1. Nature Commun.：用于長循環全固態鋰電池的氯氧化物非晶固體電解質系列
固體電解質對于確保全固態電池提高安全性、長循環性和不同溫度下的可行性至關重要。在此，西安大略大學孫學良院士，Tsun-Kong Sham報道了一個新的非晶固體電解質系列，xLi2O-MCly（M = Ta 或 Hf，0.8 ≤ x ≤ 2，y = 5 或 4）。1）xLi2O-MCly非晶固體電解質在25℃下可以實現高達6.6×10?3S cm?1的理想離子電導率，這是所有報道的非晶固體電解質中最高值之一，可與流行的晶體電解質相媲美。2）xLi2O-MCly 無定形 SE 的混合陰離子結構模型已得到很好的建立，并與離子電導率相關。研究發現，xLi2O-MCly非晶固體電解質中具有豐富末端氯的氧連接陰離子網絡對于鋰離子的快速傳導起著重要作用。3）更重要的是，使用非晶固體電解質的全固態電池在25℃和-10℃下均表現出優異的電化學性能。使用xLi2O-TaCl5非晶固體電解質的全固態電池在400 mA g?1下可實現長循環壽命（充放電超過2400次），展示了氯氧化物非晶固體電解質的廣闊應用前景。
Zhang, S., Zhao, F., Chen, J. et al. A family of oxychloride amorphous solid electrolytes for long-cycling all-solid-state lithium batteries. Nat Commun 14, 3780 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-39197-8https://doi.org/10.1038/s41467-023-39197-8
2. Nature Commun.：由矢量洛倫茲力驅動的超緊湊單納米線變形夾具，用于靈巧的機器人操作
超緊湊、柔軟的成對夾具，能夠快速大幅度多維操縱，廣泛用于微型物體的高精度操縱、組裝和處理。在這項工作中，南京大學Linwei Yu，Zongguang Liu展示了此類機器人結構的最簡單構造，其通過單納米線變形成形并由幾何定制的洛倫茲矢量力驅動。1）這是通過將超長和超薄硅納米線可設計地折疊生長成單個和嵌套的歐米茄環結構來實現的，然后將其懸掛在電極框架上并涂上銀金屬層，以沿著幾何形狀定制的路徑承載通過的電流。2）在磁場內，夾具可以由洛倫茲力驅動，以展示對微型物體的快速大振幅抓取、拍打和扭轉，以及高頻甚至共振振動，以克服微型尺度的粘性范德華力用于可靠地釋放所攜帶的有效載荷。3）通過成對的夾具協作，還成功完成了相互對準、精確傳遞和選擇性發光二極管單元測試和安裝的更復雜和功能性的團隊合作。這種單納米線變形策略提供了一個理想的平臺，可以快速設計、構建和原型化各種先進的超緊湊納米機器人、機械傳感和生物操縱功能。
Yan, J., Zhang, Y., Liu, Z. et al. Ultracompact single-nanowire-morphed grippers driven by vectorial Lorentz forces for dexterous robotic manipulations. Nat Commun 14, 3786 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-39524-zhttps://doi.org/10.1038/s41467-023-39524-z
3. Nature Commun.：將親氧稀土單原子嵌入鉑納米團簇中以實現高效的氫電氧化
設計具有高催化活性和 CO 耐受性的 Pt 基電催化劑具有挑戰性，但對于堿性氫氧化反應來說是非常理想的。在此，中國石油大學（青島）Wei Xing報道了一系列單原子鑭系元素（La、Ce、Pr、Nd 和 Lu）嵌入的超小 Pt 納米團簇的設計，用于基于蒸氣填充和金屬的空間限制還原/生長的高效堿性氫電氧化催化物種。1）機理研究表明，Pt納米團簇中的親氧單原子鑭系元素可以作為選擇性OH-吸附的路易斯酸位點，并調節中間體在Pt位點上的結合強度，從而通過加速結合來促進氫氣氧化和CO氧化的動力學OH? 和 *H/*CO 在動力學和熱力學方面的優勢，使電催化劑的質量活性比商業 Pt/C 高出 14.3 倍，并增強了 CO 耐受性。這項工作可能會為基于金屬納米團簇的能量轉換電催化劑的設計提供線索。
Wang, X., Tong, Y., Feng, W. et al. Embedding oxophilic rare-earth single atom in platinum nanoclusters for efficient hydrogen electro-oxidation. Nat Commun 14, 3767 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-39475-5https://doi.org/10.1038/s41467-023-39475-5
4. Nature Commun.：金屬鹽蒸發誘導生長高折射率多面 Pt-Bi 合金納米粒子的形成機制
具有高折射率面的納米粒子很有趣，因為這樣的面可以賦予結構有用的功能，包括增強的催化性能和廣泛的光學可調性。通過與外來揮發性金屬的合金化-脫合金過程，無配體固態合成高折射率面納米粒子，由于其材料通用性和高產率而具有吸引力。然而，外來原子在穩定高指數晶面方面的作用以及包括粗化和晶面調節過程在內的轉變的動態性質仍然知之甚少。在此，美國西北大學Vinayak P. Dravid，Chad A. Mirkin，Xiaobing Hu通過氣池透射電子顯微鏡原位研究了 Pt 鹽向球形種子再向四六面體的轉化。1）合金化和脫合金過程的動態行為，包括納米顆粒的粗化和隨后的晶面調節階段，以納米級空間分辨率實時捕獲。2）基于使用原子探針斷層掃描和密度泛函理論計算獲得的其他直接證據，揭示了合金化-脫合金過程的潛在機制，這將有助于對高指數小面納米顆粒合成進行更廣泛的探索。
Koo, K., Shen, B., Baik, SI. et al. Formation mechanism of high-index faceted Pt-Bi alloy nanoparticles by evaporation-induced growth from metal salts. Nat Commun 14, 3790 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-39458-6https://doi.org/10.1038/s41467-023-39458-6
5. Nature Commun.：用于發光太陽能聚光器的具有接近一致量子產率的 I-III-VI2 Ag(In,Ga)S2 膠體納米晶體的相干異質外延生長
膠體 Ag(In,Ga)S2 納米晶體 (AIGS NC) 的帶隙可通過其尺寸和成分在可見光范圍內調節，引起了人們的極大興趣。AIGS NC 的高吸收截面和窄發射線寬使其非常適合應對更廣泛的光子應用中無鎘 NC 的挑戰。然而，迄今為止，AIGS NC 的光致發光量子產率（PL QY）表現得相對平淡，這主要是因為相干異質外延尚未實現。在這里，成均館大學Wan Ki Bae，芝加哥大學Jun Hyuk Chang，首爾國立科學技術大學Hyung-Jun Song報道了AIGS-AgGaS2 (AIGS-AGS) 核殼 NC 的異質外延，在幾乎整個可見光范圍（460 至 620 nm）內具有近乎一致的 PL QY，并且具有增強的光化學穩定性。1)AIGS-AGS NC 成功生長的關鍵是使用 Ag-S-Ga(OA)2 復合物，它補充了不同成分的均質 AIGS 核和均勻 AGS 殼生長的陽離子之間的反應性。AIGS 和 AGS 之間的異質外延形成 I 型異質結，該異質結有效地將電荷載流子限制在發射核心內，而沒有光學活性界面缺陷。2)與最先進的無重金屬 NC 相比，AIGS-AGS NC 表現出更高的消光系數和更窄的光譜線寬，促使它們立即用于顯示器和發光太陽能聚光器 (LSC) 等實際應用中。
Lee, H.J., Im, S., Jung, D. et al. Coherent heteroepitaxial growth of I-III-VI2 Ag(In,Ga)S2 colloidal nanocrystals with near-unity quantum yield for use in luminescent solar concentrators. Nat Commun 14, 3779 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-39509-yhttps://doi.org/10.1038/s41467-023-39509-y
6. NSR：具有超高壓電性能的可伸縮聚合物復合材料
承受大變形的柔性壓電材料在柔性電子學中起著至關重要的作用。高壓電系數的鐵電陶瓷本身就是脆性的，而極性聚合物表現出低的壓電系數。近日，清華大學Yang Shen，南策文院士，伍侖貢大學Shujun Zhang報道了一種由鐵電陶瓷骨架、彈性體基和弛豫鐵電基混合體作為介電過渡層組成的高度可拉伸/可壓縮的壓電復合材料。1）復合材料在50%的壓縮應變下表現出250皮米/伏特的巨壓電系數，65%的高機電耦合系數keff，3mRyl的超低聲阻抗和高的循環穩定性。2）這種優異的柔性和壓電性能歸功于陶瓷骨架形成的電極化和機械載荷傳遞路徑，以及介電過渡層緩解了陶瓷填料與彈性體基質之間的介電失配。3）這些聚合物復合材料的超高壓電性能和卓越的柔韌性的協同融合有望推動柔性智能電子產品的新興應用。
Tongxiang Tang, et al, Stretchable polymer composites with ultrahigh piezoelectric performance, NSR, 2023DOI: 10.1093/nsr/nwad177/7205303https://academic.oup.com/nsr/advancearticle/doi/10.1093/nsr/nwad177/7205303
7. EES：中空結構ZnIn2S4誘導的有效界面電子轉移延長了熱電子的壽命
熱電子通過聲子-聲子散射產生的光熱效應對于改善光催化析氫的緩慢動力學至關重要。然而，快速弛豫動力學導致熱電子具有較短的壽命，從而導致低的能量利用效率。天津大學于濤、日本國立材料科學研究所Ye Jinhua、北京航空航天大學張俊英開發了一種軟模板法來合成具有表面S空位的中空結構ZnIn2S4，該方法具有調節界面原子電子積累/消耗的能力，并可以加強與NiCo2S4的界面相互作用。1) 在中空結構的ZnIn2S4中，多次光散射帶來的光生電子增量可以與界面電子轉移產生協同作用，從而在NiCo2S4表面積累光生電子。此后，NiCo2S4中產生的高濃度光生電子隨后通過LSPR效應被激發成熱電子，從而持續補充本征激發的熱電子并延長其壽命。2) 因此，有效補充的光熱效應大大改善了光催化析氫的緩慢動力學，將其表觀活化能從49.6kJ·mol-1降低到32.2kJ·mol-1，NiCo2S4/ZnIn2S4光催化劑在可見光和近紅外光照射下的析氫率為19654.0μmol g-1 h-1。該工作為調節熱電子壽命以實現太陽能的有效利用提供了一個新視角。
Yuchen Guo, et al. Efficient Interfacial Electrons Transfer Induced by Hollow-Structured ZnIn2S4 Extending Hot Electrons Lifetimes. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE01522J
8. ACS Nano：利用多功能納米酶調節促炎斑塊微環境和緩解動脈粥樣硬化
動脈粥樣硬化斑塊內的持續性炎癥是導致斑塊易損和破裂的重要因素。斑塊的促炎微環境具有單核細胞募集增加、氧化應激和凋亡細胞清除受損等特征，其在持續性炎癥和阻礙其消退等方面會發揮關鍵作用。因此，靶向和消除斑塊微環境中的促炎特征有望成為恢復炎癥消退和減緩動脈粥樣硬化進展的新方法。雖然納米療法在靶向個體促炎特征等方面取得了一系列重要進展，但如何開發可以同時解決多種促炎特征的有效治療策略仍然是一項嚴峻的挑戰。有鑒于此，南京大學顧寧院士和東南大學張宇教授開發了一種基于普魯士藍的多功能納米酶（PBNZ@PP-Man），其可以同時靶向和消除斑塊微環境中的多種促炎因子。1）研究者闡明了PBNZ@PPMan的抗動脈粥樣硬化機制。實驗結果表明，PBNZ@PP-Man具有在動脈粥樣硬化斑塊內積累的能力，并能有效地消除多種促炎因子，從而實現炎癥消退。研究發現，PBNZ@PP-Man能夠抑制單核細胞募集和清除活性氧，并增強胞葬作用。2）與僅消除斑塊中的單一危險因素的方法相比，PBNZ@PP-Man能夠在調節促炎斑塊微環境和減輕動脈粥樣硬化等方面表現出更強的功效，以顯著增強巨噬細胞的炎癥消退能力，并有效減輕動脈粥樣硬化。綜上所述，該研究證明了調節促炎斑塊微環境有望作為對抗動脈粥樣硬化炎癥的重要補充策略。
Hongliang He. et al. Design of a Multifunctional Nanozyme for Resolving the Proinflammatory Plaque Microenvironment and Attenuating Atherosclerosis. ACS Nano. 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c01420https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.3c01420
9. ACS Nano：具有定向鍵和受控柔性的柔性膠體分子
膠體分子是模擬真實分子的理想模型系統，可以作為柔性智能材料自下而上自組裝的多功能構建塊。雖然大多數膠體分子都是剛性物體，但膠體接頭的發展使得賦予它們構象靈活性成為可能。然而，它們不受限制的運動范圍并不能捕獲真實分子典型的有限運動和鍵方向性。在這項工作中，萊頓大學Daniela J. Kraft通過將球形顆粒組裝到用互補的表面移動 DNA 功能化的立方體上，創建了具有原位可控運動范圍和鍵方向性的柔性膠體分子。1）通過改變球體與立方體的尺寸比，獲得了具有不同配位數的膠體分子，并發現它們具有高于臨界尺寸比的受限運動范圍。通過理論和模擬，表明粒子形狀與多價鍵一起為立方體表面上的球體運動創造了有效的自由能景觀。2）研究人員量化了立方體表面上球體的限制以及改變面的概率。研究發現溫度可以用作額外的控制參數，以在完全靈活性和受限靈活性之間就地切換。這些具有溫度切換運動范圍的柔性膠體分子可用于研究定向但柔性鍵在確定其自組裝和相行為方面的效果，并可用作微型機器人和智能材料中的結構單元。
Yogesh Shelke, et al, Flexible Colloidal Molecules with Directional Bonds and Controlled Flexibility, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c00751https://doi.org/10.1021/acsnano.3c00751
10. ACS Nano：基于無油墨、無標簽磁體阿基米德的細胞組裝編程
組織工程對控制細胞在特定材料和結構中的分布提出了很高的要求。在3D打印和光刻等以墨水為基礎的生物打印中，細胞與墨水空間定向相關；一種墨水適用的條件很難適用于其他墨水，這增加了其普及化的障礙。基于磁阿基米德效應(MagArch)的策略可以直接調節細胞的運動，而不需要推動墨水。在順磁介質中，細胞由于其與生俱來的抗磁性而被排斥在高磁強區，這與襯底性質無關。然而，由于其精度、復雜性和吞吐量受到磁場分布的限制，Mag-Arch尚未發展成為一種強大的生物打印策略。通過控制介質中順磁性試劑的濃度和磁體之間的間隙，這決定了磁體的細胞排斥范圍，浙江大學醫學院Tanchen Ren，Jian’an Wang，浙江大學Yang Zhu同時創建了100多微米尺度的相同組件，形成具有單個/多個細胞類型的設計圖案(如字母表)。1）Mag-Arch方便地建立了用于細胞遷移和免疫細胞黏附研究的細胞模式模型。作為概念驗證，在有蓋的微流體通道內建立了腫瘤/內皮細胞共培養模型，以模擬在癌癥病理環境中剪切應力下的上皮間充質轉化(EMT)，這為在有限的空間中構建多種類型的細胞提供了一種潛在的解決方案，而不需要任何預修改。2）總體而言， Mag-Arch圖案為細胞的生物制造和生物雜交組裝提供了一種替代策略，其特點是生物材料具有受控的分布和組織，可廣泛應用于組織工程、再生醫學和細胞生物學研究。
Tanchen Ren, et al, Programing Cell Assembly via Ink-Free, LabelFree Magneto-Archimedes Based Strategy, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.2c10704https://doi.org/10.1021/acsnano.2c10704
11. ACS Nano：嵌段共聚物中金屬滲透的可逆形態鎖定
由于嵌段共聚物能夠自組裝成特征尺寸在幾納米及以上的有序納米結構，因此可用于納米制造和圖案轉移。近日，麻省理工學院Caroline A. Ross報道了金屬前驅體的酸性溶液中的金屬滲入到聚苯乙烯-b-P2VP嵌段共聚物的聚2-乙烯基吡啶(P2VP)微區中，減少了隨后的溶劑退火過程中對溶劑蒸汽的吸收，鎖定了自組裝微區的形態。1）隨著金屬前驅體[PtCl4]2?和鹽酸濃度的增加，加入到P2VP中的金屬(這里是鉑)的量增加，達到每吡啶單位0.83鉑原子。然后用KOH+乙二胺四乙酸二鈉(Na2EDTA)絡合溶液滲出金屬，恢復溶劑吸收并解鎖形態。2）金屬滲入和形態鎖定的可逆性在多步退火過程中得到證實，這一點在Fe和Pt中都得到了證實。嵌段共聚物微域形態的可逆鎖定和解鎖通過允許在后續工藝步驟中固定形態來擴展其在納米制造工藝中的用途。
Mingchao Ma, et al, Reversible Morphology Locking via Metal Infiltration in a Block Copolymer, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c00723https://doi.org/10.1021/acsnano.3c00723
12. ACS Nano：一種合成選擇性產生活性氧的流體單原子電極的通用策略
通過N配位工程微調催化金屬中心的幾何和電子結構，為O2的電催化轉化為單重態氧(1O2)提供了有效的設計方案。在這里，東華大學Yanbiao Liu開發了一種通用的配位調制策略來合成用于將O2選擇性電催化活化為1O2的流體單原子電極。1）以單鉻原子體系為例，由于Cr?N4位的微妙工程，電催化氧活化可獲得大于98%的氧選擇性。理論模擬和實驗結果都表明，O2在Cr?N4位上的“端對上”吸附降低了O2的總活化能壘，并促進了Cr?OH鍵的斷裂形成·OHO中間體。2）此外，與間歇式反應器(k=0.019 min?1)相比，層狀電極結構的流過構型(k=0.019 min?1)賦予了對流強化的傳質和更好的電荷傳遞。3）在實際應用中，Cr?N4/Mxene電催化體系對富電子微污染物(如磺胺甲惡唑、雙酚A和磺胺二甲胺)具有很高的選擇性。流體電極的直通式設計實現了與分子微環境的協同作用，從而能夠選擇性地電催化產生氧氣，這可以用于多種方式，包括環境污染的處理。
Limin Jin, et al, A General Strategy to Synthesize Fluidic Single Atom Electrodes for Selective Reactive Oxygen Species Production, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c04521https://doi.org/10.1021/acsnano.3c04521
