1. Science Advances：電化學(xué)微流控裝置中碳納米管的電場輔助陰離子π催化
由于通用催化、涌現(xiàn)特性和可編程設(shè)備的前景，控制與外部電場反應(yīng)期間電荷遷移的愿景很有吸引力。在這里，日內(nèi)瓦大學(xué)Stefan Matile通過陰離子-π催化來探索這個想法，即芳香族表面陰離子過渡態(tài)的穩(wěn)定。1）通過芳香族體系的極化來活化催化劑是最有效的。這種極化是由電場引起的。2）研究人員使用電化學(xué)微流體反應(yīng)器來極化多壁碳納米管作為陰離子π催化劑顯得至關(guān)重要。這些反應(yīng)器可以在足夠低的電壓下提供高場，以防止電子轉(zhuǎn)移，提供有意義的有效催化劑/底物比率，并避免額外電解質(zhì)的干擾。3）在這些條件下，芘界面環(huán)氧化物開醚環(huán)化的速率在正電壓下與電壓呈線性相關(guān)，在負(fù)電壓下可忽略不計。雖然電微流體被設(shè)想用于氧化還原化學(xué)，但研究結(jié)果表明，它們在超分子有機(jī)催化中的應(yīng)用具有在最廣泛意義上使有機(jī)合成非共價帶電的潛力。
M. ángeles Gutiérrez López, et al, Electric field–assisted anion-π catalysis on carbon nanotubes in electrochemical microfluidic devices, Sci. Adv. 9 (41), eadj5502.DOI: 10.1126/sciadv.adj5502https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj5502
2. Science Advances：納米層狀高熵合金的理想塑性和形狀記憶
了解元素成分、納米片層微觀結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能之間的關(guān)系可以實現(xiàn)高熵合金 (HEA) 的合理設(shè)計。在這里，新加坡科技研究局Yong-Wei Zhang，香港大學(xué)David J. Srolovitz，田納西大學(xué)Peter K. Liaw構(gòu)建了具有交替的高鋁濃度層和低鋁濃度層的納米層狀 AlxCoCuFeNi HEA，并結(jié)合分子動力學(xué)模擬和密度泛函理論計算來探索其機(jī)械性能。1）研究結(jié)果表明，具有納米層狀結(jié)構(gòu)的 HEA 在單軸拉伸載荷下表現(xiàn)出理想的塑性行為，這是在均質(zhì) HEA 中未觀察到的特征。2）這種顯著的理想塑性歸因于高鋁濃度層中與位錯成核和傳播相結(jié)合的相變的獨特變形機(jī)制以及低鋁濃度層的限制和滑移阻擋效應(yīng)。3）出乎意料的是，這種理想的塑性在卸載時是完全可逆的，從而產(chǎn)生顯著的形狀記憶效應(yīng)。研究工作強(qiáng)調(diào)了納米層狀結(jié)構(gòu)在控制 HEA 機(jī)械和功能特性方面的重要性，并為功能和結(jié)構(gòu)應(yīng)用的 HEA 設(shè)計提供了一條令人著迷的途徑。
Shuai Chen, et al, Ideal plasticity and shape memory of nanolamellar high-entropy alloys, Sci. Adv. 9 (41), eadi5817.DOI: 10.1126/sciadv.adi5817https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi5817
3. Science Advances：納米纖維嵌入仿生強(qiáng)濕摩擦表面
堅固且可逆的濕式附件對于醫(yī)學(xué)工程和可穿戴電子產(chǎn)品非常重要。雖然界面納米厚液橋的超強(qiáng)毛細(xì)作用產(chǎn)生了樹蛙強(qiáng)大的濕摩擦力，但其不穩(wěn)定的納米液體特性對進(jìn)一步增強(qiáng)濕摩擦力提出了挑戰(zhàn)。在這里，北京航空航天大學(xué)Huawei Chen報道了在中國蟋蟀身上發(fā)現(xiàn)了獨特的分層微納米纖維柱，其表現(xiàn)出強(qiáng)大的濕摩擦力，比樹蛙的大塊柱高約 3.8 倍。1）通過引入覆蓋薄膜的納米纖維柱陣列（NFPF），與塊體柱相比，柱的分離位置從后側(cè)切換到前側(cè)，表明界面接觸應(yīng)力從壓縮轉(zhuǎn)移到拉伸。這大大降低了界面分離應(yīng)力，形成更穩(wěn)定、更大的納米液體橋。2）具有界面液體自分裂和接觸應(yīng)力的 NFPF 陣列進(jìn)一步保護(hù)了這種界面應(yīng)力轉(zhuǎn)移，以確保約 1.9 倍的摩擦增強(qiáng)。3）最后，研究人員建立了理論，并驗證了可穿戴電子產(chǎn)品的應(yīng)用。
Yurun Guo, et al, Nanofiber embedded bioinspired strong wet friction surface, Sci. Adv. 9 (41), eadi4843.DOI: 10.1126/sciadv.adi4843https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi4843
4. Nature Commun.：用于長壽命鈉金屬電池的硅酸鈉釤固體電解質(zhì)的電化學(xué)誘導(dǎo)結(jié)晶-非晶化轉(zhuǎn)變
利用具有高離子電導(dǎo)率、良好界面相容性以及與電極共形接觸的固體電解質(zhì)（SE）材料對于固態(tài)鈉金屬電池（SSB）至關(guān)重要。在這里，吉林大學(xué)Fei Du，Shiyu Yao，北京高壓科學(xué)研究中心Mingxue Tang，劍橋大學(xué)Ziheng Lu報道了一種結(jié)晶Na5SmSi4O12 SE，其具有2.9×10?3 S cm?1的高室溫離子電導(dǎo)率和0.15 eV的低活化能。1）研究人員采用Na5SmSi4O12的全固態(tài)對稱電池在0.15 mAh cm?2電流下具有超過800小時的出色循環(huán)壽命，并且具有1.4 mA cm?2的高臨界電流密度。2）如此優(yōu)異的電化學(xué)性能歸因于在鈉的重復(fù)沉積和剝離過程中電化學(xué)誘導(dǎo)的原位結(jié)晶到非晶（CTA）轉(zhuǎn)變從界面?zhèn)鞑サ奖倔w，從而導(dǎo)致更快的離子傳輸和優(yōu)異的界面性能。3）令人印象深刻的是，Na|Na5SmSi4O12|Na3V2(PO4)3鈉金屬電池在4000次循環(huán)（6個月）內(nèi)實現(xiàn)了卓越的循環(huán)性能，且沒有容量損失。這些結(jié)果不僅表明Na5SmSi4O12是一種有前途的SE，而且還強(qiáng)調(diào)了CTA轉(zhuǎn)變作為實現(xiàn)持久SSB的有前途機(jī)制的潛力。
Sun, G., Lou, C., Yi, B. et al. Electrochemically induced crystalline-to-amorphization transformation in sodium samarium silicate solid electrolyte for long-lasting sodium metal batteries. Nat Commun 14, 6501 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-42308-0https://doi.org/10.1038/s41467-023-42308-0
5. Nature Commun.：通過加熱升級回收魚鱗用于隱寫術(shù)和羅丹明 B 吸附應(yīng)用
隨著人口的增加和資源的有限，提高可持續(xù)性的一個潛在途徑是增加廢物材料的再利用。通過重新審視廢物，可以在以前探索的材料中發(fā)現(xiàn)有趣的特性和多功能性。盡管對生物相容性魚鱗進(jìn)行了多年的研究，但對這種豐富廢料的熒光特性的研究仍然有限。近日，新加坡國立大學(xué)Chorng Haur Sow，Sharon Xiaodai Lim報道了膠原蛋白的受控變性和缺陷的引入可以作為一種手段來改變這些魚鱗廢物的熒光特性，同時為污染物去除提供更多的吸附位點。1）研究人員將多功能魚鱗轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊坏碾[寫材料，用于在宏觀和微觀水平上傳輸文本和圖像，并在短時間內(nèi)（10 分鐘）有效去除羅丹明 B 污染物（去除 91%）。研究工作讓我們得以一睹天然材料中工程缺陷誘導(dǎo)熒光的領(lǐng)域，并具有作為生物相容性熒光探針的潛力，同時鼓勵在其他被忽視的廢物資源中建立多維適用性。
Sow, M.M.G., Zhang, Z., Sow, C.H. et al. Upcycling fish scales through heating for steganography and Rhodamine B adsorption application. Nat Commun 14, 6508 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-42080-1https://doi.org/10.1038/s41467-023-42080-1
6. Nature Commun.：用于壓電元件的快速、多功能靜電圓盤微印刷
納米顆粒、薄膜和圖案是三種關(guān)鍵的壓電元件，在傳感、驅(qū)動、催化和能量收集領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。這些功能元件的高生產(chǎn)率和大面積制造仍然是一個重大挑戰(zhàn)，更不用說控制它們在各種基板上的結(jié)構(gòu)和特征尺寸。在這里，香港科技大學(xué)Zhengbao Yang報道了一種快速且多功能的靜電圓盤微印刷，通過觸發(fā)油墨的液-氣界面的不穩(wěn)定性來實現(xiàn)。1）印刷工藝可以制造鋯鈦酸鉛獨立式納米顆粒、薄膜和微圖案。所制造的鋯鈦酸鉛薄膜表現(xiàn)出560pmV?1的高壓應(yīng)變常數(shù)，比現(xiàn)有技術(shù)高一到兩倍。2）多路尖端噴射模式和大的逐層沉積面積可以轉(zhuǎn)化為高達(dá)109 μm3 s?1的沉積速度，比當(dāng)前技術(shù)快一個數(shù)量級。3）打印多樣化的功能材料，從介電陶瓷和金屬納米顆粒的懸浮液，到絕緣聚合物，再到生物分子的溶液，展示了靜電圓盤微印刷在電子、生物技術(shù)等領(lǐng)域的巨大潛力。
Li, X., Zhang, Z., Peng, Z. et al. Fast and versatile electrostatic disc microprinting for piezoelectric elements. Nat Commun 14, 6488 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-42159-9https://doi.org/10.1038/s41467-023-42159-9
7. Angew：含有具有電子陷阱活性的分離 π-共軛單元的聚合物光催化劑可有效地自然光驅(qū)動的細(xì)菌滅活
開發(fā)高效、不含金屬的自然光下細(xì)菌滅活光催化劑是光催化抗菌領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)。在這里，清華大學(xué)朱永法教授，江蘇大學(xué)Weidong Shi，大阪醫(yī)科大學(xué)Ming Chen發(fā)展了一種酸化溶劑-熱法，將一個非共軛乙二胺鏈段插入到3，4，9，10-二茂鐵的共軛平面上，生成了含有分離的π共軛單元的光催化劑(EDAPTCDA)。1）在自然光下，EDA-PTCDA對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的殺滅率分別為99.9%(60min和45min)，是自然光抗菌報道中最高的。2）表面電位和激發(fā)電荷密度的差異證實了EDAPTCDA非共軛片段的內(nèi)置電子陷阱效應(yīng)的可能性，從而形成了高度活躍的EDA-PTDA/細(xì)菌界面。3）此外，EDA-PTCDA對正常組織細(xì)胞的毒性和損傷可以忽略不計。該催化劑為自然光條件下的光催化抗菌提供了新的契機(jī)。
Xiaojie Wu, et al, Polymer Photocatalysts Containing Segregated π-Conjugation Units with Electron-Trap Activity for Efficient Natural-light-driven Bacterial Inactivation, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202313787DOI: 10.1002/anie.202313787https://doi.org/10.1002/anie.202313787
8. Angew：愈創(chuàng)木酚作為有機(jī)超氧化物歧化酶模擬物用于抗老化釕基富鋰層狀氧化物正極
使用氧氧化還原和過渡金屬氧化還原的高容量富鋰層狀氧化物由于在氧氧化還原過程中晶格氧從其結(jié)構(gòu)中逃逸以及隨后的電解質(zhì)被活性氧物質(zhì)分解而遭受結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的困擾。在此，蔚山國立科技大學(xué)Hyun-Kon Song，Hyun-Wook Lee，韓國電子技術(shù)研究所Chihyun Hwang通過使用有機(jī)超氧化物歧化酶模擬物作為均質(zhì)電解質(zhì)添加劑，拯救了基于 4d 過渡金屬的富鋰層狀氧化物。1）愈創(chuàng)木酚在其甲氧基和羥基的部分負(fù)氧上吸收超氧化鋰后，通過歧化或歧化將兩個超氧化物分子轉(zhuǎn)化為過氧化物和分子氧，從而清除超氧自由基。2）此外，愈創(chuàng)木酚分解形成薄而穩(wěn)定的陰極電解質(zhì)界面（CEI）層，賦予陰極界面穩(wěn)定性。
Jeongin Lee, et al, Guaiacol as an Organic Superoxide Dismutase Mimics for Antiageing a Ru-based Li-rich Layered Oxide Cathode, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202312928DOI: 10.1002/anie.202312928https://doi.org/10.1002/anie.202312928
9. Angew：Se空穴Ag摻雜InSe電催化還原CO2制備乙醇
通過電催化還原CO2的方式將CO2轉(zhuǎn)化為乙醇受到人們的廣泛關(guān)注，但是電催化還原CO2常用的Cu催化劑通常難以在大電流密度維持制備乙醇。有鑒于此，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)熊宇杰、安徽師范大學(xué)盛天、吳正翠等報道通過修飾Se空穴的Ag+摻雜InSe納米片使用膜電解槽進(jìn)行電催化還原CO2。1）基于實驗表征和理論計算，發(fā)現(xiàn)Ag+摻雜能夠調(diào)控InSe的電子結(jié)構(gòu)，并且形成多種催化活性位點，實現(xiàn)了生成關(guān)鍵中間體物種，以及通過中間體轉(zhuǎn)化為乙醇。這種催化劑能夠在膜電解槽和大電流密度進(jìn)行電催化，催化劑通過Ag向Se電子轉(zhuǎn)移的方式穩(wěn)定In2+。2）將CO2電化學(xué)還原與OER反應(yīng)耦合，在3.0 V工作的膜電解槽器件的乙醇法拉第效率達(dá)到68.7 %，乙醇的部分電流密度達(dá)到186.6 mA cm-2，電化學(xué)器件整體制備乙醇的能量效率達(dá)到26.1 %。這項工作有助于設(shè)計催化劑從而在大電流密度電催化還原CO2制備乙醇。
Xiangyu Wang, et al, Ag+‐Doped InSe Nanosheets for Membrane Electrode Assembly Electrolyzer toward Large‐Current Electroreduction of CO2 to Ethanol, Angew. Chem. Int. Ed. 2023DOI: 10.1002/anie.202313646https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202313646
10. AEM：離子液體改性乙醚電解質(zhì)提高高壓鋰金屬電池快速充電能力
鑒于與鋰金屬陽極的高度兼容性，乙醚電解質(zhì)已在鋰金屬電池中得到了廣泛應(yīng)用。不幸的是，它們在高壓鋰金屬電池中的應(yīng)用受到了有限電化學(xué)窗口的阻礙。在本研究中，通過形成富含陰離子的溶劑化鞘，復(fù)旦大學(xué)王永剛、波士頓學(xué)院Junwei Lucas Bao、昆明理工大學(xué)Zeng Xiaoyuan、Yuan Shouyi開發(fā)了用于具有侵蝕性高壓陰極的鋰金屬電池的在N-甲基-N-丙基哌啶雙（三氟甲磺酰基）酰亞胺（PP13TFSI）：二甲醚（DME）（"font-family: 微軟雅黑, sans-serif; border: 1pt none windowtext; padding: 0cm; font-weight: normal;">）混合物中含有1M雙（氟磺酰基）亞胺鋰（FSI）和0.3M LiNO3的稀釋醚電解質(zhì)（Li鹽濃度<1.5m）。1) 與高濃度電解質(zhì)相比，該設(shè)計通過添加離子液體促進(jìn)了陰離子富集溶劑化鞘的形成。進(jìn)一步的理論計算表明，第一溶劑化鞘中FSI?和NO3?陰離子的存在削弱了DME溶劑的去溶劑化能量，表明在電極界面處有更快的去溶劑過程。2) 因此，所設(shè)計的電解質(zhì)能夠使Li||LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（NCM811）全電池在10 C的高速率下長期循環(huán)超過1000次。此外，即使在有限負(fù)容量與正容量（N/P）比為1的情況下，它也能在5 C的高速下實現(xiàn)100次循環(huán)的長循環(huán)壽命。
Kai Ding, et al. Boosting Fast-Charging Capability of High-Voltage Li Metal Batteries with Ionic Liquid Modified Ethereal Electrolyte. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202302443https://doi.org/10.1002/aenm.202302443
11. Nano Letters：KI 輔助形成用于高性能鉀離子電池正極的紡錘狀普魯士白納米顆粒
普魯士白（PW）由于其低成本和高理論容量而被認(rèn)為是一種有前途的鉀離子電池（KIB）正極材料。然而，PW的高含水量和結(jié)構(gòu)缺陷以及嚴(yán)格的合成條件導(dǎo)致其循環(huán)性能不理想、比容量低，阻礙了其實際應(yīng)用。近日，俄勒岡州立大學(xué)紀(jì)秀磊，南京師范大學(xué)Xiaosi Zhou在不提供惰性氣氛的情況下，以MIL-88B(Fe)為自模板，KI為還原劑，成功制備了高K含量的紡錘狀PW。1）結(jié)構(gòu)中高鉀含量、低空位和含水量保證了顯著的比容量和穩(wěn)定的循環(huán)性能。此外，紡錘狀分級多孔結(jié)構(gòu)的構(gòu)建可以顯著加速鉀離子的傳輸，從而大大提高倍率性能。2）合成的紡錘狀PW正極具有優(yōu)異的可逆容量（124.2 mAh g?1）、相當(dāng)大的工作電壓（3.32 V）、出色的倍率性能（500 mA g?1 時為82.7 mAh g?1）和出色的循環(huán)性能性能（500 次循環(huán)后容量保持率為 89.2%）。當(dāng)用商業(yè)石墨構(gòu)建全電池時，它提供了 216.7 Wh kg?1 的高比能，進(jìn)一步證明了 KIB 在實際應(yīng)用中的巨大潛力。
An Li, et al, KI-Assisted Formation of Spindle-like Prussian White Nanoparticles for High-Performance Potassium-Ion Battery Cathodes, Nano Lett., 2023DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c03558https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c03558
12. ACS Nano：具有抗腫瘤活性的單分散AuCuPt合金納米酶的設(shè)計和機(jī)制研究
消除腫瘤的自適應(yīng)性氧化還原演變有望能夠改善治療效果。有鑒于此，中國科學(xué)院長春應(yīng)化所林君研究員、哈爾濱工程大學(xué)楊飄萍教授和蓋世麗教授設(shè)計了一種三金屬合金納米酶AuCuPt-PpIX（ACPP），可以模擬多達(dá)5種天然酶的活性，包括葡萄糖氧化酶(GOD)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)和谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)。1）基于這些模擬酶特性，實驗構(gòu)建的ACPP納米酶不僅可以通過一系列的酶級聯(lián)反應(yīng)破壞腫瘤中已建立的氧化還原穩(wěn)態(tài)，而且可以實現(xiàn)相關(guān)酶底物的循環(huán)再生。研究者也通過密度泛函理論(DFT)計算上解釋了多金屬摻雜的協(xié)同作用和酶催化機(jī)制。研究表明，Cu和Pt位點的摻雜有利于反應(yīng)物分子的吸附、活化和解離，而Au位點的摻雜則有利于反應(yīng)物分子的解吸，進(jìn)而能夠通過協(xié)同作用顯著提高催化效率。2）此外，ACPP納米酶還可以通過誘導(dǎo)脂質(zhì)過氧化(LPO)和抑制GPX4活性來改善原卟啉(PpIX)介導(dǎo)的聲動力治療(SDT)的效果，從而實現(xiàn)多模態(tài)協(xié)同治療。綜上所述，該研究能夠為利用多金屬合金納米酶治療具有自適應(yīng)特性的腫瘤細(xì)胞提供一個典型的范例。
Jing Liu. et al. Design and Mechanism Insight of Monodispersed AuCuPt Alloy Nanozyme with Antitumor Activity. ACS Nano. 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c06833https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c06833
