1. Science政策论坛：太瓦级光伏发电-改变全球能源

由于太阳能资源的规模，可预测性和无处不在的性质，太阳能有可能在未来的全球能源系统中发挥核心作用。全球安装的太阳能光伏（PV）容量在2018年底超过500 GW，预计到2022年至2023年将增加500 GW的光伏发电容量，使我们进入太瓦（TW）规模的PV时代。鉴于光伏产业的变化速度，无论是持续大幅降低成本还是制造规模增长，TW规模光伏发电的增速还是出乎意料的。

美国国家可再生能源实验室（NREL）的Nancy M. Haegel等人设想到2030年光伏发电量约为10 TW，到2050年将达到30到70 TW，成为全球大部分能源。光伏发电不仅是发电的关键因素，也是全球能源系统所有部门的核心部件。讨论了补充技术的分支和挑战（例如，能源存储，燃气/液体燃料/化学品的电力，电网整合和多部门电气化），并总结了光伏性能、可靠性、制造和回收研究所需的内容。

Haegel,N. M. et al. Terawatt-scale photovoltaics: Transform global energy. Science, 2019.

DOI:10.1126/science.aaw1845

https://science.sciencemag.org/content/364/6443/836

2. Science综述：重塑卤化钙钛矿纳米晶体

金属卤化物钙钛矿纳米晶体作为光发射体具有非凡的潜力，不仅表现出高光致发光量子产率（PLQYs），而且通过改变混合卤素离子的比例，可以在整个可见光谱中精细调控发光颜色。然而，钙钛矿纳米晶的敏感的表面使其易于降解和长期不稳定，并且表面可以引入表面中心（中间隙状态），其促进电荷载体的非辐射复合，从而降低PLQY。因此，纳米晶与有机配体之间界面的表征对于开发控制表面缺陷，调整光电性质以及改善器件性能的策略是至关重要的。

意大利理工学院Liberato Manna和Ivan Infante等人指出，随着钙钛矿纳米晶体尺寸减小以增加量子限制的程度，表面将变得更加重要。这些研究还应该使人们了解在块状钙钛矿晶界处的复合，其中需要降低缺陷密度的策略。除了基于铅的钙钛矿和其他金属卤化物纳米晶之外，钙钛矿纳米晶的表面化学性质尚未得到充分研究。需要一种系统的方法，结合不同的实验和计算工具来寻找超出简单脂肪族配体链的最佳配体。随着高效多尺度量子化学软件和强大的超级计算机的出现，可以根据可预测的参数筛选大量配体，包括宏观和微观。钙钛矿纳米晶的筛选可以通过机器学习来解决。这样就可以很快的寻找到提高稳定性和光电效率所需的完美配体。

Almeida, G., Infante, I. & Manna, L.Resurfacing halide perovskite nanocrystals. Science, 2019.

DOI: 10.1126/science.aax5825

https://science.sciencemag.org/content/364/6443/833

3. Science评论：多彩钙钛矿LED，多姿的未来生活

在太阳能电池中，廉价，易于制造的钙钛矿材料擅长将光子转化为电能。现在，钙钛矿正在跨界上演精彩剧情！反过来，将电子转化为光，其效率与手机和平板电视中的商用有机发光二极管（OLED）相当。同时，3D打印技术可以钙钛矿进行图案处理以用于全彩色显示器，可见其巨大应用潜力。

Robert F. Service认为，电脑屏幕和未来巨幕显示将由这些廉价的钙钛矿组成，由普通成分制成。尽管，新的钙钛矿显示器尚不具备商业可行性。相比OLED的繁琐工艺，钙钛矿可以简单地通过在室温下将化学组分通过溶液法来制备。只需要进行短暂的热处理即可使其结晶。即使钙钛矿晶体最终存在缺陷，这些缺陷通常也不会破坏材料发光的能力。光子的颜色取决于钙钛矿的化学成分，通过改变钙钛矿的配方来调整颜色。终于一天，多彩钙钛矿LED会让我们过上多姿的未来生活，那就一起拭目以待！

Service, R. F. Perovskite LEDs begin to shine.Science, 2019.

DOI: 10.1126/science.364.6444.918

https://science.sciencemag.org/content/364/6444/918

4. Nature Rev. Mater.：电子束操控的原子工程技术

如何简便地将原子逐个组装到功能器件上是纳米技术的终极目标。本质上，实现这一目标的可能性取决于如何在原子水平上将物质可视化，如何诱导和控制原子尺度的相关运动，如何促进和直接发生化学反应，如何协调和控制制造过程朝向所需的原子结构。近日，橡树岭国家实验室Ondrej Dyck和Sergei V. Kalinin等人总结了在原子尺度电子束操控技术在化学转化、材料改变和原子动力学研究方面的最新进展。综述了从电子束诱导材料转变到原子精确掺杂和多原子组装的研究进展，以及相关的工程、理论和大数据挑战。

Ondrej Dyck*, Maxim Ziatdinov, David B.Lingerfelt, Raymond R. Unocic, Bethany M. Hudak, Andrew R. Lupini, StephenJesse & Sergei V. Kalinin*. Atom-by-atom fabrication withelectron beams. Nature Reviews Materials, 2019.

DOI: 10.1038/s41578-019-0118-z

https://www.nature.com/articles/s41578-019-0118-z

5. Nature Energy：磁场作用助力碱金属媒介下电催化水氧化！

实现成本低廉的工业水分解是构建可靠可持续氢能经济的一项重大挑战。就目前而言，使用资源丰富催化剂的碱金属 电解器仍然是电解制氢的常规路线，但是提高这种碱金属电解器的电解效率是当前研究的重中之重。最近，研究人员发现电子旋转极化有希望成为分解水催化过程效率提高的有效手段。

在本文中，西班牙加泰罗尼亚高级学习研究所的Ramon教授团队发现当向负极上施加中等强度的磁场（小于450m T）时能够显著提高碱金属电解水的效率。当使用具有强磁性的混合氧化物电催化剂如NiZnFe₄O_x 时电流密度的增量能够超过100%达到100 mAcm^-2。他们还发现磁场增强在具有大电流密度的修饰后的泡沫Ni上同样适用，在低过电势下其催化活性提高了约40%。该项研究成果为磁场增强作用在电解水领域的应用开拓了道路。

Felipe A. Garces-Pineda， Jose Ramon Galan-Mascaros et al. Direct magnetic enhancement of electrocatalytic water oxidation in alkaline media. Nature Energy, 2019.

DOI: 10.1038/s41560-019-0404-4

https://www.nature.com/articles/s41560-019-0404-4

6. Joule：基于醚的局部高浓度电解质可实现电池高压（4.5 V）循环

可充电Li金属电池（LMB）为需要高能量密度电池系统的应用提供了很好的机会。西北太平洋国家实验室许武和张继光团队报道了一种反常现象，证明了一种基于醚的局部高浓度电解质（LHCE）可以在4.4和4.5 V下通过形成保护性富含LiF的界面，来有效地提高富Ni的LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂（NMC811）正极的稳定性。这种效果与该电解质中优异的Li稳定性相结合，能够在极具挑战性的条件下显著改善Li || NMC811电池的循环性能。在具有极其有限量的Li负极和电解质下，LMB在150个稳定循环中可以保持80％以上的容量。

Xiaodi Ren, Lianfeng Zou, Xia Cao, Mark H.Engelhard, Wen Liu, Sarah D. Burton, Hongkyung Lee, Chaojiang Niu, Bethany E.Matthews, Zihua Zhu, Chongmin Wang, Bruce W. Arey, Jie Xiao, Jun Liu, Ji-GuangZhang, Wu Xu. Enabling High-Voltage Lithium-Metal Batteries under PracticalConditions. Joule, 2019.

DOI: 10.1016/j.joule.2019.05.006

https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30218-1

7. Chem. Soc. Rev.：超薄MOF/COFs膜用于极限分离

金属/共价有机框架(MOF/COF)膜被认为是应用于各种环境和能源相关分离/运输过程的最先进的平台，受到人们的广泛关注。为打破渗透性和选择性之间的矛盾达到极限分离，最近的研究已经面向如何设计并利用超薄MOF/COF膜(低于1μm厚)。

近日，浙江大学徐志康，香港城市大学王钻开团队对该领域的研究进展进行了总结。作者首先总结了近年来制备无缺陷MOF/COF薄膜的新方法，包括原位生长法、反向扩散法、逐层(LBL)组装法、金属前驱体预功能化法、界面辅助法和MOF/COF纳米片层合组装法；然后，重点介绍了超薄MOF/COF膜在气体分离之外的一些新兴应用领域的最新进展，包括水处理和海水淡化、有机溶剂纳滤以及与能量相关的分离/运输(即锂离子分离和质子电导率)；最后，讨论了与该领域相关的一些尚未解决的科学和技术挑战，对下一代分离膜的发展进行了展望。

Chao Zhang, Bai-Heng Wu, Meng-Qi Ma, ZuankaiWang* and Zhi-Kang Xu*. Ultrathin metal/covalent–organic framework membranes towards ultimate separation. Chemical SocietyReviews, 2019.

DOI: 10.1039/c9cs00322c

https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2019/cs/c9cs00322c

8. ACS EnergyLett.：抑制钙钛矿中的离子迁移，改善器件工作稳定性

离子迁移驱动的降解是钙钛矿太阳能电池中的主要降解途径之一，并且在封装的器件中也可以在钙钛矿材料内发生。Edward H. Sargent团队研究发现准二维（2.5D）钙钛矿抑制了这种离子迁移诱导的降解。研究表明，碘化物迁移发生在以其最大功率点（MPP）运行的钙钛矿光伏器件中。观察到了I-穿过spiro-OMeTAD层迁移到spiro/金接触界面，氧化和退化界面处的金电极。与3D器件相比，研究发现大型2.5 D钙钛矿表现出明显地降低离子迁移率，并且在MPP连续工作超过80小时，相对效率损失小于1％，而3D器件很快就退化了。

Huang,Z. et al. Suppressed Ion Migration in Reduced-Dimensional Perovskites Improves Operating Stability. ACS Energy Letters, 2019.

DOI: 10.1021/acsenergylett.9b00892

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.9b00892

9. AFM：基于卟啉的MOF纳米平台用于增强细菌生物膜的穿透性和光动力学清除

近年来，光动力疗法抗菌(aPDT)被认为是生物膜清除的一个有效选择。然而，由于光敏剂（PSs）在生物膜中的渗透和扩散程度有限，即使是非常有效的光敏剂(PSs)也需要很高的光剂量和PSs浓度才能清除生物膜。此外，乏氧微环境和PDT过程中氧的快速消耗也严重影响了该方法的治疗效果。

中科院长春应化所任劲松研究员、曲晓刚研究员团队首次合成了一种基于卟啉的MOF纳米平台(pMOF)，该平台具有高效的生物膜穿透、自生成氧气和增强的光动力治疗效率，可以用于清除细菌生物膜。实验利用人血清白蛋白包裹的二氧化锰(MnO₂)去包覆pMOF来组成该纳米平台。生物膜中MnO₂可以对pH/H₂O₂产生响应性分解，从而触发超小带正电的pMOF点的释放，同时也在原位产生O₂以缓解生物膜乏氧。而具有高活性氧产率的pMOF也能有效地渗透到生物膜中，并与细菌的细胞表面有较强的结合，进而能够降解细菌生物膜。结果表明，该纳米平台可以在不损伤健康组织的情况下在体内治疗金黄色葡萄球菌感染的皮下脓肿，治疗效果也十分显著。

Qingqing Deng, Jinsong Ren, Xiaogang Qu. etal. Porphyrin MOF Dots–Based, Function-Adaptive Nanoplatform for Enhanced Penetration and Photodynamic Eradication of BacterialBiofilms. Advanced Functional Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adfm.201903018

https://doi.org/10.1002/adfm.201903018

10. AFM：仿皮肤的抗菌导电水凝胶用于表皮传感和糖尿病足的伤口敷用

近年来，关于人工智能的研究大大推动了可伸缩柔性电子系统的发展。导电水凝胶作为一种新型的柔性电子材料，在可穿戴和可植入的生物医学设备中有着广阔的应用前景。然而，目前导电水凝胶往往抗菌性能不佳，且与人体组织的机械性不匹配，这些都严重限制了其在生物领域中的应用。

受动物皮肤的启发，吉林大学林权教授团队和王金成教授团队合作设计了一种由聚多巴胺修饰的银纳米颗粒(PDA@Ag NPs)、聚苯胺和聚乙烯醇进行超分子组装而成导电水凝胶PDA@Ag NPs/CPHs。该水凝胶具有可调的机械和电化学性能、出色的可加工性能、良好的自愈能力以及可重复黏附性。并且，PDA@Ag NPs/CPHs对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均表现出显著的抗菌活性，同时也可以对人体的运动进行实时监测。此外，PDA@ Ag NPs/CPHs可通过促进血管生成、加速胶原沉积、抑制细菌生长和控制伤口感染来对糖尿病足部创面进行治疗，作用显著。

Yue Zhao,Jincheng Wang, Quan Lin, et al. Skin-Inspired Antibacterial Conductive Hydrogels for Epidermal Sensors and Diabetic Foot Wound Dressings. Advanced Functional Materials, 2019.

DOI:10.1002/adfm.201901474

https://doi.org/10.1002/adfm.201901474