本反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)高效催化劑的有前途的方法。近日，國家納米科學(xué)中心Jian Ru Gong，Ting Tan報(bào)道了多孔覆蓋結(jié)構(gòu)旨在提高二維覆蓋催化劑的界面電荷和傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)。1）催化性能的改善通過光電陽極上的光電化學(xué)氧化析出反應(yīng)(OER)得到證實(shí)，光電陽極基于用覆蓋有多孔石墨烯(pGr)單層的NiOx薄膜模型電催化劑改性的n-Si襯底。2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與固有石墨烯覆蓋層和無覆蓋層對(duì)照樣品相比，pGr覆蓋層通過平衡光陽極和電解質(zhì)界面處的電荷和傳質(zhì)來增強(qiáng)OER動(dòng)力學(xué)。理論研究進(jìn)一步證實(shí)，pGr覆蓋層的孔隙邊緣通過降低反應(yīng)過電勢(shì)來提高NiOx上活性位點(diǎn)的內(nèi)在催化活性。3）此外，可以通過等離子體轟擊輕松控制的優(yōu)化孔允許OER中產(chǎn)生的氧分子通過而不會(huì)剝離pGr覆蓋層，從而確保催化劑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了多孔覆蓋結(jié)構(gòu)在二維覆蓋催化劑中的重要作用，并為高性能催化劑的設(shè)計(jì)提供了新的見解。
Guancai Xie, et al, Porous 2D Catalyst Covers Improve Photoelectrochemical Water-oxidation Performance, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202211008https://doi.org/10.1002/adma.202211008
11. AEM綜述：應(yīng)用于能源儲(chǔ)存的磁性測(cè)量
如何提高儲(chǔ)能能力是一個(gè)基本問題，它需要深入了解電極材料的電子結(jié)構(gòu)、氧化還原過程和結(jié)構(gòu)演變。現(xiàn)在這些棘手的問題通常涉及自旋軌道、與自旋有關(guān)的電子配置等，這些問題無法用傳統(tǒng)的測(cè)試技術(shù)進(jìn)行探測(cè)。考慮到自旋和磁性能之間的密切聯(lián)系，利用電子自旋作為探針，磁性測(cè)量使得從自旋和磁性的角度分析能量儲(chǔ)存過程成為可能。由于表征自旋特性的能力和與儲(chǔ)能領(lǐng)域的高度兼容性，磁性測(cè)量被證明是促進(jìn)儲(chǔ)能進(jìn)展的有力工具。鑒于此，北京大學(xué)侯仰龍、青島大學(xué)李強(qiáng)等介紹了磁性測(cè)量在堿金屬離子電池研究中的幾個(gè)典型應(yīng)用。1）強(qiáng)調(diào)了磁特性和電子結(jié)構(gòu)之間的密切聯(lián)系，這與電極材料的電化學(xué)性能有關(guān)。2）討論了目前磁性測(cè)量的挑戰(zhàn)和加強(qiáng)儲(chǔ)能系統(tǒng)分析的前景。
Li, X., Zhang, L., Liu, H., Li, Q. and Hou, Y. (2023), Magnetic Measurements Applied to Energy Storage. Adv. Energy Mater. 2300927.DOI: 10.1002/aenm.202300927https://doi.org/10.1002/aenm.202300927
12. ACS Nano：Au4Cu4的尺寸增長：從增加成核到表面配位
原子精確金屬納米團(tuán)簇的尺寸轉(zhuǎn)換是闡明結(jié)構(gòu)-性質(zhì)相關(guān)性的基礎(chǔ)。近日，安徽大學(xué)Manzhou Zhu，Haizhu Yu，Shan Jin等通過實(shí)驗(yàn)和密度泛函理論計(jì)算對(duì)銅鹽 (CuCl) 誘導(dǎo)的[Au4Cu4(Dppm)2(SAdm)5]+（縮寫為 [Au4Cu4S5]+）到 [Au4Cu6(Dppm)2(SAdm)4Cl3]+（縮寫為 [Au4Cu6S4Cl3]+) (SAdmH = 1-金剛烷硫醇，Dppm = 雙-(二苯基膦)甲烷)團(tuán)簇的尺寸轉(zhuǎn)換進(jìn)行了研究。1）[Au4Cu4S5]+ 采用具有表面空腔的有缺陷的五角雙錐核結(jié)構(gòu)，可以很容易地填充空間位阻較小的 CuCl 和 CuSCy（即核生長）（HSCy = 環(huán)己硫醇），但難以填充體積龐大的 CuSAdm。只要形成 Au4Cu5 框架，就很容易發(fā)生配體交換或尺寸增長。然而，由于緊湊的五角雙錐核心結(jié)構(gòu)，后一種生長模式僅發(fā)生在表面配位的 [Au4Cu6(Dppm)2(SAdm)4Cl3]+ 結(jié)構(gòu)中（即表面配位尺寸增長）。2）密度泛函理論 (DFT) 計(jì)算的初步機(jī)理研究表明，整體轉(zhuǎn)化是通過 CuCl 添加、內(nèi)核互變異構(gòu)化、Cl 遷移、第二次 [CuCl] 添加和 [CuCl]-[CuSR] 交換步驟發(fā)生的。3）[Au4Cu6(Dppm)2(SAdm)4Cl3]+合金納米團(tuán)簇表現(xiàn)出聚集誘導(dǎo)發(fā)光 (AIE)，在固態(tài)下的絕對(duì)發(fā)光量子產(chǎn)率為 18.01%。該工作闡明了由 Cu(I) 誘導(dǎo)的 Au-Cu 合金納米團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，有助于建立金屬離子誘導(dǎo)的金屬納米團(tuán)簇尺寸轉(zhuǎn)換的知識(shí)庫。
Zidong Lin, et al. Size Growth of Au4Cu4: From Increased Nucleation to Surface Capping. ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.2c01238https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.3c01238
