1. Nature Commun.：固體和液體殼對固著液滴的可調封裝
使用液體或固體殼的液滴封裝在微反應器、藥物輸送、結晶和細胞生長應用中具有重要意義。盡管液滴相關技術取得了進展，但在大范圍的液滴尺寸范圍內調整微米級殼厚度仍然是一個重大挑戰。在這項工作中，印度科學研究所Prosenjit Sen報道了使用疏水性膠體顆粒和液體注入表面的毛細管力輔助隱形。1）該技術可在較大范圍內產生均勻的固體和液體殼封裝（5-200 μm 殼厚度，液滴體積跨越四個數量級）。可調液體封裝可將液滴的蒸發率降低多達 200 倍，并且使用壽命具有廣泛的可調性（1.5 小時至 12 天）。2）此外，研究人員建議將該技術用于單晶和細胞/球體培養平臺。刺激響應固體殼表現出具有可調強度和溶解時間的氣密封裝。通史，該技術的可擴展性和多功能性在片上應用中得到了證明。
Lathia, R., Nagpal, S., Modak, C.D. et al. Tunable encapsulation of sessile droplets with solid and liquid shells. Nat Commun 14, 6445 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-41977-1https://doi.org/10.1038/s41467-023-41977-1
2. Nature Commun.：高效、快速響應鈣鈦礦發光二極管有機/無機異質界面的電荷注入工程
先進鈣鈦礦發射器的開發大大提高了鈣鈦礦發光二極管（LED）的性能。然而，鈣鈦礦LED的進一步發展需要理想的器件電性能，而這在很大程度上取決于其界面。在具有傳統p-i-n結構的鈣鈦礦LED中，空穴注入的效率通常低于電子注入，從而導致電荷不平衡。此外，流行的NiOx/聚(9-乙烯基咔唑)空穴注入結構還存在界面粘附力弱、界面陷阱密度高和能級不匹配等問題。在這項工作中，華南理工大學Hin-Lap Yip，Ziming Chen，香港城市大學Xian-Kai Chen在NiOx和聚（9乙烯基咔唑）層之間插入了[2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸的自組裝單層，通過建立穩健的界面，鈍化界面陷阱狀態并調整能級。1）研究人員成功展示了藍色（493nm發射）和綠色（515nm發射）器件，其外部量子效率分別為14.5%和26.0%。2）更重要的是，自組裝單層還通過降低界面電容和電阻而使器件具有更快的響應速度。研究結果為開發更高效、更亮、響應速度快的鈣鈦礦LED鋪平了道路，擴大了其潛在的應用范圍。
Li, Z., Chen, Z., Shi, Z. et al. Charge injection engineering at organic/inorganic heterointerfaces for high-efficiency and fast-response perovskite light-emitting diodes. Nat Commun 14, 6441 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-41929-9https://doi.org/10.1038/s41467-023-41929-9
3. Nature Commun.：利用共振近紅外激光加熱光驅動生物懸浮晶體的成核、生長和圖案化
對晶體成核和生長的時空控制對于了解生物如何組裝高性能的生物礦物具有根本意義，并與功能材料的制造有關。許多方法已經朝著靜態或全局控制發展，然而，同時獲得動態和局部結晶控制仍然具有挑戰性。在這里，阿姆斯特丹大學的Willem L. Noorduin展示了利用近紅外(NIR)激光對由局部加熱的水誘導的逆行(反向)可溶性化合物結晶的時空控制。1）研究人員調制近紅外光強度，以微米級精度啟動、引導和停止碳酸鈣和激光寫入的結晶。2）定制結晶條件克服了固有的隨機結晶行為，并能夠定位球石、方解石和文石的單晶。3）研究人員展示了這些原則的直接延伸到其他生物懸浮化合物，通過模式的鋇，鍶，碳酸鈣，以及硫酸鍶和磷酸鈣。由于許多重要的化合物表現出逆行溶解行為，近紅外誘導加熱可以實現精確時空控制的光控結晶。
Bistervels, M.H., Antalicz, B., Kamp, M. et al. Light-driven nucleation, growth, and patterning of biorelevant crystals using resonant near-infrared laser heating. Nat Commun 14, 6350 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-42126-4https://doi.org/10.1038/s41467-023-42126-4
4. Nature Commun.：二氧化硅包裹等離激元熱源驅動下納米粒子的光熱膠體合成
利用光子來驅動化學反應已經成為一個日益重要的化學領域。等離激元材料可以有效地將可見光和紅外光轉化為熱，從而為納米顆粒的成核和生長提供必要的能量。此外，結晶納米顆粒的形成還沒有包括在等離子體光熱過程的廣泛清單中。在這里，本-古里安大學Yossi Weizmann建立了一種光輔助膠體合成氧化鐵、銀和鈀納米顆粒的方法，利用二氧化硅包裹的金雙錐體作為等離激元熱源。1）工作表明，等離激元納米粒子產生的二氧化硅表面化學和局域熱熱點在形成機制中起著至關重要的作用，使成核和生長的溫度比傳統加熱低得多。2）此外，光熱方法被擴展到各向異性幾何結構，并可以應用于獲得以其他方式無法獲得的復雜組件。這項研究通過等離激元效應在溶液中實現了光熱加熱納米顆粒的合成，并展示了這種方法的潛力。
Biswas, A., Lemcoff, N., Shelonchik, O. et al. Photothermally heated colloidal synthesis of nanoparticles driven by silica-encapsulated plasmonic heat sources. Nat Commun 14, 6355 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-42167-9https://doi.org/10.1038/s41467-023-42167-9
5. JACS：人工光合總反應分子連接共價有機框架中氧化還原單元的調制連接模式
氧化還原單元的組件、空間取向或連接模式的精確調節對于深入了解高效的人工光合整體反應至關重要，但對于異質結光催化劑來說仍然很難實現。在這里，東南大學Zengmei Wang，華南師范大學Yifa Chen，蘭亞乾開發了一系列用于人工光合作用整體反應的氧化還原分子連接共價有機框架（COF）（M-TTCOF-Zn，M = Bi、Tri和Tetra）。1）TAPP-Zn 和多齒 TTF 之間的共價連接賦予了水光氧化（多齒TTF）和 CO2 光還原（TAPP-Zn）中心之間的各種連接模式，可以作為研究氧化還原中心之間可能的相互作用的所需平臺。2）值得注意的是，Bi-TTCOF-Zn表現出11.56 μmol g?1 h?1的高CO生成率（選擇性，~100%），分別比Tri-TTCOF-Zn和Tetra-TTCOF-Zn高2倍和6倍以上。3）理論計算表明，Bi-TTCOF-Zn比Tri-TTCOF-Zn和Tetra-TTCOF-Zn具有更均勻的能級軌道分布、更快的電荷轉移和更強的*OH吸附/穩定能力。
Qi Li, et al, Modulated Connection Modes of Redox Units in Molecular Junction Covalent Organic Frameworks for Artificial Photosynthetic Overall Reaction, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c07471https://doi.org/10.1021/jacs.3c07471
6. JACS：陽離子交換 ZnS?Cu1.8S 異質結構納米棒中的熱誘導域遷移和界面重構
部分陽離子交換反應可用于合理設計和合成異質結構納米粒子，這些納米粒子是光催化、納米光子學、熱電學和醫學應用的有用靶標。這種反應引入了顆粒內框架，該框架定義了異質結構納米顆粒內不同材料的空間排列，以及它們界面的方向和位置。在這里，賓夕法尼亞州立大學Raymond E. Schaak報道了當加熱到與其合成和應用相關的溫度時，異質結構ZnS?Cu1.8S納米棒的ZnS區域和Cu1.8S/ZnS界面會發生遷移和重組。1）研究人員首先使用部分陽離子交換反應來合成七個不同樣品的庫，其中包含嵌入Cu1.8S納米棒中的各種ZnS斑塊、條帶和尖端。在溶液或空氣中退火后，異位TEM分析顯示，ZnS域根據其尺寸和位置以不同方式遷移。2）研究人員使用差示掃描量熱法，將ZnS遷移的閾值溫度與Cu1.8S的超離子轉變溫度相關聯，這有助于在整個納米棒中快速擴散。然后，使用原位熱TEM研究單個ZnS?Cu1.8S納米棒在加熱時的演化。研究人員發現，ZnS域遷移是通過成熟過程發生的，該成熟過程最大限度地減少具有較高能量界面的小斑塊，有利于具有較低能量界面的較大能帶和尖端，以及通過重組較高能量的Cu1.8S/ZnS界面。3）值得注意的是，含有多個ZnS片的Cu1.8S納米棒熱轉變為具有ZnS尖端和/或中心帶的ZnS?Cu1.8S異質結構納米棒，這為這些常見觀察到的產物在合成過程中如何形成提供了機制見解。
Haley L. Young, et al, Thermally Induced Domain Migration and Interfacial Restructuring in Cation Exchanged ZnS?Cu1.8S Heterostructured Nanorods, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c08765https://doi.org/10.1021/jacs.3c08765
7. JACS：使用柔性有機籠鉸鏈構建的軟氫鍵有機框架
軟多孔晶體結合了靈活性和孔隙率，使它們能夠在結構上響應外部物理和化學環境。然而，在柔性和足夠的孔隙剛性之間取得適當的平衡具有挑戰性，特別是對于通過弱分子間相互作用形成的分子晶體。在這里，利物浦大學Andrew I. Cooper，Marc A. Little報道了一種靈活的氧橋棱柱有機籠分子，Cage-6-COOH，它具有三個支柱，在固態下表現出“鉸鏈狀”旋轉運動。1）Cage-6-COOH可以形成一系列氫鍵有機框架（HOF），其中“鉸鏈”可以容納相鄰單元之間顯著的67 °二面角范圍。這源于HOF中非共價氫鍵基序的靈活性以及氧連接籠鉸鏈本身的分子靈活性。2）Cage-6-COOH的結構范圍包括兩種拓撲復雜的互穿HOF：CageHOF-2α和CageHOF-2β。CageHOF-2α是無孔的，而CageHOF-2β具有永久孔隙，表面積為458 m2 g?1。3）Cage-6-COOH的靈活性使得該分子能夠在溫和條件下，分別使用乙腈或乙醇蒸汽，從低結晶度固體快速轉變為兩種結晶互穿HOF：CageHOF-2α和CageHOF-2β。這種自我修復行為是選擇性的，CageHOF-2β結構表現出結構記憶行為。
Qiang Zhu, et al, Soft Hydrogen-Bonded Organic Frameworks Constructed Using a Flexible Organic Cage Hinge, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c09246https://doi.org/10.1021/jacs.3c09246
8. EES：具有超低納米填料負載量的多層納米復合材料表現出優異的電容儲能性能
通過設計多層聚合物納米復合材料可以增強介電聚合物的電容儲能性能，而納米復合材料通常包括具有高負載填料（>10 vol.%）的極化層和具有低填料負載(≤5 vol.%）的擊穿強度（Eb）層。然而，多層納米復合材料中的高填料負載量通常會使擊穿強度和機械性能變差，并使膜加工復雜化。因此，在具有低納米填料負載的層狀復合材料中平衡極化和擊穿強度是一個巨大的挑戰。在此，寧波大學Pan Zhongbin、同濟大學Wang Peng、賓夕法尼亞州立大學Wang Qing提出了具有超低納米填料負載量的多層聚合物納米復合材料。1) 新設計的多層納米復合材料的放電能量密度顯著提高，即達到25.1J/cm3，充放電效率高達93.8%。作者研究了多層復合膜的結構和組成對介電性能和電容性能的影響。2) 此外，作者進行了有限元模擬，以進一步了解具有超低納米填料負載的多層復合膜的擊穿過程。該工作為開發用于高能量密度電容器的可擴展層狀聚合物復合電介質開辟了新途徑。
Cheng Yu, et al. Multilayer nanocomposites with ultralow loadings of nanofillers exhibiting superb capacitive energy storage performance. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE02313C
9. EES：可再充電鋅-空氣電池中具有優異氧還原活性的PdAu合金的結構調控
雖然合金化提高了催化性能，但由于元素的貢獻，導致其結構控制仍極具挑戰性。在這里，中國科學技術大學Xu Wenjie、He Qun、宋禮研究了PdxAuy合金的結構差異，以了解它們對氧還原反應活性的影響。1) 作者通過光譜和理論分析揭示了合金化引起的系綜和配體效應。由于系綜效應，在用Au稀釋時，相鄰的活性Pd位點變成了非活性的孤立Pd位點。隨著Au比例的增加，由于配體效應的電荷雜化，Pd的d帶逐漸被填充。2) 優化的配位和電子結構導致PdxAuy催化劑中氧還原的能壘降低和反應動力學的增加。其中Pd55Au45催化劑在0.9V下具有962.59AgPd-1的質量活性，這大約是商業20wt%Pt/C的15倍。此外，采用Pd55Au45陰極的鋅-空氣電池具有高比容量和2000小時的穩定性。
Qiao Sicong, et al. Regulating and identifying structures of PdAu alloys with splendid oxygen reduction activity for rechargeable Zinc-air batteries. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE02719H
10. EES：鋱誘導的鈷價帶變窄促進電催化氧還原
在電催化氧還原反應（ORR）中，稀土（RE）基材料在能源轉換技術中極具應用前景。然而，對RE在增強ORR中的催化作用的系統理解仍然有限。在此，南京師范大學Fu Gengtao、Wang Yu、福州大學Lu Xuefeng開發了一種新型的RE基催化劑，該催化劑由原子Co與Tb2O3偶聯組成(Co@Tb2O3)。1) Co@Tb2O3具有優異的ORR活性，起始電位和半波電位分別為1.02 V和0.85 V，這優于Pt/C催化劑。X射線光電發射光譜顯示了Co 2p和Tb 3d/4d的結合能和半峰寬的電位依賴性位移，證明了ORR過程中氧中間體的成功覆蓋和轉化。2) 理論計算表明，Co@Tb2O3通過Co3d-O2p-Tb4f的梯度軌道耦合賦予Co3d一個合適的能帶結構，從而使Co位點與氧中間體之間的相互作用呈現σ/π鍵混合型，進而打破了*OOH和*OH的比例關系，使其更接近最佳條件。
Xuan Wang, et al. Terbium-induced cobalt valence-band narrowing boosts electrocatalytic oxygen reduction. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE02503A
11. Angew：CO結合能作為電催化還原CO2描述符的不足
CO結合能能夠作為設計電催化還原CO2催化劑的描述符，但是因為缺少合適的方法用于明確CO結合能，目前還沒有實驗驗證CO結合能是一種描述符。有鑒于此，北京大學徐冰君等研究摻雜和非摻雜的Cu氧化物催化劑的CO吸附焓（ΔHCO），首次建立了ΔHCO與C2+法拉第效率之間的關系。1）研究發現，相同水熱反應條件制備的Cu氧化物催化劑生成C2+的法拉第效率與ΔHCO之間的關系遵循火山形變化規律，但是當考慮各種催化劑時，這種變化規律不明顯。2）研究發現除了CO吸附能之外，CO2轉化為CO以及還原CO的Cu位點相對密度同樣是一個關鍵性的描述符。
Wenqiang Gao, et al, CO Binding Energy is an Incomplete Descriptor of Cu‐Based Catalysts for the Electrochemical CO2 Reduction Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2023DOI: 10.1002/anie.202313798https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202313798
12. ACS Nano：NIR-II驅動的花粉微型馬達用于治療炎癥性腸病
炎癥性腸病(IBD)是一種具有高發病率的常見性腸病，能夠產生嚴重的后果。目前，IBD研究領域正嘗試開發能夠有效緩解IBD的遞送系統。有鑒于此，東南大學趙遠錦教授構建了一種NIR-II激活的花粉源微馬達(PDMM)，并將其作為一種高效遞送系統以治療炎癥性腸病。1）PDMMs是花粉顆粒，其一半被金(Au)層所覆蓋。在NIR-II照射下，PDMMs周圍會產生不對稱的熱梯度，從而形成熱泳動力，驅動PDMMs的自發移動。研究發現，花粉顆粒固有的多刺和中空結構能夠分別賦予PDMMs出色的粘附能力和遞送藥物性能。2）基于這些特征，實驗證明了PDMMs可以在NIR-II光照射下在體內自發移動，并粘附于周圍組織以實現藥物遞送。實驗結果表明，負載地塞米松的PDMMs能夠對IBD表現出良好的治療效果。綜上所述，基于PDMMs的遞送系統在胃腸道疾病的臨床給藥應用等方面具有重要潛力。
Lijun Cai. et al. Near-Infrared-II-Driven Pollen Micromotors for Inflammatory Bowel Disease Treatment. ACS Nano. 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c05143https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c05143
