1. Science：热电材新进展！

热电材料允许热和电之间的直接转换，在发电与制冷领域有着十分广阔的应用潜力。然而高性能热电材料要求材料能在大温差下，同时具备高的电传输特性与低的热传输性能，而高导电和低导热是一对矛盾体，这严重制约了其进一步发展和应用。热电材料的发电和制冷效率主要由材料的无量纲热电优值ZTave决定，更高的ZT值意味着更大的能量转换效率。有鉴于此，北京航空航天大学赵立东和奥地利科学技术研究院常诚等人合作，报道了一种氯掺杂铅合金化的N型硒化锡晶体，其在300 ~ 773开尔文条件下，ZT值达到了1.7，沿面外方向表现出优异的三维电荷和二维声子输运特性，其最大Zmax为~ 3.6×10-3/kelvin，氯诱导的低变形势提高了载流子的迁移率。铅引起的质量和应变波动降低了晶格的导热系数。声子-电子解耦是实现高性能热电器件的关键。

本文要点：

1）利用层状材料在层外方向的低热导特点，通过调节晶体结构对称性在层外方向改善了载流子在层间的迁移，从而促进了层间方向的电子遂穿。

2）通过声子-电子去耦发现氯掺杂和铅合金硒化锡晶体的声—电耦合程度大幅降低，载流子迁移率(μ)可提升~30%。在748开尔文时具有约4.1×10-3/kelvin的极具吸引力的高Zmax，在300至773开尔文时ZTave为约1.7。

3）相比于Br掺杂，氯诱导的低变形势进一步提高了载流子迁移率，同时铅引起的质量和应变波动降低了晶格热导率。声子-电子解耦对于实现高性能热电器件起着关键作用。

图1. 电子和声子通过强化三维电荷和二维声子输运而解耦

Lizhong Su et al. High thermoelectric performance realized through manipulating layered phonon-electron decoupling. Science, 2022, 375, 1385

DOI:10.1126/science.abn8997 https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn8997

2. Nature Synthesis：N₂衍生的钼氮化物用于光催化加氢合成氨

长期以来，化学家们一直在寻找均相催化剂用于合成氨，目的是获得对臭名昭著的无反应和普遍存在的小分子的功能化的分子洞察，并作为与可再生氢兼容的间歇过程的基础。最近，研究人员报道了在可见光照射下，各种有机分子在整个氢化过程中形成了一系列弱的X-H键。这一策略似乎非常适合于由氮化金属氮化物合成氨，在氮化金属氮化物中，弱N-H键的形成将使以可见光为外部能源的合成循环得以完成。近日，普林斯顿大学Paul J. Chirik报道了一种以H₂为末端还原剂，以氮化钼为原料的光催化合成氨反应。

本文要点：

1）在蓝光照射下，Ir氢化物光催化剂起到了催化作用。五氢化钼被确认为合成氨后产生的主要金属产物。

2）研究人员将五氢化钼转化回末端氮化钼分三步完成，并完成了由N₂和H₂生成氨的合成循环。

3）机理研究证实了一种途径，该途径涉及到Ir氢化物的光激发和随后的能量转移，而不是电子转移。此外，氢标记证实了氢是N-H键的来源。这种光驱动、质子耦合的电子转移可以使用H₂作为终端还原剂，在金属催化剂的作用下实现从N₂催化合成NH₃。 

Kim, S., Park, Y., Kim, J. et al. Ammonia synthesis by photocatalytic hydrogenation of a N₂-derived molybdenum nitride. Nat. Synth (2022)

DOI：10.1038/s44160-022-00044-1

https://doi.org/10.1038/s44160-022-00044-1

3. JACS：操控纳米颗粒聚集度以调节巨噬细胞受体-配体结合

调节配体可及性能够对受体与配体在细胞中的相互作用进行动态调节。高丽大学Heemin Kang和汉阳大学Dokyoon Kim将大小可调的磁性纳米粒子在纳米和原子尺度进行有序聚集。

本文要点：

1）实验在细胞粘附RGD配体(Arg-Gly-Asp)活性材料表面灵活地固定磁性纳米颗粒的大小可调的聚集物，同时保持巨噬细胞可接触的分散配体密度恒定。研究发现，在可及配体密度不变的情况下，通过增加聚集体的大小来降低可及配体的分散性有利于整合素受体与可及配体的结合，从而促进对巨噬细胞的粘附。在配体分散性高的情况下，远距离磁性操作提升聚集(增加配体可及性)会刺激整合素受体与可及配体的结合，进而在体内外增强巨噬细胞粘附介导的促愈合极化。

2）在配体分散性较低的情况下，远距离控制降低聚集(降低配体可及性)会将整合素受体排斥在聚集体之外，从而抑制整合素受体-配体结合和对巨噬细胞的粘附，进而促进炎症极化。综上所述，该研究提出了一个新的基本参数，即调节受体-配体结合，以通过增加和减少配体可及性实现可逆操控。对纳米粒子聚合体的尺寸和形态进行调控可以为调节宿主细胞中的受体-配体结合提供新的途径。

Yuri Kim. et al. Manipulating Nanoparticle Aggregates Regulates Receptor−Ligand Binding in Macrophages. Journal of the American Chemical Society. 2022     

DOI: 10.1021/jacs.1c08861

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c08861

4. JACS: 劫持甲基阅读器蛋白质以进行核特异性蛋白质降解

PROTACs 的靶向蛋白质降解 (TPD) 是控制细胞内致病蛋白质水平的一种有前途的策略。虽然靶向蛋白质降解正在成为一种创新的药物发现范例，但目前只有有限数量的E₃连接酶：用于诱导蛋白质降解的配体对。

鉴于此，耶鲁大学Craig M. Crews等人报告了一种通过劫持甲基化阅读器：E₃ 连接酶复合物来诱导蛋白质降解的新方法。

L₃MBTL₃ 是一种甲基赖氨酸阅读器蛋白，可与 Cul₄^DCAF5 E₃ 连接酶复合物结合，并靶向甲基化蛋白以进行蛋白酶体降解。通过采用这种自然机制，研究人员报告了招募L₃MBTL₃的 PROTAC的设计和生物学评估，并证明了 FKBP₁₂ 和 BRD₂ 的核特异性降解。

研究人员将此设想为一种可推广的方法，可在 PROTAC 设计中利用其他阅读器蛋白相关的 E₃ 连接酶复合物来扩展 E₃ 连接酶工具箱，并探索靶向蛋白质降解的全部潜力。

Hijacking Methyl Reader Proteins for Nuclear-Specific Protein Degradation. J. Am. Chem. Soc. 2022.

https://doi.org/10.1021/jacs.2c00874

5. JACS：WS₂共价修饰苝二酰亚胺形成长寿命电荷分离态

过渡金属硫化物是具有吸引力的太阳能能量转换2D材料，以往人们的主要研究关注于此类体系的性质，目前还没有相关工作对2D过渡金属硫化物的非共价键合复合材料体系性质进行深入研究，比如剥离的WS₂。有鉴于此，埃尔朗根-纽伦堡大学Andreas Hirsch、Dirk M. Guldi等报道对剥离的WS₂与可见光吸收能力的电子受体，苝二酰亚胺（perylene diimide）形成的电子供体-受体复合材料体系性质进行研究。

本文要点：

1）这个复合材料体系中非常重要的一点是WS₂作为电子供体。通过光谱表征发现，WS₂-PDI材料具有电子供体/受体能力，在吸收绿色可见光激发形成长寿命WS₂^•+–PDI^•–电荷分离态。

Tobias Scharl, et al, Noncovalent Liquid Phase Functionalization of 2H-WS₂ with PDI: An Energy Conversion Platform with Long-Lived Charge Separation, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI: 10.1021/jacs.1c11977

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c11977

6. JACS：LiScMo₃O₈材料Mo-Mo金属键改善锂电池性能

用于Li⁺电池的电极材料需要进行多个方面的优化，包括材料的价格、性能、是否符合可持续发展。其中最重要的一点是，电极能够在电池充放电循环过程中保持结构整体性，金属-金属化学键结构在一些难溶金属氧化物的重要结构特征，金属-金属化学键能够影响材料的结构整体性，此类材料目前还没有应用于能量存储领域。有鉴于此，加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校Ram Seshadri、Anton Van der Ven等报道含有Mo-Mo金属键三角形Mo₃金属簇的LiScMo₃O₈，是一种具有前景的Li离子电池电极材料。

本文要点：

1）锂化过程中，电子在刚性Mo₃三角形位置进行插嵌，而不是在单独的金属离子上，通过原位表征验证这种在刚性Mo₃进行充放电导致材料的结构变化非常弱。

2）通过这种独特的化学成键现象，LiScMo₃O₈能够在低于+4价态的条件中进行充放电循环，因此产生的电压区间能够用于电池阳极材料。通过一系列表征方法，包括电位熵测量，发现LiScMo₃O₈电化学过程中存在两种变化区间，这是因为Li⁺离子结构排序不同。

本文研究为发展新型可逆Li⁺插嵌/剥离过程的材料提供经验。

Kira E. Wyckoff, et al, Metal–Metal Bonding as an Electrode Design Principle in the Low-Strain Cluster Compound LiScMo₃O₈, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI: 10.1021/jacs.1c12070

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c12070

7. JACS: 使用高强度聚焦超声对基于 DNA 酶的体内金属离子成像的无创和时空控制

金属离子对许多生物过程至关重要，因为它们具有许多作用，包括稳定生物分子、调节分子相互作用以及催化化学和生物反应。异常低或高水平的金属离子会导致疾病，例如贫血和生长迟缓。

以高时空分辨率检测体内金属离子对于了解金属离子在健康和疾病状态中的作用至关重要。尽管已经证明了使用光对金属离子传感器的时空控制，但在组织和体内缺乏穿透深度限制了它们的应用。

为了克服这一限制，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校陆艺、King C. Li等人在此报告了使用高强度聚焦超声 (HIFU) 远程提供按需、时空分辨的热能，以在体外和体内激活目标区域的 DNAzyme 传感器。

Zn²⁺选择性DNA酶探针被保护链灭活，以阻止催化酶结构的形成，然后可通过HIFU诱导的局部温度升高激活催化酶结构。

通过这种设计，Zn²⁺特异性荧光共振能量转移（FRET）成像已在HeLa细胞和小鼠中通过新的DNAzyme HIFU探针得到证实。目前的方法可用于监测许多其他金属离子，以便使用已获得或可通过体外选择的金属特异性DNA酶进行体内成像和医学诊断。

Noninvasive and Spatiotemporal Control of DNAzyme-Based Imaging of Metal Ions In Vivo Using High-Intensity Focused Ultrasound. J. Am. Chem. Soc. 2022.

https://doi.org/10.1021/jacs.1c11543

8. JACS：基于固态 [2+2]光环加成工程光机分子晶体以实现异常膨胀

光机械分子晶体是一种很有前途的光致动器候选材料，有可能作为智能材料应用于各个领域。有鉴于此，华东理工大学的曲大辉、Fei Tong等研究人员，报道了基于固体[2 + 2]光环加成的工程光力学分子晶体实现异常膨胀。

本文要点：

1）研究人员合成了一种新的分子晶体，（E）-3-（萘-1-基）丙烯醛丙二腈（（E）-NAAM），可以在可见光(≥400 nm）光照下进行固态[2+2]光环加成反应。

2）采用表面活性剂介导的晶种生长方法，制备了含有对称孪晶密封腔的（E）NAAM微晶。

3）当暴露在光照下时，空心微晶表现出强烈的光机械运动，包括弯曲和剧烈的定向膨胀，由于光照效应，断裂前原始晶体长度的延伸率高达43.1%。

4）微晶内部的密封腔可储存不同的染料水溶液约一个月，并在光照下立即释放溶液。

5）观察到一个独特的慢-快-慢晶体延伸运动过程，表明在光照期间发生了显著的分子重排，导致平均各向异性晶体延伸率为37.0%（±3.8%）。

6）光环加成反应伴随着显著的分子结构和几何结构变化，推动光化学接近100%完成，也促进了光机械晶体膨胀。

本文研究结果为合理设计分子结构和工程晶体形态提供了一种可能的方法，以促进更有趣的光力学行为。

Tian-Yi Xu, et al. Engineering Photomechanical Molecular Crystals to Achieve Extraordinary Expansion Based on Solid-State [2 + 2] Photocycloaddition. JACS, 2022.

DOI：10.1021/jacs.1c12485

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c12485

9. EES：用于水分解的热氧化Cu₂O光电阴极中晶体取向相关的刻蚀和陷阱

光电化学（PEC）水分解水制氢是一种非常有前途的利用阳光的策略。为了实现高效的PEC水分解，合适的带隙和良好的电子性质对于光吸收和光生电子传输必不可少。近日，苏黎世大学S. David Tilley报道了对光电阴极器件中热氧化亚铜（TO-Cu₂O）进行了氨水溶液刻蚀。

本文要点：

1）与未刻蚀的器件相比，刻蚀的器件表现出更高的光电化学（PEC）性能以及更好的重复性。最佳样品在0 V和0.5V分别获得了-8.6 mA cm⁻²和-7 mA cm⁻²光电流密度，起始电位为0.92 V_RHE，填充因子为44%。在0.56 V_RHE下获得了3.6%的偏置光电流效率，创下了Cu₂O基光阴极系统的新纪录。

2）基于电容的仿形研究表明，在生长的器件中，界面陷阱有很强的钉扎效应，这些陷阱通过氨水溶液刻蚀被去除。此外，刻蚀过程还导致了基于不同晶向的Cu₂O晶体的不同形貌。

3）研究人员用电子背散射衍射仪(EBSD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了刻蚀后晶体取向的分布以及晶体取向与形貌的关系。高指数晶体组的PEC表现出比低指数组更高的统计性能。X射线光电子能谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)分析表明，Cu₂O/Ga₂O₃界面处存在金属铜，这是限制PEC性能的主要陷阱。结果表明，金属铜来源于ALD过程中生长的Cu₂O样品上CuO杂质层的还原。

Wenzhe Niu, et al, Crystal orientation-dependent etching and trapping in thermally-oxidised Cu₂O photocathodes for water splitting, Energy Environ. Sci., 2022

DOI: 10.1039/D1EE03696C

https://doi.org/10.1039/D1EE03696C

10. AEM：合理的锂宿主体设计实现高能锂金属软包电池的低堆压运行

从液体电解质到无机固体电解质的转变为实现高度可逆的锂金属负极提供了一条潜在的途径。然而，固体电解质保护的锂金属负极存在界面离子接触不良的问题，需要高堆积压力（>1.0 MPa）来维持界面接触。近日，德克萨斯大学奥斯汀分校Arumugam Manthiram设计了一种基于中空碳支架和稳定的硫化物/聚合物复合电解质的三维锂金属负极。

本文要点：

1）研究人员首先在中空碳纤维支架上涂覆了亲锂银。在第二步中，将空气稳定的、可溶的硫化物固体电解质渗透到负极支架中，并通过原位交联法由聚合物粘结剂基质保护/增强。

2）复合电解质表现出比原始硫化物固体电解液更好的化学/机械稳定性。中空的银（Ag）/碳支架和复合电解质的组合使支架内的可逆镀锂/剥离成为可能，同时在界面上产生轻微的应力。

3）复合电解质保护的负极支架可以与填充LiNi_0.9Mn_0.05Co_0.05O₂(NMC)的凝胶聚合物电解质正极（18.0 mg cm⁻²）集成在一起。在单一过量锂的情况下，纽扣电池和软包电池在100次循环后容量保持率都保持在90%以上。以更高的倍率（1 C放电/0.2 C充电）进一步循环200次，容量保持率为83%。

4）由于电极/电解质界面的紧密接触和循环过程中界面的微小演化，负极支架在软包电池中以合理的堆叠压力运行，最低可达320 kPa。

Yuxun Ren, et al, Operating High-Energy Lithium-Metal Pouch Cells with Reduced Stack Pressure Through a Rational Lithium-Host Design, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202200190

https://doi.org/10.1002/aenm.202200190

11. AFM：通过固-固接触方法实现多功能离子锁界面层稳定钙钛矿太阳能电池

钙钛矿太阳能电池中的一个阻碍问题是钙钛矿和电荷传输层之间的界面显示出明显高浓度的缺陷，其数量约为钙钛矿体层内部的 100 倍。该问题导致设备的效率和稳定性大大降低。香港大学Wallace C. H. Choy和南方科技大学Baomin Xu等人展示了一种固-固接触方法来实现与钙钛矿层具有强化学相互作用的多功能离子锁层。

本文要点：

1）多功能离子锁层显著抑制界面缺陷并调节功函数，有助于促进载流子提取，提高开路电压，扩大光电流。

2）此外，多功能离子锁层成功地锁定了离子的运动，从而提高了器件的稳定性。最后，借助多功能离子锁层，钙钛矿太阳能电池可提供高达 23.13% 的效率以及理想的长期运行、存储和湿度稳定性。

3）因此，这项工作为在钙钛矿和空穴传输层之间建立缺陷抑制界面提供了指导。

Gao, Z.-W., Wang, Y., Jiang, Z., Hu, B., Xu, B., Choy, W. C. H., Multifunctional Ion-Lock Interface Layer Achieved by Solid–Solid Contact Approach for Stabilizing Perovskite Solar Cells. Adv. Funct. Mater. 2022, 2200473.

DOI：10.1002/adfm.202200473

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202200473

12. ACS Nano：石墨烯中的冠状纳米孔用于二氧化碳捕获和过滤

随着全球变暖问题日益严重，从各种排放源（如发电厂）甚至直接从空气中捕获碳已变得紧迫和关键。材料研究的最新进展使得设计各种有效的方法来捕获二氧化碳，并且相对于其它气体具有高选择性成为了可能。近日，扬州大学Zonglin Gu，美国IBM托马斯沃森研究中心Binquan Luan等研究发现嵌入石墨烯中的冠状纳米孔（类似于冠醚）可以有效地让二氧化碳通过并阻挡其它烟气成分（如N₂和O₂）。

本文要点：

1）作者进行了广泛的基于密度泛函理论的计算（冠状纳米孔对烟道气体的吸附能等）以及经典和从头算分子动力学模拟（压力差驱动通过冠状纳米孔的烟道气，含有H₂O的湿烟道气等），以揭示气体通过冠纳米孔传输的能量学和动力学。

2）研究结果表明，石墨烯中设计的冠状纳米孔不仅具有出色的CO₂分离/捕获选择性，而且还具有快速的传输（流动）速率，是发电厂烟气处理的理想选择。

3）基于先进的多孔石墨烯膜制造技术，该工作还为未来的实验验证提供了指导。作者认为，除了烟道气应用之外，具有冠状纳米孔的石墨烯膜也可以在许多其他二氧化碳排放行业（如钢铁和水泥生产）的二氧化碳捕获中发挥重要作用。

Binquan Luan, et al. Crown Nanopores in Graphene for CO₂ Capture and Filtration. ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c00213

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c00213