1.Nature Catalysis：Rh催化活化芳烴化學(xué)鍵進(jìn)行裂分交叉偶聯(lián)不含張力的芳烴-芳烴化學(xué)鍵因?yàn)檩^強(qiáng)的惰性，因此芳烴-芳烴化學(xué)鍵的官能團(tuán)化修飾是合成化學(xué)領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。有鑒于此，芝加哥大學(xué)董廣彬等報(bào)道一種分裂交叉偶聯(lián)反應(yīng)（Split cross-coupling），該反應(yīng)能夠?qū)⒊Ｒ姷?,2′-雙酚分子的不含張力化學(xué)鍵切斷，并且與多種多樣的芳基碘化物發(fā)生雙重芳基化反應(yīng)。1）該反應(yīng)以Rh的復(fù)合物作為催化劑，并且使用可去的膦氧（phosphinite）導(dǎo)向官能團(tuán)以及有機(jī)還原劑(四三(二甲胺基)乙烯)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算機(jī)理研究結(jié)果說明Lewis酸助催化劑能夠加快還原消除步驟（催化反應(yīng)的決速步驟）。這種偶聯(lián)反應(yīng)能夠用于模塊化的方式簡(jiǎn)化合成2,6-雙芳基二酚結(jié)構(gòu)，或者在分子骨架上插入安裝苯基結(jié)構(gòu)。2）與經(jīng)典的交叉偶聯(lián)反應(yīng)不同，這種裂分交叉偶聯(lián)反應(yīng)能夠?qū)⒊Ｒ姷亩垠w分子轉(zhuǎn)化為兩種不同的雙芳基產(chǎn)物。而且該反應(yīng)方法能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)特的分子骨架結(jié)構(gòu)編輯。作者關(guān)于機(jī)理的研究發(fā)現(xiàn)Lewis酸添加劑的重要作用有助于發(fā)展其他C-C活化反應(yīng)。 Yu, C., Zhang, Z. & Dong, G. Split cross-coupling via Rh-catalysed activation of unstrained aryl–aryl bonds. Nat Catal (2024)DOI: 10.1038/s41929-024-01120-9https://www.nature.com/articles/s41929-024-01120-92.Nature Electronics：3R MoS2鐵電晶體管為了使用鐵電晶體管發(fā)展低功耗非易失性的存內(nèi)計(jì)算(Computing In Memory)器件，人們需要開發(fā)具有特定厚度的鐵電溝道材料。MoS2等二維半導(dǎo)體材料由于具有滑移鐵電（Sliding ferroelectricity）效應(yīng)因此提供機(jī)會(huì)。但是由于MoS2缺乏可移動(dòng)的邊界位點(diǎn)，因此如何在外延MoS2材料中得到可轉(zhuǎn)變的鐵電極性是個(gè)非常困難的事情。 有鑒于此，臺(tái)灣師范大學(xué)Yann-Wen Lan、臺(tái)灣陽明交通大學(xué)Chun-Liang Lin、麻省理工學(xué)院Tilo H. Yang等報(bào)道極性轉(zhuǎn)變功能的3R外延MoS2，是一種能夠應(yīng)用于鐵電存儲(chǔ)器晶體管（ferroelectric memory transistor）鐵電溝道材料，并且在高度位錯(cuò)和不穩(wěn)定的非鐵電基質(zhì)內(nèi)生成穩(wěn)定鐵電疇的異質(zhì)結(jié)。1）這種非擴(kuò)散的相轉(zhuǎn)變過程能夠生成移動(dòng)的螺旋位錯(cuò)，從而能夠通過電場(chǎng)可控制3R MoS2的極性。極性-電場(chǎng)測(cè)試結(jié)果顯示3R MoS2的轉(zhuǎn)變電場(chǎng)強(qiáng)度為0.036 V nm-1。2）滑移鐵電晶體管作為非易失性存儲(chǔ)器的厚度僅為兩個(gè)原子層，平均記憶窗口7 V，保留時(shí)間達(dá)到104 s，能夠工作104循環(huán)。Yang, T.H., Liang, BW., Hu, HC. et al. Ferroelectric transistors based on shear-transformation-mediated rhombohedral-stacked molybdenum disulfide. Nat Electron 7, 29–38 (2024)DOI: 10.1038/s41928-023-01073-0https://www.nature.com/articles/s41928-023-01073-03.Nature Chemical Engineering：CO2電解槽的設(shè)計(jì)與診斷 柏林工業(yè)大學(xué)Peter Strasser、Wen Ju等報(bào)道對(duì)Ni-N-C催化劑的中性pH CO2還原為CO設(shè)計(jì)零極距電解槽并進(jìn)行診斷，電解槽能夠在電流密度為250 mA cm-2實(shí)現(xiàn)接近100 %的CO法拉第效率，從而在比較低的電壓實(shí)現(xiàn)40 %的能量效率。1）設(shè)計(jì)的電解槽能夠在較低的過量CO2化學(xué)計(jì)量比（λstoich=1.2）條件下工作，并且當(dāng)CO2的單程轉(zhuǎn)化率為40 %，生成的CO濃度達(dá)到~70 %vol，穩(wěn)定工作時(shí)間達(dá)到100 h。2）將實(shí)驗(yàn)的碳交叉系數(shù)（CCC, carbon crossover coefficient）作為診斷電解槽工作情況的工具，CCC能夠描述“非催化反應(yīng)的酸堿CO2消耗”與催化產(chǎn)生的堿性之間的比例，從而有助于理解導(dǎo)致CO2損失過程的離子傳輸和傳輸機(jī)制。作者展示了CCC在診斷電池在鹽的沉淀和再溶解之間震蕩過程中的電池輸送失效的情況，并且CCC技術(shù)有助于設(shè)計(jì)更好的CO2電解槽。 Brückner, S., Feng, Q., Ju, W. et al. Design and diagnosis of high-performance CO2-to-CO electrolyzer cells. Nat Chem Eng 1, 229–239 (2024)DOI: 10.1038/s44286-024-00035-3https://www.nature.com/articles/s44286-024-00035-34.Nature Commun：原位溶液制備超薄柔性透明電極發(fā)展能夠穩(wěn)定操作的超薄透明柔性電極（μFTEs）的關(guān)鍵是需要能夠在高濕度環(huán)境和在施加電壓與機(jī)械折疊情況下進(jìn)行多個(gè)負(fù)載操作。雖然人們目前進(jìn)行廣泛的努力并且以價(jià)格合理和高通量方式制備出溶液相μFTEs，但是如何能夠原位實(shí)現(xiàn)具有納米黏附功能的異相金屬氧化物復(fù)合材料還是具有非常大的難度和挑戰(zhàn)。有鑒于此，香港大學(xué)Wallace C. H. Choy、香港科技大學(xué)蘇海斌等報(bào)道通過原位溶液處理方法（iSPM, in-situ solution processed method）使得過渡金屬氧化物半導(dǎo)體ZnO納米粒子能夠以類似液體的行為與Ag納米線結(jié)合。這種現(xiàn)象能夠解決因?yàn)锳g納米線和ZnO納米粒子界面不類似導(dǎo)致的納米復(fù)合物脆性，并且能夠顯著改善負(fù)載能力。1）與基底結(jié)合的μFTEs器件并且其中金屬氧化物納米復(fù)合材料包埋到聚合物的厚度<0.5 μm的電極表現(xiàn)出光滑的表面形貌。2）這項(xiàng)研究結(jié)果揭示了與Ag納米線和ZnO納米粒子之間的異質(zhì)界面系統(tǒng)相關(guān)的復(fù)雜界面動(dòng)力學(xué)，并在理解原位納米粘附過程和提高下一代溶液處理uFTE的設(shè)計(jì)靈活性方面具有很大的前景。 Kim, J.J., Shuji, K., Zheng, J. et al. Tri-system integration in metal-oxide nanocomposites via in-situ solution-processed method for ultrathin flexible transparent electrodes. Nat Commun 15, 2070 (2024)DOI: 10.1038/s41467-024-46243-6https://www.nature.com/articles/s41467-024-46243-6 5.JACS：金屬表面上的富電子和親核N雜環(huán)亞胺：結(jié)合模式和界面電荷轉(zhuǎn)移強(qiáng)給電子N-雜環(huán)亞胺（NHIs）由于其增強(qiáng)的親核性而被用作缺電子物質(zhì)的熱力學(xué)穩(wěn)定的優(yōu)異表面錨定物。然而，這些新配體的結(jié)合模式和界面性質(zhì)仍不清楚，這成為表面功能化和催化高級(jí)應(yīng)用的瓶頸。在此，國(guó)家納米科學(xué)中心任金東，明斯特大學(xué)Saeed Amirjalayer，Harald Fuchs，Nikos L. Doltsinis，F(xiàn)rank Glorius合理設(shè)計(jì)、合成了具有不同側(cè)基的NHI，并在各種金屬表面（Cu、Ag）上進(jìn)行了分析。1）研究結(jié)果揭示了根據(jù)分子結(jié)構(gòu)和金屬表面的不同結(jié)合模式。分子設(shè)計(jì)使我們能夠?qū)崿F(xiàn)平躺或直立的構(gòu)型，甚至根據(jù)覆蓋范圍和時(shí)間在這兩種結(jié)合模式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。2）重要的是，兩種結(jié)合模式在分子和表面之間表現(xiàn)出不同程度的界面電荷轉(zhuǎn)移。這項(xiàng)研究為配位化學(xué)中多相催化劑的優(yōu)化提供了對(duì) NHI 吸附幾何結(jié)構(gòu)和界面電荷轉(zhuǎn)移的重要微觀見解。 Jindong Ren, et al, The Electron-Rich and Nucleophilic N?Heterocyclic Imines on Metal Surfaces: Binding Modes and Interfacial Charge Transfer, J. Am. Chem. Soc., 2024https://doi.org/10.1021/jacs.3c117386.JACS：有機(jī)半導(dǎo)體/量子點(diǎn)共混薄膜的配體定向自組裝可實(shí)現(xiàn)高效的三線態(tài)激子-光子轉(zhuǎn)換包含有機(jī)半導(dǎo)體和無機(jī)量子點(diǎn) (QD) 的混合物與許多光電應(yīng)用和設(shè)備相關(guān)。然而，有機(jī)量子點(diǎn)共混物中的各個(gè)組分在薄膜加工過程中極易聚集和相分離，從而損害其結(jié)構(gòu)和電子性能。有鑒于此，劍橋大學(xué)Akshay Rao等人展示了一種量子點(diǎn)表面工程方法，使用與有機(jī)半導(dǎo)體主體材料相匹配的電子活性、高度可溶的半導(dǎo)體配體來實(shí)現(xiàn)分散良好的無機(jī)-有機(jī)共混膜，并通過 X 射線和中子散射以及電子顯微鏡進(jìn)行表征。 1）這種方法保留了有機(jī)相和量子點(diǎn)相的電子特性，并在它們之間創(chuàng)建了優(yōu)化的界面。研究人員在兩個(gè)新興應(yīng)用中舉例說明了這一點(diǎn)，即基于單線態(tài)裂變的光子倍增（SF-PM）和基于三線態(tài)-三線態(tài)湮滅的光子上轉(zhuǎn)換（TTA-UC）。2）穩(wěn)態(tài)和時(shí)間分辨光譜表明，三線態(tài)激子可以在有機(jī)-無機(jī)界面上以近乎一致的方式有效轉(zhuǎn)移，而有機(jī)薄膜在有機(jī)相中保持高效的 SF（產(chǎn)率 190%）。通過改變有機(jī)和無機(jī)組分之間的相對(duì)能量，在 790 nm NIR 激發(fā)下觀察到黃色上轉(zhuǎn)換發(fā)射。總的來說，研究人員提供了一種高度通用的方法來克服有機(jī)半導(dǎo)體與量子點(diǎn)混合中長(zhǎng)期存在的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)與許多光學(xué)和光電應(yīng)用相關(guān)。Victor Gray, et al, Ligand-Directed Self-Assembly of Organic-Semiconductor/Quantum-Dot Blend Films Enables Efficient Triplet Exciton-Photon Conversion, J. Am. Chem. Soc., 2024 https://doi.org/10.1021/jacs.4c001257.Adv Mater：受阻Lewis酸堿對(duì)(FLPs)增強(qiáng)Ni/NiOx光熱催化制氫開發(fā)具有密集高濃度的相互靠近FLP催化活性位點(diǎn)是增強(qiáng)催化活性和加快催化反應(yīng)速率的關(guān)鍵。有鑒于此，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)張聲森教授，廣東工業(yè)大學(xué)張山青教授、李甍博士等報(bào)道發(fā)現(xiàn)在Ni/NiOx (Ni/NiOx@C)催化劑中發(fā)現(xiàn)晶界的形成過程中的Jahn-Teller效應(yīng)起到的作用，Jahn-Teller效應(yīng)有助于生成電荷極性不同的高密度氧空穴（VO）和Ni空穴（VNi），這些位點(diǎn)具體的結(jié)構(gòu)是FLP-Vo-C堿性位點(diǎn)和FLP-VNi-C酸性位點(diǎn)，這些缺陷位點(diǎn)能夠起到優(yōu)異的助催化制氫效果。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)材料與能源學(xué)院楊志、黃泰宇為論文共同第一作者。 1）FLP-Vo-C堿性位點(diǎn)和FLP-VNi-C酸性位點(diǎn)之間的協(xié)同作用不僅降低水分子的吸附和分解的能壘，而且缺陷位點(diǎn)產(chǎn)生顯著的光熱效應(yīng)。通過不同位點(diǎn)之間的協(xié)同增強(qiáng)作用，Ni/NiOx@C催化劑能夠作為光熱催化制氫反應(yīng)的助催化劑。2）Ni/NiOx@C/g-C3N4 (NOCC) 光催化劑的制氫速率達(dá)到10.7 mmol g-1 h-1，比Pt的性能高1.76倍。此外，NOCC光催化劑在380 nm的表觀量子產(chǎn)率達(dá)到40.78 %。這項(xiàng)工作有助于設(shè)計(jì)新穎的助催化劑，而且可能增強(qiáng)多種多樣的催化反應(yīng)的性能。 Zhi Yang, Taiyu Huang, Meng Li, Xudong Wang, Xiaosong Zhou, Siyuan Yang, Qiongzhi Gao, Xin Cai, Yingju Liu, Yueping Fang, Yu Wang, Shanqing Zhang, Shengsen Zhang, Unveiling the Synergistic Role of Frustrated Lewis Pairs in Carbon-Encapsulated Ni/NiOx Photothermal Cocatalyst for Enhanced Photocatalytic Hydrogen Production, Adv. Mater. 2024DOI: 10.1002/adma.202313513https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.2023135138.Adv Mater綜述：機(jī)器學(xué)習(xí)在增材制造領(lǐng)域的發(fā)展和機(jī)會(huì) 這些年機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的廣泛應(yīng)用有助于理解增材制造技術(shù)中豐富的參數(shù)關(guān)系。人們發(fā)現(xiàn)這些機(jī)器學(xué)習(xí)模型能夠從豐富并且精心策劃的數(shù)據(jù)集識(shí)別出復(fù)雜的關(guān)系，因此能夠揭示增材制造至關(guān)重要的潛在內(nèi)容。通過機(jī)器學(xué)習(xí)和增材制造之間的協(xié)同有助于在增材制造的設(shè)計(jì)和制作過程實(shí)現(xiàn)變革。通過使用增材制造過程生成的豐富數(shù)據(jù)，機(jī)器學(xué)習(xí)模型能夠促進(jìn)材料的設(shè)計(jì)優(yōu)化。比如通過問題分析和迭代優(yōu)化或生成式人工智能等結(jié)合。這個(gè)方法包括從預(yù)期結(jié)果的逆向工程用于產(chǎn)生具有一定價(jià)值的認(rèn)識(shí)，并且最終簡(jiǎn)化為增材制造的設(shè)計(jì)。有鑒于此，南洋理工大學(xué)Wai Yee Yeong、Wei Long Ng等總結(jié)討論增材制造領(lǐng)域和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域之間的交叉面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)會(huì)。1）對(duì)目前機(jī)器學(xué)習(xí)在增材制造領(lǐng)域的文獻(xiàn)報(bào)道情況進(jìn)行深入分析，探索機(jī)器學(xué)習(xí)的應(yīng)用情況（包括品質(zhì)控制、優(yōu)化過程、優(yōu)化設(shè)計(jì)、微結(jié)構(gòu)分析、材料配方），以及應(yīng)用于傳感器的發(fā)展情況，以及機(jī)器學(xué)習(xí)在增材制造領(lǐng)域有關(guān)的發(fā)展。2）特別介紹機(jī)器學(xué)習(xí)由于在多種領(lǐng)域表現(xiàn)優(yōu)異的性能，因此受到增材制造領(lǐng)域的關(guān)注。作者預(yù)想機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用于增材制造可能顯著的增強(qiáng)增材制造有關(guān)領(lǐng)域的3D打印能力。 Wei Long Ng, Guo Liang Goh, Guo Dong Goh, Jason Ten Jyi Sheuan, Wai Yee Yeong, Progress and Opportunities for Machine Learning in Materials and Processes of Additive Manufacturing, Adv. Mater. 2024DOI: 10.1002/adma.202310006 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202310006
