1. Nature Materials：扭曲雙層石墨烯上單層半導體中動態可調諧莫爾激子里德堡態
莫爾激子是二維半導體中的出射光學激發。盡管人們已經觀察到這些激發，但具有動態可調莫爾勢以調整其特性的系統尚未實現。近日，華盛頓大學Xu Xiaodong、香港大學Yao Wang在單層WSe2中實現了一個連續可調的莫爾電位，這是由于它在魔角附近接近扭曲的雙層石墨烯（TBG）。1) 通過調節局部電荷密度，TBG提供了一種空間變化和動態可調的介電超晶格，并且其可用于調制單層WSe2的激子波函數。作者觀察到，由于亮和暗里德堡態之間的激子波函數雜化，在摻雜TBG后，出現的莫爾激子里德堡分支具有增加的能量分裂。2) 此外，涌現的里德堡態可以在魔角上探測到TBG中的強相關態。該研究為工程莫爾激子和TBG中具有小間隙電子態的光學可及性提供了一個新平臺。
Minhao He, et al. Dynamically tunable moiré exciton Rydberg states in a monolayer semiconductor on twisted bilayer graphene. Nature Materials 2024DOI: 10.1038/s41563-023-01713-yhttps://doi.org/10.1038/s41563-023-01713-y
2. Nature Commun.：二維銅有機框架中層間堆積的可逆調節，以調節孔隙率和光催化活性
二維共價有機骨架（2D COF）的性能，包括孔隙率、催化活性以及電子和光學性能，很大程度上受到其層間堆疊結構的影響。然而，對其層間堆疊模式的精確控制，尤其是以可逆方式，是一個長期且具有挑戰性的追求。在這里，暨南大學李丹，Guo-Hong Ning制備了三種2D銅有機框架，即JNM-n（n = 7、8和9）。1）有趣的是，重疊式AA堆疊（即JNM-7-AA和JNM-8-AA）和交錯式ABC堆疊（即JNM-7-ABC和JNM-8-ABC）之間的可逆層間滑動可以通過環境刺激來實現，賦予脂肪酶可逆的封裝和釋放。2）重要的是，與ABC堆疊同構結構相比，JNM-7-AA和JNM-8-AA表現出更寬的光吸收范圍、更高的電荷分離效率以及更高的光催化活性，可以將O2敏化為1O2和O2??。因此，與 JNM-8-ABC 和其他報道的均相和非均相催化劑相比，JNM-8-AA 顯著增強了氧化交叉偶聯反應的光催化活性。
You, PY., Mo, KM., Wang, YM. et al. Reversible modulation of interlayer stacking in 2D copper-organic frameworks for tailoring porosity and photocatalytic activity. Nat Commun 15, 194 (2024).DOI：10.1038/s41467-023-44552-whttps://doi.org/10.1038/s41467-023-44552-w
3. Nature Commun.：利用酶驅動的機械響應來改變水凝膠的形狀
水凝膠被設計用于對許多不同的刺激做出反應，在組織工程和軟機器人領域有著廣泛的應用。然而，具有機械響應性的聚合物網絡，特別是那些表現出按需自硬化和自軟化行為的聚合物網絡，卻很少有報道。在這里，中國科學院大學溫州研究院Lifei Zheng，德國萊布尼茨互動材料研究所Andreas Herrmann設計了一種分子水平上的機械控制生物催化系統，該系統被納入水凝膠中，以在材料尺度上調節其機械性能。 1）該生物催化系統由蛋白酶凝血酶及其抑制劑水蛭素組成，它們經過基因工程改造并與水凝膠網絡共價偶聯。2）凝血酶的催化活性通過水凝膠的拉伸可逆地開啟，這破壞了兩個實體之間的非共價抑制相互作用。3）在循環拉伸載荷下，當存在被凝血酶激活后可以自組裝形成新網絡的基質或當可裂解的肽交聯劑是原始網絡的組成成分時，水凝膠分別表現出自硬化或自軟化特性。此外，還演示了雙層水凝膠的編程，以在機械刺激下表現出定制的形狀變形行為。4）所開發的系統為機械控制的可逆生物催化過程提供了概念證明，展示了它們調節水凝膠的潛力，并提出了機械調節軟功能材料的生物大分子策略。
Zhang, K., Zhou, Y., Zhang, J. et al. Shape morphing of hydrogels by harnessing enzyme enabled mechanoresponse. Nat Commun 15, 249 (2024).DOI：10.1038/s41467-023-44607-yhttps://doi.org/10.1038/s41467-023-44607-y4. Nature Commun.：YMnO3中拓撲自旋漲落引起的熱霍爾效應磁絕緣體中的熱霍爾效應被認為是研究磁振子等電中性準粒子拓撲性質的有力方法。然而，與kagome系統不同，三角形晶格在研究熱霍爾效應時受到的關注較少，因為相鄰三角形之間的標量自旋手性相互抵消。然而，如果三角晶格是扭曲的，這種抵消是不完美的。首爾大學Je-Geun Park和日本新興物質科學中心Naoto Nagaosa等報道了多鐵性六方錳酸鹽YMnO3的三聚化三角晶格在外加磁場下產生非常不尋常的熱霍爾效應。 1）作者的理論計算表明，熱霍爾電導率與其120°磁結構的兩個簡并手性的分裂有關。我們的結果是拓撲物理學中最不尋常的情況之一，這是由于YMnO3的順磁態中手性的Z2對稱性被破壞，由于強拓撲自旋起伏和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的額外復雜性。2）這種新機制為探索新的熱霍爾物理和奇異激發提供了新的方向。
Kim, HL., Saito, T., Yang, H. et al. Thermal Hall effects due to topological spin fluctuations in YMnO3. Nat Commun 15, 243 (2024).DOI: 10.1038/s41467-023-44448-9https://doi.org/10.1038/s41467-023-44448-95. Nature Commun.：自旋相關的Cu-Co對可增加高熵氧化物上電化學氨的產生電化學法將硝酸鹽轉化為氨是去除水中硝酸鹽污染物的一種方法。結果表明，銅鈷協同效應對合成氨具有良好的催化性能。然而，很少有研究集中在高熵氧化物中的這種效應。在這里，A*STAR的Zhi Wei She，Jia Zhang，南洋理工大學徐梽川報道了自旋相關的銅-鈷協同效應在高熵氧化物Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2O電化學硝酸鹽轉化為氨反應中的作用。相比之下，鋰摻雜的鎂鈷鎳銅氧化鋅表現出較差的性能。 1）通過對電子結構的關聯，研究人員發現Co的自旋態對銅-鈷協同產氨效應起著至關重要的作用。2）在Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2O中，具有高自旋Co的Cu-Co對可以促進氨氣的生成，而Li摻雜的MgCoNiCuZnO中的低自旋Co降低了銅-鈷的協同作用。這些發現為利用內部的協同效應和自旋態進行選擇性催化提供了重要的啟示。指出了氨合成中電催化和熱催化的磁效應的共性。
Sun, S., Dai, C., Zhao, P. et al. Spin-related Cu-Co pair to increase electrochemical ammonia generation on high-entropy oxides. Nat Commun 15, 260 (2024).DOI：10.1038/s41467-023-44587-zhttps://doi.org/10.1038/s41467-023-44587-z
6. Angew：采用全鹵噻吩固體添加劑的二元全聚合物太陽能電池效率超過 18%
在制造高性能有機太陽能電池中，全聚合物共混物的形態控制是典型的，但也具有挑戰性。最近，固體添加劑（SA）已被批準能夠調節聚合物的形態：小分子混合物可提高設備的性能和穩定性。近日，南開大學Bin Kan，陳永勝報道了三種全鹵代噻吩是3,4-二溴-2,5-二碘噻吩(SA-T1)、2,5-二溴-3,4-二碘噻吩(SA-T2)和2,3-二溴-4采用,5-二碘噻吩(SAT3)作為SA來優化全聚合物有機太陽能電池(APSC)的性能。1）對于PM6和PY-IT的共混物，受益于全鹵代噻吩和聚合物之間的分子間相互作用，引入這些SA后可以精細調節分子堆積性能。原位紫外-可見光測量表明，這些SA可以幫助全聚合物共混物的形態特征演化，從而獲得最佳形態。2）與PM6:PY-IT的鑄態器件相比，所有SA處理的二元器件均表現出17.4–18.3%的增強功率轉換效率，并且短路電流密度和填充因子明顯提高。據我們所知，SA-T1處理的二元系統的PCE為18.3%，是迄今為止所有二元APSC中最高的。同時，SAT1在其他全聚合物共混物中的通用性得到了一致改善的器件性能的證明。
Wanying Feng et al, Binary All-polymer Solar Cells with a Perhalogenated Thiophene-Based Solid Additive Surpass 18% Efficiency, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202316698DOI: 10.1002/anie.202316698https://doi.org/10.1002/anie.2023166987. Angew：用于可持續準固態鋅離子電池的可熱修復的電解質-電極界面使用水凝膠電解質的準固態鋅離子電池由于其固有的安全性、較少的副反應和寬的電化學窗口而在儲能裝置中顯示出巨大的潛力。然而，鋅陽極上的枝晶問題不能從根本上消除，并且本征陽極-電解質界面間隙很少被研究。中南大學Haiyan Wang等設計了一種動態可修復的明膠基水凝膠電解質，具有高度可逆的溶膠-凝膠轉變，可以構建共形的電極-電解質界面，并通過原位固化進一步演化為穩定的固體-固體界面。 1）獨特的螺旋明膠鏈結構通過硫酸基團的橋接效應為鋅離子轉運提供了均勻的通道。因此，動態可修復界面可實現無枝晶鋅陽極，并通過明膠電解質的可逆溶膠-凝膠轉變反復修復陽極-電解質界面間隙，從而為可持續鋅離子電池提供持久保護。2）組裝的電池表現出優異的穩定性，總容量為22.5 mAh，240次循環后容量保持率為100%。所提出的策略為高性能固體或準固體金屬離子電池的堅固金屬電極-電解質界面的構建提供了新的見解。
Zefang Yang, et al, Thermally Healable Electrolyte-Electrode Interface for Sustainable Quasi-Solid Zinc-ion Batteries. Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202317457. DOI: 10.1002/anie.202317457https://doi.org/10.1002/anie.2023174578. AM：工業條件下用于穩定析氧電催化的高熵異質結構催化劑的原位重構盡管迫切需要高度穩定和高效的電化學水分解裝置，但在苛刻的工業條件下獲得高度穩定的析氧反應(OER)電催化劑仍然極具挑戰性。昆明理工大學Chengxu Zhang、Libo Zhang和香港理工大學Bolong Huang以及伊比利亞國際納米技術實驗室Zhongchang Wang等報道了通過鉻誘導的自發重建策略成功原位合成FeCoNiMnCr高熵合金(HEA)和高熵氧化物(HEO)雜催化劑，并證明它們提供了優異的超穩定OER電催化性能，在500mA cm–2下具有320 mV的低過電位，在100mA cm–2下保持240 h后活性損失可以忽略不計。1）值得注意的是， 在6 M KOH和85°C的苛刻工業條件下，在高達500mA cm–2的電流密度下超過500 h，該雜催化劑具有出色的長期穩定性。密度泛函理論計算表明，HEA-HEO異質結構的形成可以提供具有魯棒價態的電活性位點，以保證長期穩定的OER過程，從而導致電活性的增強。2）這種在工業條件下高度穩定的OER多相催化劑的發現為設計和構建用于實際工業水分解的高效高熵電催化劑提供了新的視角。
J. Hu, et al, In-situ Reconstruction of High-Entropy Heterostructure Catalysts for Stable Oxygen Evolution Electrocatalysis Under Industrial Conditions. Adv. Mater. 2024, 2310918.DOI: 10.1002/adma.202310918https://doi.org/10.1002/adma.2023109189. AEM：調整表面巖鹽層實現有效的O捕獲來提高LiCoO2在4.65V下的結構耐久性巖鹽（RS）相被用來提高LiCoO2（LCO）的表面穩定性，然而，優化機制仍然不明確。在此，北京大學潘鋒、Zhao Qinghe通過構建堅韌的表面RS層（≈5nm），即RS-LCO，成功增強了LCO的結構穩定性。1) 該表面RS層在充電時捕獲遷移的晶格O離子方面發揮著重要作用，導致表面從惰性RS相向離子導電尖晶石相轉變。因此，其不僅大大減少了氧氧化還原誘導的副反應，還顯著促進了Li+-離子的傳輸。2) RS-LCO/Li電池具有顯著的循環穩定性，在電流為1 C（1 C=200 mA g?1）的情況下，在3–4.6 V的1000次循環后容量保持率為89.7%，在1 C的情況下在3–4.65 V的400次循環后電容保持率為81.2%。此外，RS-LCO/石墨電池在1 C下3–4.55 V的600次循環中幾乎沒有容量衰減。
Wangyang Ding, et al. Tuning Surface Rock-Salt Layer as Effective O Capture for Enhanced Structure Durability of LiCoO2 at 4.65 V. Adv. Energy Mater. 2024DOI: 10.1002/aenm.202303926 https://doi.org/10.1002/aenm.202303926
10. Nano Lett.：免疫佐劑修飾的球形紅桿菌用于增強癌癥光熱免疫治療
光熱免疫治療是一種極具前景的腫瘤治療策略。然而，傳統的無機或有機光熱制劑仍存在光不穩定、免疫佐劑效果差和不易積累等固有缺陷，極大地限制了其進一步應用。基于活菌優越的負載能力和主動的腫瘤靶向性，武漢大學張先正教授、程翰教授和鐘振林教授構建了由免疫佐劑修飾和工程化的腫瘤靶向菌，并將其用于實現有效的光熱免疫治療。1）實驗將負載免疫佐劑咪喹莫特(imiquimod，R837)的溫敏脂質體(R837@TSL)共價修飾到球形紅桿菌(Rhodobacter sphereroides，R.S)上，以構建納米免疫佐劑修飾的細菌(R.S-R837@TSL)。研究發現，具有光熱特性的R.S能夠與R837@TSL相聯合，以實現近紅外(NIR)激光誘導的R837的原位可控釋放。2）與此同時，R.S-R837@TSL的光熱作用也會引起腫瘤免疫原性細胞死亡(ICD)，從而與釋放的免疫佐劑相協同以促進樹突狀細胞(DC)成熟，增強細胞毒性T淋巴細胞(CTL)浸潤，進一步消滅腫瘤。綜上所述，該研究開發的由負載免疫佐劑的脂質體修飾的光合細菌能夠為實現免疫佐劑增強的腫瘤光熱免疫治療提供一種新的策略。
Mei-Ting Niu. et al. Immunoadjuvant-Modified Rhodobacter sphaeroides Potentiate Cancer Photothermal Immunotherapy. Nano Letters. 2023DOI：10.1021/acs.nanolett.3c03191https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c03191
