1. Science Advances：仿生自組裝膠體集體在水下三維漂流
活躍物質系統具有一系列獨特的行為，包括集體自組裝結構和集體遷移的出現。然而，在沒有墻壁邊界支撐的空間中實現由合成活性物質形成的集體實體使得在不分散的情況下執行三維（3D）運動變得具有挑戰性。受浮游生物遷移機制的啟發，香港中文大學Li Zhang，馬克斯·普朗克智能系統研究所Metin Sitt提出了人工膠體系統中的雙模態驅動策略，即結合磁場和光場。磁場觸發磁性膠體顆粒的自組裝形成膠體集合體，使眾多膠體保持為動態穩定的實體。
本文要點：
1）光場允許膠體集合體通過光熱效應產生對流，使它們能夠利用流體電流進行 3D 漂移。
2）這些集體可以在水下進行 3D 運動，在水-空氣界面之間移動，并在水面上進行受控運動。
該研究提供了設計智能設備和材料的見解，提供了開發能夠在 3D 空間中可控集體運動的合成活性物質的策略。
Mengmeng Sun, et al, Bioinspired self-assembled colloidal collectives drifting in three dimensions underwater, Sci. Adv. 9 (45), eadj4201.
DOI: 10.1126/sciadv.adj4201
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj4201
2. Science Advances：表面活性劑自聚集驅動α-亞油酸鈉異質分布一步合成Janus水凝膠
Janus 粘合水凝膠具有單面粘合特性，在醫療保健領域具有廣闊的應用前景。然而，仍然缺乏合成Janus水凝膠的簡單方法。在這項研究中，華南理工大學Lijuan Zhang引入了一種創新方法，利用一種基本現象來制備 Janus 水凝膠：高濃度表面活性劑在水-空氣界面的自聚集。
本文要點：
1）通過自由基聚合將少量[相對于丙烯酰胺(AM)質量0.8至3.2重量％]的α-亞油酸鈉(LAS)與AM結合，合成了Janus粘性水凝膠。
2）Janus水凝膠表現出顯著的粘合強度和粘合差異，頂面（84 J m?2 ）比底面強21倍，并且具有優異的伸長率。
3）通過化學成分、表面形貌和分子動力學（MD）模擬等綜合實驗，研究人員深入研究了水凝膠異質粘附的機制。
這項研究提出了一種簡單、有效且創新的制備單面粘合水凝膠的方法。
Huowen Chen, et al, One-step synthesis of Janus hydrogel via heterogeneous distribution of sodium α-linoleate driven by surfactant self-aggregation, Sci. Adv. 9 (45), eadj3186.
DOI: 10.1126/sciadv.adj3186
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj3186
3. Science Advances：用于無線表皮生物傳感的單片集成紡織腕帶
允許舒適的表皮接觸的紡織生物電子學在非侵入性生物傳感方面具有巨大的前景。然而，它們的應用受到限制，主要是因為其固有電阻大且電子集成兼容性低。近日，香港理工大學Zijian Zheng，南方科技大學Yuanjing Lin報告了一種集成腕帶，該腕帶由單塊紡織品中的多功能模塊組成，可實現無線表皮生物傳感。
本文要點：
1）織物中的金屬圖案和可靠的互連封裝有助于實現與傳統柔性設備相媲美的優異導電性、機械魯棒性和防水性。
2）此外，維護良好的多孔紡織結構可提供 79 mm s-1 的透氣率和 270 g m?2 day?1 的透濕率，比醫用膠帶高一個數量級以上，從而確保卓越的佩戴舒適度。
3）集成的織物腕帶可在 0.3 至 40 mM 范圍內連續監測汗液鉀，且長期穩定，展示了其在可穿戴健身監測和護理點測試方面的巨大潛力。
Xiaohao Ma, et al, A monolithically integrated in-textile wristband for wireless epidermal biosensing, Sci. Adv. 9 (45), eadj2763.
DOI: 10.1126/sciadv.adj2763
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj2763
4. Science Advances：具有固有控制半導體極性的 P 型和 N 型 InAs 納米晶體
InAs半導體納米晶體(NC)表現出適合下一代電子設備的有趣的電/光電特性。盡管此類器件中需要n型和p型半導體，但InAs NC通常僅表現出n型特性。在這里，西江大學Moon Sung Kang，成均館大學Sohee Jeong，Ji-Sang Park報告了具有受控半導體極性的InAs NC。
本文要點：
1）p型和n型InAs NC都可以由相同的氯化銦和氨基胂前體獲得，但通過使用兩種不同的還原劑，分別用于p型的二乙基鋅和用于n型NC的二異丁基氫化鋁。這是在InAs NC和整個半導體納米晶體系統合成水平上實現半導體極性控制的第一個實例。
2）相應的NC薄膜獲得了相當的空穴(3.3×10?3 cm2/V·s)和電子(3.9×10?3 cm2/V·s)場有效遷移率。遷移率值允許成功制造互補邏輯電路，包括包含基于InAs NC的光圖案化p通道和n通道的NOT、NOR和NAND。
Jong Il Yoon, et al, P- and N-type InAs nanocrystals with innately controlled semiconductor polarity, Sci. Adv. 9 (45), eadj8276.
DOI: 10.1126/sciadv.adj8276
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj8276
5. EES：通過自組裝單層在寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池中實現1.339 V的高開路電壓
嚴重的開路電壓（VOC）損失阻礙了寬帶隙（WBG）鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的性能提高及其在鈣鈦礦基串聯器件中的應用。在此，四川大學Zhao Dewei、廈門大學Tang Weihua開發了一種新型的（4-（5,9-二溴-7H-二苯并[c，g]咔唑-7-基）丁基）膦酸（DCB-BPA）自組裝單層，作為WBG PSCs的空穴選擇層。
本文要點：
1) DCB-BPA促進了WBG鈣鈦礦的后續生長，并改善了界面質量。與基于聚（三芳胺）PTAA的器件相比，由于減少了界面非輻射復合和增強了能級排列，基于DCB-BPA的器件平均VOC從1.18V提高到1.31V。
2) 此外，認證設備提供了高達1.339V的VOC和18.88%的功率轉換效率（PCE）。通過與1.25-eV低帶隙PSC相結合，作者制造出PCE為26.9%的高效全鈣鈦礦串聯太陽能電池，證明了DCB-BPA在串聯器件中的良好應用前景。
Zongjin Yi, et al. Achieving a high open-circuit voltage of 1.339 V in 1.77-eV wide-bandgap perovskite solar cells via self-assembled monolayers. EES 2023
DOI: 10.1039/D3EE02839A
https://doi.org/10.1039/D3EE02839A
6. AEM：用于電催化氮循環的富氧空位金屬氧化物
工農業的發展伴隨著人為失衡的氮循環，威脅著人類健康和生態環境。電催化系統已經成為一種將含氮分子轉化為高附加值化學品的可持續方式。然而，高性能電催化劑的構建仍極具挑戰性。近日，湖南大學Chen Chen、Wang Shuangyin、深圳大學Fu Xianzhu對用于電催化氮循環的富氧空位金屬氧化物進行了綜述研究。
本文要點：
1) 作者系統綜述了電催化氮循環系統中富含氧空位金屬氧化物的最新進展，包括電催化硝酸鹽還原反應、一氧化氮還原反應、氮還原反應、C─N偶聯、尿素氧化反應和氮氧化反應。
2) 首先，作者綜述了氧空位的構建方法和表征方法。然后，從調節電催化劑的電子結構、提高催化劑的導電性、降低能壘、加強中間物種的吸附和活化等方面討論了氧空位對金屬氧化物電催化活性的影響。最后，作者展望了氧空位工程和電催化氮循環的發展方向。
Xiaoxiao Wei, et al. Oxygen Vacancies-Rich Metal Oxide for Electrocatalytic Nitrogen Cycle. Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202303027
https://doi.org/10.1002/aenm.202303027
7. AEM：用于CO2選擇性電還原為多碳化學品的多殼銅催化劑
電催化CO2還原（CO2R）與可再生電力相結合被認為是能源和化學工業可持續轉型的一條有效途徑。然而，多碳（C2+）產物的產率不能令人滿意，從而阻礙了該技術的發展。近日，天津大學Chen Wei、新加坡國立大學Wang Lei報道了一種利用空間限制效應提高CO2R中C2+產物形成產率的策略。
本文要點：
1) 有限元模擬結果表明，增加催化劑中殼層的數量將產生*CO的局部高濃度，并促進C2+產物的形成。受此啟發，作者合成了具有所需中空多殼結構的Cu納米顆粒。CO2還原結果證實，隨著殼層數量的增加，中空多殼層銅催化劑對C2+產物表現出優異的選擇性。
2) 具有4.4殼層的Cu催化劑在900 mA cm?2的電流密度下對C2+實現了超過80%的高選擇性。原位衰減全反射表面增強紅外吸收光譜表明，與商業Cu相比，多殼Cu催化劑表現出增強的*CO覆蓋率和與*CO更強的相互作用。該工作為提高CO2R對增值化學品的選擇性提供一種有效方法。
Yukun Xiao, et al. Multi-Shell Copper Catalysts for Selective Electroreduction of CO2 to Multicarbon Chemicals. Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202302556
https://doi.org/10.1002/aenm.202302556
8. AEM：石墨烯基硫陰極和雙鹽基稀疏溶液電解質實現高性能、安全、長循環壽命鋰硫電池
鋰硫電池（LSB）已成為一種具有成本效益和可持續的解決方案；然而，它們的實際商業化受到一些內在挑戰的阻礙。為了克服這些挑戰，西班牙巴斯克研究與技術聯盟Alexander Santiago報道了高性能2D石墨烯基硫陰極與微溶劑化電解質（SSE）耦合的有效性。
本文要點：
1) 作者發現，摻入雙（氟磺酰基）酰亞胺（LiFSI）鹽調節的環丁砜和基于1，1，2，2-四氟乙基-2，2，3，3-四氟丙醚的SSE能夠形成堅固緊湊的富含氟化鋰的固體電解質界面。這改善了鋰的相容性，在Li||Cu電池中實現了98.8%的高庫侖效率（CE），并實現了薄而致密的鋰沉積。
2) 當與高性能2D石墨烯基硫陰極結合時，其具有共生效應，并產生高放電容量、優異的倍率性能、增強的電池穩定性和廣泛的溫度適用性。此外，該策略的可擴展性通過組裝總容量為93mAh、100次循環后的容量保持率為70%、平均CE為99%的高性能單層電池而得到證明。
Julen Castillo, et al. Graphene-Based Sulfur Cathodes and Dual Salt-Based Sparingly Solvating Electrolytes: A Perfect Marriage for High Performing, Safe, and Long Cycle Life Lithium-Sulfur Prototype Batteries. Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202302378
https://doi.org/10.1002/aenm.202302378
9. AEM：用于高性能鋰氧電池的分層多孔和最小堆疊石墨烯陰極
盡管鋰氧電池因其極高的能量密度而備受關注，但仍迫切需要對實用鋰氧電池的高能量密度陰極進行合理設計和關鍵評估。在此，日本東北大學Yu Wei、Hirotomo Nishihara展示了無粘合劑陰極的多尺度、從埃到毫米的精確可控合成，該陰極含有無邊緣位置的最小堆疊石墨烯。
本文要點：
1) 所獲得的Li–O2電池基于分級多孔陰極，實際質量負載>4.0 mg cm?2，同時表現出優異的比表面積（>30.0 mAh cm?2）、質量（>6300 mAh g?1）和體積（>480 mAh cm–3）容量，以及具有793 Wh kg?1的高能量密度。
2) 原位表征表明，分級孔隙中有一種獨特的放電機制，有助于提高電池性能。該電池在0.1至0.8 mA cm?2的電流密度范圍內具有優異的倍率性能，并在0.4 mA cm?2中具有長周期穩定性。該研究深入了解了下一代碳陰極，不僅可用于實際的Li–O2電池，還可用于其他高能量密度的金屬-空氣電池。
Wei Yu, et al. Hierarchically Porous and Minimally Stacked Graphene Cathodes for High-Performance Lithium–Oxygen Batteries. Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202303055
https://doi.org/10.1002/aenm.202303055
10. Nano Letters：氧化石墨烯對仿生磷酸化響應型離子門體積排斥和潤濕性的調節
通過人工流體系統復制磷酸化響應離子門對于生物分子檢測和細胞通訊研究至關重要。然而，當前控制柵極的方法主要依賴于體積排斥或表面電荷調制。為了克服這一限制并增強離子傳輸的可控性，南京醫科大學Jinlong Li，南京大學Genxi Li將氧化石墨烯（GO）引入納米通道系統，同時調節體積排阻和潤濕性。
本文要點：
1）受(cAMP)依賴性蛋白激酶A(PKA)調節的L型Ca2+通道的啟發，使用肽進行磷酸化，將其保留為納米粘合劑，用GO涂覆納米通道。
2）該涂層增強了空間位阻并降低了潤濕性，形成了堅固的離子傳導屏障，這代表了在非生物納米通道中實現精確離子傳輸調節的重大進步。
3）利用該機制，還制造了一種靈敏的生物傳感器，用于PKA活性檢測和抑制探索。體積排阻和潤濕性的聯合調節為受控納米流體操縱提供了一種有吸引力的策略，在診斷和藥物發現方面具有有前景的生物醫學應用。
Liu Shi, et al, Graphene Oxide-Mediated Regulation of Volume Exclusion and Wettability in Biomimetic Phosphorylation-Responsive Ionic Gates, Nano Lett., 2023
DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c02924
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c02924
11. Nano Letters：用于電催化二氧化碳還原的二維單晶六方鉍納米片的夾層外延生長
二維（2D）鉍預計具有有趣的物理性質，但由于高表面能限制，其制備仍然具有挑戰性。在此，南京大學金鐘教授，Jing Ma報告了一種夾層外延生長策略，用于在銅箔基板和六方氮化硼覆蓋層之間可控制備二維鉍。
本文要點：
1）頂部h-BN層在抑制鉍的結構轉變和補償從鉍到Cu(111)表面的電荷轉移方面起著至關重要的作用。
2）由于 h-BN 層的鈍化作用，鉍納米片在空氣中高達 500 °C 的溫度下表現出優異的熱穩定性。
3）此外，鉍烯納米片在電化學二氧化碳還原反應中表現出高達 96.3% 的甲酸生產效率，這是已知的鉍基電催化劑中最高的法拉第效率之一。
這項研究提供了一種同時合成和保護二維鉍納米片的有前景的方法，該方法可以擴展到其他具有高表面能的二維材料。
Yi Hu, et al, Sandwiched Epitaxy Growth of 2D Single-Crystalline Hexagonal Bismuthene Nanoflakes for Electrocatalytic CO2 Reduction, Nano Lett., 2023
DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c03310
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c03310
