1. Nature Commun.：有機材料自組裝和拆卸的磁控制
由于有機分子和材料普遍對磁場不敏感或弱敏感，因此需要開發一定的手段來增強其磁響應性。在這里，延世大學Yong-beom Lim展示了一種通過協同結合完美α螺旋和棒狀螺旋超分子構建塊的概念來增強自組裝肽納米結構的磁響應性的策略。1）首先，研究人員開發了單體、非極性和完美的α-螺旋(MNP-helix)。然后，使用MNP螺旋作為棒狀線圈兩親物（棒狀線圈）的棒塊，因為棒狀線圈非常適合制造響應組件。2）結果表明，利用普通釹磁體[0.07~0.25 Tesla(T)]提供的相對較弱的磁場，所設計的棒狀線圈的自組裝過程和棒狀線圈/DNA復合體的解體可以以磁響應的方式進行控制。這些結果表明，在實際條件下可用的磁性響應性有機組裝體可以通過含有建設性地組織的抗磁性部分的棒-線圈超分子構建塊來實現。
Jung, Yj., Kim, H., Cheong, HK. et al. Magnetic control of self-assembly and disassembly in organic materials. Nat Commun 14, 3081 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-38846-2https://doi.org/10.1038/s41467-023-38846-2
2. Joule: 碳酸鹽捕獲液中的CO2電還原制備多碳產物
堿金屬氫氧化物系統以碳酸鹽的形式捕獲二氧化碳；然而，產生純CO2流需要大量的能量輸入。在這里，多倫多大學Edward Sargent院士報道了以碳酸鹽形式捕獲的CO2直接電化學轉化為多碳（C2+）產物。1) 將氣相CO2定值為產品帶來了額外的能源需求和系統復雜性，包括管理電解質中（雙）碳酸鹽的形成和在下游分離未反應的CO2。通過使用中介層和Cu/CoPc-CNTs電催化劑，作者在300 mA cm?2和4.1 V的全電池電壓下實現了47%的C2+法拉第效率。2) 我們報道了56 wt%的C2H4產物，并且產物氣流中未檢測到的C1氣體：即CO、CH4和CO2的總和低于0.9 wt%（0.1 vol%）。該方法消除了再生損失二氧化碳所需的能源，這也是以前二氧化碳轉化為C2+產物中面臨的重要問題。
Geonhui Lee, et al. CO2 electroreduction to multicarbon products from carbonate capture liquid. Joule 2023DOI: 10.1016/j.joule.2023.05.003https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.05.003
3. AM：鹵鈣鈦礦組裝在分子篩中用于電催化OER
金屬鹵化物鈣鈦礦具有較高的電化學分解水應用前景，但是鈣鈦礦在水中不穩定的缺陷。有鑒于此，陜西師范大學劉生忠、吉林大學于吉紅院士、李激楊、王博倫等報道將MAPbX3修飾在AIPO-5構筑主客體催化劑MAPbX3@AIPO-5，實現了溶液相電催化水氧化。1）通過分子式的保護作用，限域在AIPO-5內的鈣鈦礦鹵化物納米晶實現了優異的水相穩定性，隨后在OER反應過程中能夠發生催化劑表面重構，生成共邊α-PbO2活性保護層。MAPbX3/α-PbO2界面電荷轉移相互作用顯著改善氧中間體物種的吸附能，鹵化物鈣鈦礦的柔性晶格能夠促進α-PbO2晶格氧的活化，因此實現了不受pH改變的OER，同時呈現非質子-電子協同遷移（non-concerted proton-electron transfer）。2）MAPbBr3@AIPO-5復合催化劑在1 M KOH電解液中達到10 mA cm-2電流密度的過電勢僅為233 mV，這項工作發展了一種電解水的鹵化物鈣鈦礦催化劑，具有優異的本征催化活性，有助于發展和設計新型OER電催化劑。
Xiangrong Ren, et al, Surface Restructuring of Zeolite-Encapsulated Halide Perovskite to Activate Lattice Oxygen Oxidation for Water Electrolysis, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202301166https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202301166
4. AM：微流控模板構建干細胞球體微針以用于糖尿病傷口治療
基于干細胞的創面貼在糖尿病創面治療領域中表現出了良好的應用潛力，但其在維持細胞的干細胞性、有效交換細胞物質和精確靶向干細胞等方面的能力仍有待進一步提高。有鑒于此，南京大學醫學院附屬鼓樓醫院趙遠錦教授采用微流控模板技術制備了一種負載干細胞球體的新型微針貼片(MN@SPs)。1）實驗通過利用微流控模板的精確流體操縱能力可以原位生成具有均勻大小的干細胞球體(SPs)。與細胞外基質組織和血管生成相關的基因過度表達的結果表明，SPs具有良好的生存活力和細胞功能。2）隨后，研究者將這些SPs負載到微針(MNs)中。實驗結果表明，該平臺能夠實現多種活性物質的精確遞送和交換，有助于糖尿病傷口的血管新生、膠原沉積和組織重建。綜上所述，該研究開發的微流體工程干細胞治療平臺在促進傷口愈合方面具有巨大的應用前景。
Xiangyi Wu. et al. Microfluidic Templated Stem Cell Spheroid Microneedles for Diabetic Wound Treatment. Advanced Materials. 2023DOI: 10.1002/adma.202301064https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202301064
5. AM：外量子效率超過30%的鈣鈦礦型發光二極管
鈣鈦礦發光二極管 (PeLED) 是下一代顯示和照明技術的有力候選者，因為它們具有高色純度和低成本的溶液加工制造。然而，PeLED 在效率方面并不優于商用有機發光二極管 (OLED)，因為一些影響其效率的關鍵參數，例如電荷載流子傳輸和光輸出耦合效率，通常被忽視并且沒有得到很好的優化。在這里，廈門大學Rong-Jun Xie和Tongtong Xuan，中國計量大學Le Wang報道了超高效綠色 PeLED，其量子效率超過了 30% 的里程碑，通過調節電荷載流子傳輸和近場光分布來減少電子泄漏并實現 41.82% 的高光輸出耦合效率。1）研究人員使用具有高折射率和增加空穴載流子遷移率的 Ni0.9Mg0.1Ox 薄膜作為空穴注入層來平衡電荷載流子注入，并在空穴傳輸層和鈣鈦礦發射層之間插入聚乙二醇層以阻止電子泄漏并減少光子損失。2）因此，通過改進的結構，最先進的綠色 PeLED 在 6514 cd/m2 的亮度下實現了 30.84%（平均值=29.05 ± 0.77%）的世界紀錄外量子效率。這項工作為通過平衡電子-空穴復合和增強光輸出耦合來構建超高效 PeLED 提供了一個有趣的想法。
Wenhao Bai, et al, Perovskite light-emitting diodes with an external quantum efficiency exceeding 30%, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202302283.https://doi.org/10.1002/adma.202302283
6. EES: 綠水處理鈣鈦礦太陽能電池的性能限制形成動力學
水是材料合成中最可持續、最環保的溶劑。由基于水溶劑前體（Pb（NO3）2/H2O）制備的鈣鈦礦極具應用前景。不幸的是，Pb（NO3）2向鈣鈦礦的緩慢轉化導致了形態缺陷和不完全轉化，這嚴重限制了其光伏性能。近日，陜西師范大學劉生忠、Zhai Peng、Ren Lixia制備了不含鹵化物的水性納米流體（NFs），以通過晶粒細化策略調節鈣鈦礦的形成動力學。1) 通過原位UV-Vis吸收/PL測量來檢查結晶過程，作者發現，PbI2的微觀結構和陰離子構型在形成動力學中起著關鍵作用。因此，作者仔細選擇具有惰性碳酸鹽陰離子（CO32-）的PbCO3-NFs，以將反應速率提高約30%。2) 此外，CO32-有效抑制了在純FA基鈣鈦礦表面形成FA空位缺陷。該器件由PbCO3 NFs在完全干燥的空氣氣氛中制成，平均轉化效率（PCE）為23.64%，穩定的PCE為23.95%。而無任何保護的裸器件在連續光照下表現出優異的穩定性。
Peng Zhai, et al. Performance-limiting Formation Kinetics in Green Water-Processed Perovskite Solar Cells. EES 2023https://doi.org/10.1039/D2EE03742D
7. Chem Catalysis：光促進乙烷脫氫-CO2加氫催化體系效率
向熱催化反應引入電磁能量（electromagnetic energy）能夠有助于催化反應性能和產物分布。目前，這種光熱效應常被用于CO2加氫等低溫條件反應，還沒有相關報道在高溫反應中引入電磁能量。有鑒于此，南京大學鄒志剛院士、香港中文大學(深圳)唐叔賢院士、王璐（Lu Wang）等報道將電磁能量用于乙烷脫氫和CO2加氫復合催化反應體系。1）根據實驗和理論計算模擬，發現光能量能夠產生新的逆水煤氣變換反應，從而能夠消耗反應生成的H2，促進乙烷脫氫反應的平衡，增強催化反應性能。2）在僅為兩個太陽強度進行催化反應，乙烯的產率達到11.5 mmol g-1 h-1，選擇性達到96 %，外量子效率達到18.85 %。此外，當使用較高的光強度，乙烯速率能夠提高600倍。
Zeshu Zhang, et al, Light-enabled coupling of tandem ethane dehydrogenation and CO2 hydrogenation, Chem Catalysis 2023DOI: 10.1016/j.checat.2023.100644https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667109323001653
8. AEM: 基于2D碳氮化物的雙功能太陽能電池的光學設計
雖然太陽能電池技術正在蓬勃發展，但陽光的間歇性供應激發了能夠在同一材料上捕獲和存儲能量的多功能設備的新前景，即直接或兩電極雙功能太陽能電池。在此，馬克斯·普朗克凝聚態研究所Bettina V. Lotsch、Alberto Jiménez-Solano報道了基于2D碳氮化物的雙功能太陽能電池的光學設計。1) 通過利用模擬和實驗研究，作者提出了由2D碳氮化物-鉀-聚（庚嗪酰亞胺）、K-PHI作為雙功能太陽能電池的光陽極與隔膜聚（N-乙烯基咔唑）和陰極聚（3，4-亞乙基二氧噻吩）：聚苯乙烯磺酸鹽結合。該器件的光學設計是通過提出光陽極內電荷收集層中的光吸收并計算光充電電流和充電時間作為優值來開發的。2) 作者強調了對于厚度>200nm的K-PHI層通過背面照明來獲得更大效率，并提出了在不修改光活性層情況下的增強策略。最后，作者展示了太陽能電池如何能夠在不修改設備的情況下僅通過照明來提高能量和電荷輸出。
Andreas Gouder, et al. Bridging the Gap between Solar Cells and Batteries: Optical Design of Bifunctional Solar Batteries Based on 2D Carbon Nitrides. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202300245https://doi.org/10.1002/aenm.202300245
9. AEM: 具有混合硫化態的過渡金屬硫化物實現高容量金屬離子存儲
混合硫化態過渡金屬硫化物（TMS-mVs）在高容量、優異的氧化還原反應和金屬離子（Mn+）存儲的結構可逆性中具有巨大潛力，因為它們的多電子反應是由過渡金屬（TM）陽離子和S22-陰離子以及多種TM或S價態同時參與引起的。在此，東華大學楊建平、臥龍崗大學WangYunxiao系統介紹了可應用于Mn+存儲的主流TMS-mV的最新進展。1) 這些TMS-mV可分為兩類TMS，即具有混合硫價態的TMS-mSs和具有混合金屬價態的TMS-mMs。研究發現，TMS-mV陽極主要經歷三種反應機制，包括插入伴隨轉化、插入和轉化反應。在可逆充電過程中，Li2S被氧化成多硫化物甚至S。TMS-mVs比其他均勻TMS具有轉移更多電子的能力。TMS-mS陽極通常比TMS-mM陽極具有更高的理論比容量。2) 在這些TMS-mV陽極中，Mo基、V基和Co基TMS-mM陽極具有良好的電化學可逆性，Ni基TMS-mM陽極具有中等的電化學可逆性，而Fe基TMS-mM和TMS-mS陽極具有較差的電化學可逆性。此外，提高其電化學性能的策略分為復合材料、涂層、納米結構、異質界面和晶格工程。
Qianqian Song, et al. Multielectron Conversion: Peculiar Transition Metal Sulfides with Mixed Vulcanized States toward High-Capacity Metal-Ion Storage. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202300739https://doi.org/10.1002/aenm.202300739
10. AEM: 鋰離子電池C-N疲勞的運行依賴性
鋰離子電池（LIBs）在重復使用中的疲勞及其循環壽命與大多數承受循環載荷的材料相似。臨界疲勞參數對環境溫度和充放電速率的依賴性，以及循環壽命的散射性質，對實際應用具有重要意義。通過大規模的實驗研究，中國科學院Wei Yujie、Liu Jin表明了溫度和充放電速率如何影響LIBs的C?N疲勞依賴性的關鍵參數。1) 受平均充電速率C影響的電池循環壽命N遵循C＝c0（T）Nb（D），其中c0隨溫度T變化，b是放電速率D的函數。進一步表明，LIBs的循環壽命遵循對數正態分布。2) 所揭示的LIBs循環壽命分布及其疲勞規律使其能夠構建概率C?N模型，該模型可用于量化LIBs中的疲勞失效概率。本文報告的結果對于電動汽車和儲能器中大規模電池壽命評估和安全設計具有非常重要的意義，其中需要數百個電池協同工作。
Chunguang Chen, et al. The Operation Dependence of C ? N Fatigue for Lithium-Ion Batteries. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202300942https://doi.org/10.1002/aenm.202300942
11. AFM：由動態二硫鍵和氫鍵調制的高線性度、低滯后 Ti3C2TX MXene/AgNW/液態金屬自愈應變傳感器
柔性可穿戴應變傳感器在人機交互、軟體機器人和人體健康監測等領域受到廣泛關注。盡管在開發可拉伸電子材料和結構方面付出了巨大努力，但開發具有穩定界面和低滯后的柔性應變傳感器仍然是一個挑戰。在此，南開大學Zunfeng Liu，天津理工大學Shougen Yin，Wenjing Qin，中國藥科大學Xiang Zhou利用Ti3C2Tx MXene/AgNWs/LM與自修復聚（二甲基硅氧烷）內部的二硫鍵和氫鍵之間的強相互作用，開發了具有自修復功能的Ti3C2Tx MXene/AgNWs/液態金屬應變傳感器（MAL應變傳感器）彈性體。1）AgNWs搭接Ti3C2Tx XMXene片材，LM作為橋梁增加Ti3C2Tx MXene和AgNWs之間的搭接，從而改善它們之間的界面相互作用并減少滯后現象。2）MAL應變傳感器可以同時實現高靈敏度（應變系數高達3.22）、高線性度（R2=0.98157）、寬檢測范圍（例如1%–300%）、快速響應時間（145ms）、優異的重復性和穩定性。3）此外，自愈前后的MAL應變傳感器分別與小魚和電熱驅動的軟體機器人結合，可以實時監測小魚的擺尾和爬行軟機器人的電阻變化。
Yanli Wang, et al, High Linearity, Low Hysteresis Ti3C2Tx MXene/AgNW/Liquid Metal Self-Healing Strain Sensor Modulated by Dynamic Disulfide and Hydrogen Bonds, Adv. Funct. Mater. 2023, 2301587DOI: 10.1002/adfm.202301587https://doi.org/10.1002/adfm.202301587
12. AFM：開發一種不對稱疏水/親水超薄氧化石墨烯膜作為心臟修復的致動器和適形貼片
導電工程心臟貼片(ECP)可以重建梗塞心肌的仿生再生微環境。直接墨水書寫(DIW)和3D打印可以生產具有精確控制的微架構的ECP。然而，開發具有高導電性和靈活性的印刷ECP以實現無間隙附著以符合心外膜幾何形狀仍然是一個挑戰。在此，南方醫科大學Leyu Wang，曼尼托巴大學Malcolm Xing開發了一種使用熱處理氧化石墨烯(GO)墨水的非對稱DIW疏水/親水膜。1）研究人員還開發了“Maskedspincoating”方法，可生成微型GO（親水性）/還原GO（rGO，疏水性）生理傳感器，以及宏觀水分驅動的GO/rGO致動器。2）在DIWrGO的一側沉積受貽貝啟發的聚多巴胺(PDA)涂層，超薄（約500nm）PDA-rGO（親水）/rGO（疏水）微晶格(DrGOM)ECP具有靈活性和濕度響應性允許無縫連接到心外膜曲面的驅動。ConformableDrGOM通過導電微環境重建和改善新生血管形成，對大鼠梗塞心臟表現出良好的治療效果。
Xingying Zhang, et al, Development of an Asymmetric Hydrophobic/Hydrophilic Ultrathin Graphene Oxide Membrane as Actuator and Conformable Patch for Heart Repair, Adv. Funct. Mater. 2023, 2300866DOI: 10.1002/adfm.202300866https://doi.org/10.1002/adfm.202300866
