1. Nature：光驱动厌氧微生物产生锰氧化物

产氧光合作用向现代生物圈提供有机碳，但这种代谢何时开始尚不确定。先前已经提出，在太古代沉积岩中锰氧化物的存在的基础上，能够分裂水的光合反应中心大约在30亿年前出现。然而，这假定锰氧化物只能在分子氧、活性氧或高电位光合反应中心的存在下产生。近日，美国麻省理工学院TanjaBosak、MirnaDaye的研究团队合作，发现光驱动厌氧微生物氧化锰。

研究人员发现在没有分子氧和高电位光合反应中心的情况下，产氧光合微生物群落可生物矿化锰氧化物。在古细菌时代，严格厌氧条件下Mn（II）的微生物氧化产生的地球化学信号与在大氧化事件之前确定氧光合作用演变的信号相同。这种光依赖过程还可能在现代缺氧水体和沉积物的光化带中产生锰氧化物。

Mirna Daye, Vanja Klepac-Ceraj, MihkelPajusalu, et al. Light-driven anaerobic microbial oxidation of manganese.Nature, 2019.

DOI: 10.1038/s41586-019-1804-0

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1804-0

2. Nat. Commun.: 弹性凝胶聚合物电解质为硅基负极提供稳定的电极结构

硅基材料因其高比容量而成为下一代锂离子电池有希望的负极。然而，循环期间巨大的体积膨胀和收缩导致硅颗粒的严重移位和电极结构的崩塌。宾夕法尼亚大学州立大学王东海等人使用一种极具弹性的凝胶聚合物电解质来解决此问题，并实现SiO负极高的长期循环稳定性。

凝胶聚合物电解质的高弹性归因于使用由软醚结构域和硬环结构域组成的独特共聚物。因此，有效地减少了SiO颗粒的移位和电极的体积膨胀，并减轻了由电极破裂引起的损坏。SiO | LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂全电池在350个循环中显示70.0％的容量保持率，商业水平的可逆容量为3.0 mAh cm^-2，平均库仑效率为99.9％。

QingquanHuang, Jiangxuan Song, Yue Gao, Daiwei Wang, Shuai Liu, Shufu Peng, CourtneyUsher, Alan Goliaszewski, Donghai Wang, Supremely elastic gel polymerelectrolyte enables a reliable electrode structure for silicon-based anodes,Nat. Commun.,2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-13434-5

https://www.nature.com/articles/s41467-019-13434-5

3. Nat. Commun.: 海绵状多孔碳纳米纤维制成的高电导率多功能柔性膜

导电多孔碳纳米纤维有望用于环境，能源和催化应用。然而，同时增加其孔隙率和电导率仍然具有挑战性。东华大学纺织学院丁彬等人通过化学交联静电纺丝（这是一种宏观-微观的双相分离方法）合成连续的多孔碳纳米纤维，其超高孔隙率>80％，电导率为980 S cm^-1。具体是用硼酸作为交联剂，聚四氟乙烯和聚乙烯醇交联在一起形成水溶胶网，然后将其电纺成纤维膜。

经过氧化和热解后，初生纤维转变为B-F-N三重掺杂的多孔碳纳米纤维，其具有良好的宏观-中观-微孔控制，大表面积约为750 m² g^-1。具有大大降低传质阻力的海绵状多孔碳纳米纤维在气体吸附，污水处理，液体储存，超级电容器和电池方面表现出多功能性。

JianhuaYan, Keqi Dong, Yuanyuan Zhang, Xiao Wang, Ahmed Abdulqawy Aboalhassan,Jianyong Yu, Bin Ding, Multifunctional flexible membranes from sponge-likeporous carbon nanofibers with high conductivity, Nat. Commun., 2019.

DOI:10.1038/s41467-019-13430-9

https://www.nature.com/articles/s41467-019-13430-9

4. Nat. Commun.: 镍和氧化铁异质界面实现高效的电化学水分解

水分解高效产氢是实现氢经济的基础化学。低成本的过渡金属，例如镍和铁基氧化物/氢氧化物，其过电势低至〜200 mV，可达到10 mA cm^-2，被认为是碱性介质中氧释放反应有前途的催化剂，但是通常它们是不适合析氢反应。新南威尔士大学赵川等人合成了JanusNi-Fe纳米粒子催化剂（Ni-Fe NP），其镍金属域与γ-Fe₂O₃互连，形成异质结/界面。

DFT计算表明，Ni-γ- Fe₂O₃界面处的Ni-O-Fe桥修饰了中间H原子吸附的吉布斯自由能（ΔGH*），从而进一步提高了HER催化性能。该催化剂可实现高效的HER催化活性，其性能可与基准 铂/碳催化剂相媲美。此外，该催化剂还表现出非凡的OER活性，通过物理和电化学表征方法的结合，证明了Ni-Fe NPs在HER和OER过程中均显示出优异的物理和电化学稳定性。

BryanH. R. Suryanto, Yun Wang, Rosalie K. Hocking, William Adamson, Chuan Zhao,Overall electrochemical splitting of water at the heterogeneous interface ofnickel and iron oxide, Nat. Commun., 2019.

DOI:10.1038/s41467-019-13415-8

https://www.nature.com/articles/s41467-019-13415-8

5. JACS：含多金属氧酸盐的原子精确超稳定银纳米簇的受控组装合成

银纳米团簇因其独特的性质和应用而引起了广泛的研究兴趣。但是，获得这些材料的实用合成方法仍然比较少，主要是因为其稳定性低。近日，东京大学Kosuke Suzuki，Kazuya Yamaguchi等报道了一种使用多金属氧酸盐（POMs）作为结构诱导和功能化单元来制造原子精确的银纳米簇的受控组装策略。

作者通过组装由开放道森型POMs [Si₂W₁₈O₆₆]^16–支撑的反应性纳米团簇，合成了三叶螺旋桨状的{Ag₂₇}¹⁷⁺纳米团簇。研究发现，{Ag₂₇}¹⁷⁺纳米簇具有10个离域价电子，在溶液中显示出前所未有的超稳定性。此外，该团簇在可见光区域显示出独特的{Ag₂₇}-POM电荷转移带。

KentaroYonesato, Kazuya Yamaguchi*, Kosuke Suzuki*, et al. Controlled AssemblySynthesis of Atomically Precise Ultrastable Silver Nanoclusters withPolyoxometalates. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI:10.1021/jacs.9b10569

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b10569

6. Angew：荧光二氢可待因酮衍生物实现mu-ORs单分子成像

mu-阿片受体(mu-ORs)在痛觉调节中起着关键作用，并介导最有效的镇痛药物的作用。尽管已进行了广泛的研究，但人们对mu-ORs如何在活细胞中产生特定作用仍缺乏足够的认识。为此，德国维尔茨堡大学Michael Decker研究团队开发了基于mu-ORs拮抗剂E‐对硝基肉桂酰胺基二氢可待因酮(CACO)的新型荧光配体，其具有高亲和力、长停留时间和显著的选择性。

利用这些配体，在生理表达水平上实现了活细胞表面mu-ORs的单分子成像。研究结果表明，mu-ORs的扩散具有高度的异质性，其中包括一个相关的固定组分。通过使用一对不同颜色的荧光配体，对此提供了证据，表明mu-ORs的相互作用在质膜上形成了短寿命的同型二聚体。此方法为单分子水平的分子药理学研究提供了新思路。

ChristianGentzsch, Kerstin Seier, Antonios Drakopoulos, et al. Selective and Wash‐Resistant Fluorescent Dihydrocodeinone‐DerivativesAllow Single‐Molecule Imaging of mu‐Opioid Receptor Dimerisation. Angew. Chem. Int. Ed.,2019.

https://doi.org/10.1002/anie.201912683

7. AM: 高压、无枝晶且耐用的锌石墨电池

金属Zn具有高理论容量（820 mAh g^-1），高丰度，低毒性和高安全性的固有优势，能够推动了可再充电Zn电池的蓬勃发展。但是，缺少高压电解质和正极材料将电池电压大部分限制在2 V以下。此外，Zn枝晶的形成和Zn负极较差的可充电性阻碍了Zn电池的长期运行。德累斯顿工业大学冯新亮等人设计了一种高压耐用的锌石墨电池，该电池的电解质是含LiPF₆的混合电解质。

LiPF₆的存在可有效抑制锌电解质的负极氧化，并致使具有4V（vs Zn / Zn²⁺）的超宽电化学稳定性窗口。在混合电解质中，可实现无枝晶状电镀/剥离锌和可逆的双阴离子嵌入石墨正极。所得的Zn-石墨电池可以在2.8 V的高电压下稳定工作，其中点放电电压为2.2 V。在高充放电倍率下经过2000次循环后，库伦效率达到了100％，实现了97.5％的高容量保持率。

GangWang, Benjamin Kohn, Ulrich Scheler, Faxing Wang, Steffen Oswald, MarkusLöffler, Deming Tan, Panpan Zhang, Jian Zhang, Xinliang Feng, A High‐Voltage, Dendrite‐Free, and Durable Zn–Graphite Battery, Adv.Mater., 2019.

DOI: 10.1002/adma.201905681

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201905681

8. AM：低Ir含量IrNiTa无定型合金膜高效催化析氢反应

近年来，研究人员已经研制了各种用于析氢反应（HER）的催化材料，但开发本征活性高、并尽量减少使用贵金属的有效催化剂仍然至关重要。金属玻璃（MGs）或非晶态合金是一类极具吸引力的HER催化材料。然而限于该类材料的形式与组成，目前使用的主要仍为高贵金属含量的催化材料，大大限制了其进一步推广应用。近日，来自中国科学院物理研究所柳延辉研究员课题组合成了一种低Ir含量的Ir₂₅Ni₃₃Ta₄₂纳米膜催化剂，该材料在0.5m H₂SO₄，Ir负载量为8.14 µg cm⁻²的条件下，显示了极高的本征活性和稳定性，在电流密度为10 mA cm⁻²时，其过电位仅为99mV，Tafel斜率为35 mVdec⁻¹，在50和100mV过电位下，其转化频率分别为1.76和19.3 H₂s⁻¹。

该玻璃态的膜催化剂性能高于已报道的所有的金属玻璃态催化剂、典型的硫化物、磷化物，并与贵金属催化剂性能相当。研究表明该催化剂优异的性能来源于其新型合金系统的协同机制与无定型结构特征。这些发现为进一步开发多组分合金用于多相催化等领域提供了新思路。

Zi‐Jian Wang, Ming‐Xing Li, Ji‐Hao Yu, Xing‐Bo Ge, Yan‐Hui Liu*, Wei‐Hua Wang, Low‐Iridium‐Content IrNiTa Metallic Glass Films as Intrinsically ActiveCatalysts for Hydrogen Evolution Reaction, Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201906384

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201906384?af=R

9. Nano Energy: 3.6％记录效率！无铅铋基钙钛矿太阳能电池

由于铅基有机-无机杂化电池的铅毒性，铋基无铅钙钛矿太阳能电池是其有希望的替代材料之一，但是基于单组分三卤化铋的器件的效率较差。中科大的杨上峰，国家纳米中心的丁黎明和吉林大学的Lijun Zhang团队构建了原位相分离的Cs₃Bi₂I₉和Ag₃Bi₂I₉组分组成的体异质结（BHJ）铋基钙钛矿太阳能电池，实现了创纪录的3.6％的效率和高开路电压达到0.89 V。

BHJ结构的形成导致Cs₃Bi₂I₉的晶粒尺寸增加，并且Ag₃Bi₂I₉的晶粒取向最佳化，并且实现了II型能带对准，从而有利于激子分离和电荷载流子传输。Cs₃Bi₂I₉-Ag₃Bi₂I₉ BHJ器件表现出极好的热稳定性，在85 ^oC下加热450 h后，仍保持约90％的初始效率。在概念验证方面的突破为高效无铅钙钛矿太阳能电池铺平了道路。

Bulk Heterojunction Gifts Bismuth-Based Lead-Free Perovskite SolarCells with Record Efficiency, Nano Energy, 2019

DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.104362.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519310766