1. Nature Nanotechnology：量子點固體中的相干電子耦合誘導非線性光電響應的協(xié)同增強量子點（QD）系綜的同步動力學對于產(chǎn)生超越單個量子點的超快和巨大光學響應至關重要。增加量子點之間直接電子耦合的強度是實現(xiàn)協(xié)同量子現(xiàn)象的關鍵策略。近日，京都大學Yoshihiko Kanemitsu、Hirokazu Tahara報道了半導體量子點固體中相干電子耦合對非線性光電流的量子協(xié)同效應。1) 作者測量量子點固體中協(xié)同產(chǎn)生的量子干涉信號，并使用強連接量子點的雙齒配體以原子精度控制量子點之間的距離。當縮短配體的分子長度時，諧波量子干涉信號強烈增強。2) 此外，作者還發(fā)現(xiàn)多激子的相干長度延伸到相鄰的量子點。這一發(fā)現(xiàn)是多激子相干隧穿有助于超快激子離域的直接證據(jù)。量子點固體的協(xié)同增強在量子光電子中極具應用前景。Hirokazu Tahara, et al. Coherent electronic coupling in quantum dot solids induces cooperative enhancement of nonlinear optoelectronic responses. Nature Nanotechnology 2024DOI: 10.1038/s41565-024-01601-9https://doi.org/10.1038/s41565-024-01601-92. Nature Commun.：印刷智能防偽設備，可通過家用設備進行精確識別假冒已經(jīng)成為一個嚴重的全球性問題，造成了世界范圍的損失，擾亂了社會的正常秩序。物理不可克隆函數(shù)是有前途的基于硬件的密碼原語，尤其是那些由化學過程生成的密碼原語，顯示出巨大的挑戰(zhàn)-響應對空間。然而，當前基于化學的物理不可克隆功能器件通常需要復雜的制造工藝或僅使用二進制（位）密鑰的復雜表征方法，從而限制了它們的實際應用和安全特性。馬克斯·普朗克膠體和界面研究所Felix F. Loeffler等報告了一種靈活的激光打印方法來合成具有高度隨機性、唯一性和可重復性的不可克隆電子器件。1）十六進制電阻密鑰和二進制光學密鑰可以通過歐姆表和光學顯微鏡的挑戰(zhàn)獲得。這些讀出方法不僅使沒有專業(yè)知識的普通最終用戶也可以使用識別過程，而且還保證了設備的復雜性和數(shù)據(jù)容量。采用的開源深度學習模型保證了高可靠性的精確識別。在激光寫入過程中直接印刷電極和連接線，這允許通過自由設計實現(xiàn)不同結構的電子器件。2）同時，電子器件表現(xiàn)出優(yōu)異的機械和熱穩(wěn)定性。高物理不可克隆的功能性能和廣泛可用的讀出方法，以及靈活性和穩(wěn)定性，使這種合成策略在實際應用中極具吸引力。Zhang, J., Tan, R., Liu, Y. et al. Printed smart devices for anti-counterfeiting allowing precise identification with household equipment. Nat Commun 15, 1040 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-45428-3https://doi.org/10.1038/s41467-024-45428-33. Nature Commun.：納米限制引發(fā)的低聚途徑通過類芬頓反應有效去除酚類污染物 非均相芬頓反應是確保水安全最可靠的技術之一，但目前面臨著Fe(III)還原緩慢、有機礦化化學品投入過多以及不良碳排放的挑戰(zhàn)。目前提高芬頓反應催化性能的努力主要集中在如何加速Fe(III)的還原，而污染物的降解步驟往往被忽視。在這里，南京理工大學Jieshu Qian，南京大學Bingcai Pan報道了一種納米限制策略，通過使用石墨烯氣凝膠（GA）來支持UiO-66-NH2-（Zr）結合原子Fe（III），這改變了苯酚去除過程中的碳轉移路線，從動力學上有利的開環(huán)路線改變?yōu)闊崃W上有利的路線優(yōu)先選擇的低聚路線。1）GA 納米限制通過富集還原中間體有利于 Fe(III) 還原，并且比無限制類似物更快地去除苯酚（就一級速率常數(shù)而言是 208 倍），并且高效去除總有機碳，即 92.2 ± 60 分鐘內(nèi)為 3.7% 與 3.6 ± 0.3%。2）此外，與均質(zhì)Fe2++H2O2體系中的礦化路線相比，該低聚路線可減少苯酚去除氧化劑消耗95%以上，碳排放減少77.9%。研究結果可能會升級芬頓反應的監(jiān)管工具包，并為去除水污染物提供替代碳轉移途徑。 Zhang, X., Tang, J., Wang, L. et al. Nanoconfinement-triggered oligomerization pathway for efficient removal of phenolic pollutants via a Fenton-like reaction. Nat Commun 15, 917 (2024).DOI：10.1038/s41467-024-45106-4https://doi.org/10.1038/s41467-024-45106-44. EES：一種具有平衡結晶動力學的高效穩(wěn)定有機太陽能電池長期以來，人們一直在尋求在有機太陽能電池（OSCs）中獲得可控的形態(tài)，以提高光伏效率和長期穩(wěn)定性。在此，北京航空航天大學Zhang Yuan、河北大學Zhang Xuning、國家納米科學中心Zhou Huiqiong報道了一種具有平衡結晶動力學的高效穩(wěn)定OSCs。1) 作者通過原位光譜法監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，具有相反結晶趨勢的共受體客體非常有利于在平衡結晶動力學、改變相分離和電荷載流子傳輸行為方面實現(xiàn)協(xié)同作用。作者與GIWAXS、固態(tài)NMR、深度敏感光譜和瞬態(tài)光電測量的聯(lián)合研究進一步揭示了共受體客體在利用和優(yōu)化結晶動力學和垂直相分離方面的核心功能。 2) 基于多受體模型系統(tǒng)PM6:BTP-eC9:Y6-1O:PC71BM，作者獲得了19.35%的功率轉換效率（PCE），并具有優(yōu)異的光穩(wěn)定性，在約30天的連續(xù)照射后，PCE衰減<20%。Weichao Zhang, et.al A high-efficiency and stable organic solar cell with balanced crystallization kinetics EES 2024https://doi.org/10.1039/D3EE04169G5. EES：固態(tài)鋰金屬電池金屬-有機骨架/聚合物復合電解質(zhì)的研究進展與液體電解質(zhì)電池相比，固態(tài)鋰金屬電池（SSLMB）具有更高的安全性和更高的能量密度，但固態(tài)電解質(zhì)（SSE）的離子導電性不足和較差的電極/電解質(zhì)界面限制了其性能。金屬有機框架（MOF）/聚合物復合電解質(zhì)具有高離子電導率和相容界面，提供了極具前景的解決方案。近日，南京林業(yè)大學He Shuijian、東方理工大學Wang Changhong、寧波工程學院Yu Ruizhi系統(tǒng)總結了增強MOF/聚合物復合電解質(zhì)離子傳輸?shù)姆椒ㄒ约胺€(wěn)定其與電極界面的策略。 1) 作者首先綜述了MOF/聚合物復合電解質(zhì)的組成、功能和離子傳輸機制，然后討論了促進離子傳輸?shù)牟呗裕üこ袒疢OFs的不飽和金屬位點和配體，將離子液體（ILs）與MOFs集成，以及在聚合物基體上原位生長MOFs。還重點介紹了電極/電解質(zhì)界面的各種界面工程策略。2) 此外，作者還討論了MOF/聚合物復合電解質(zhì)SSLMB的大規(guī)模工業(yè)應用制造技術。最后，作者指出了有待進一步研究的關鍵挑戰(zhàn)和未來方向。該綜述為合理設計用于先進SSLMB的MOF/聚合物復合電解質(zhì)提供了全面指導。 Bei Li, et al. Recent Progress on Metal-Organic Framework/Polymer Composite Electrolytes for Solid-State Lithium Metal Batteries: Ion Transport Regulation and Interface Engineering. EES 2024https://doi.org/10.1039/D3EE02705H6. EES：Fe修飾對Co3O4納米催化劑析氧狀態(tài)的影響通過堿水電解生產(chǎn)綠色氫氣是未來碳中和工業(yè)的關鍵技術。Co3O4納米催化劑是極具潛力的析氧反應電催化劑，其活性源于Fe表面修飾。近日，弗里茨·哈伯研究所Beatriz Roldan Cuenya、Arno Bergmann報道了Fe修飾對Co3O4納米催化劑析氧狀態(tài)的影響。 1) 作者采用了各種操作光譜方法來揭示Fe修飾如何增加Co3O4納米催化劑的催化活性以及引導（近表面）活性態(tài)的形成。研究表明，F(xiàn)e修飾與活性增強以及對Co3O4近表面結構有關。2) 在催化過程中，近表面的Fe和Co-O物種積累氧化電荷并經(jīng)歷可逆的鍵收縮。此外，該工作證明了Co3O4上低配位表面位點的重要性，以確保Fe誘導的有效活性增強，為促進優(yōu)化催化劑設計提供了重要見解。Felix T. Haase, et al. Role of Fe Decoration on the Oxygen Evolving State of Co3O4 Nanocatalysts. EES 2024https://doi.org/10.1039/D3EE02809G7. EES：通過與低含量Pt偶聯(lián)來調(diào)節(jié)Ni（OH）2的電子結構以促進尿素氧化反應用低電位親核試劑氧化反應（NOR）代替高電位析氧反應（OER）是提高水電解過程中氫氣產(chǎn)率的重要途徑。這里，吉林大學Lu Xiaofeng、中國大連化學物理研究所Gao Mingbin通過簡單的電紡絲電沉積策略在鎳-碳納米纖維（Ni-CNFs）表面制備了低含量Pt錨定的Ni（OH）2，以實現(xiàn)堿性尿素氧化反應（UOR）電催化，并通過在電沉積過程中控制不同濃度的沉積溶液來優(yōu)化電催化。1) 由于Pt在Ni（OH）2表面的負載，促進了Ni（OH2）2向Ni（OHO）O和尿素分子向N2和CO2的脫氫過程，導致Pt-Ni（OH）2@Ni-CNFs-2在10和100 mA cm-2的電流密度下具有1.363和1.422 V的低電勢。2) 通過類似的合成工藝，作者構建了尿素輔助水分解裝置，其中Pt-Ni(OH)2@Ni-CNFs-2和Pt@Ni-CNFs-2分別用作陽極和陰極的催化劑，其在10mA cm-2下具有1.40V的電壓。此外，作者發(fā)現(xiàn)，該電解槽的H2生產(chǎn)速率是全解水的10倍。 Mengxiao Zhong, et al. Modulating the electronic structure of Ni(OH)2 by coupling with low-content Pt for boosting urea oxidation reaction enables significantly promoted energy-saving hydrogen production. EES 2024https://doi.org/10.1039/D3EE03398H8. EES：氧化還原鉬-氯物種在低腐蝕離子液體中耦合Se氧化轉化用于快速動力學和耐用鋅電池盡管高能多價金屬離子電池很有應用前景，但高電勢和多電子參與的Se氧化轉化通常會受到緩慢動力學和活性中間體穿梭/溶解引起性能衰減的影響，尤其是在離子液體（IL）電解質(zhì)中。在此，廣東工業(yè)大學Li Chengchao、Tang Yongchao報道了一種新型的低腐蝕ZnCl2基離子液體電解質(zhì)。1) 作者報道了一種雙重轉化策略，通過原位激活氧化還原鉬-氯物種，并加入1T-MoSe2陰極的Se氧化轉化，實現(xiàn)快速動力學和耐用的鋅電池。與傳統(tǒng)的Se陰極相比，氧化還原鉬氯物種的引入提高了Se的轉化動力學，顯著提高了可逆容量和倍率能力。2) 因此，Zn-MoSe2電池表現(xiàn)出約1.47V的高放電平臺，在0.2A g-1下具有約500mA h g-1的高容量，以及在5A g-1下具有超過9000次循環(huán)的超長壽命和99%的優(yōu)異容量保持率。在IL電解質(zhì)中組裝的Zn-MoSe2軟包電池具有良好的電源容量和極高的安全性。Bo Wang, et al. Redox Mo-Chloro-Species-Coupled Se Oxidation Conversion in Low-Corrosion Ionic Liquids for Fast-Kinetics and Durable Zn Batteries. EES 2024https://doi.org/10.1039/D3EE04141G
9. Angew：自維持近紅外余輝化學發(fā)光體用于高對比度可激活成像
由于余輝成像可以消除自身熒光的干擾，因此其在超靈敏生物成像領域中具有非常廣闊的應用前景。自維持余輝分子(Self-sustaining afterglow molecules。SAMs)可以實現(xiàn)一體化的光子增敏、化學缺陷形成和余輝產(chǎn)生。與常用的多組分體系相比，SAMs具有簡化、可重復和高效等優(yōu)點。然而，目前仍缺乏具有明亮的近紅外(NIR)發(fā)射和結構靈活性、可用于構建具有高對比度的可激活成像探針的SAMs。有鑒于此，蘇州大學苗慶慶教授首次構建了一種基于亞甲基藍衍生物的自維持余輝制劑(SAN?M)，其近紅外余輝化學發(fā)光峰值在710 nm。 1）實驗通過利用SAN?M的結構靈活性和可調(diào)性構建了一種能夠同時對過氧亞硝基(ONOO?)進行可激活的熒光-光聲和余輝成像的納米探針(SAN?MO)。研究發(fā)現(xiàn)，該探針在余輝模式下的激活比為4523，這比其他已報道的可激活余輝系統(tǒng)至少高出一個數(shù)量級。2）實驗結果表明，SAN-MO可消除自發(fā)熒光的干擾和實現(xiàn)超高激活對比，能夠在LPS刺激后30分鐘內(nèi)對LPS誘導的急性炎癥反應進行早期監(jiān)測，并實現(xiàn)成像引導的微小轉移瘤精準切除，而這也是熒光成像所無法實現(xiàn)的。Jieli Zhu, et al. A Self-Sustaining Near-Infrared Afterglow Chemiluminophore for High-Contrast Activatable Imaging. Angewandte Chemie International Edition. 2024DOI: 10.1002/anie.202318545https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.20231854510. AM：多模態(tài)軟機器人驅(qū)動和運動在生物體內(nèi)不同尺度上觀察到的復雜運動模式多種多樣且適應性強，在機器人系統(tǒng)中進行復制具有挑戰(zhàn)性。由于應用剛性材料的許多限制，在傳統(tǒng)機器人中實現(xiàn)靈巧的運動可能很困難。基于軟材料的機器人具有內(nèi)在的可變形性、順應性、適應性和可調(diào)節(jié)性，這使得軟機器人有助于制造具有復雜驅(qū)動和運動步態(tài)的機器。佐治亞理工學院Wei Gao等研究了對各種刺激做出反應的材料的致動變形的機制和模式。然后，基于復合材料的策略被認為是朝著結合多種致動模式以實現(xiàn)復雜運動的致動器方向發(fā)展。1）文獻中的例子說明了軟致動器的發(fā)展，如自由移動的完全軟體機器人，通過仔細操縱外部刺激具有多種移動步態(tài)。我們進一步強調(diào)了將軟功能材料應用于具有剛性組件的機器人如何進一步增強其運動能力。最后，利用軟材料的形狀變形特性，可重新配置的軟機器人已經(jīng)顯示出自適應步態(tài)的能力，這種步態(tài)能夠在具有不同運動模式的環(huán)境中轉換以實現(xiàn)最佳效率。 2）總的來說，軟材料能夠在執(zhí)行器和機器人中實現(xiàn)各種多模態(tài)運動，使軟機器人技術能夠在現(xiàn)實世界中應用于復雜而具有挑戰(zhàn)性的任務。D. R. Yao, I. Kim, S. Yin, W. Gao, Multimodal Soft Robotic Actuation and Locomotion. Adv. Mater. 2024, 2308829.DOI: 10.1002/adma.202308829https://doi.org/10.1002/adma.202308829
