1. Nature Photon.: 量子尺寸调谐的异质结构可实现高效稳定的倒置钙钛矿太阳能电池

可以通过调整其层宽 (n) 来定制降维钙钛矿 (RDP) 的能量景观。最近，包含 n = 1 和 2 个 RDP 的二维/三维（2D/3D）异质结构已经生产出功率转换效率（PCE）>25% 的钙钛矿太阳能电池（PSC）。不幸的是，由于 2D/3D 界面处的电子阻挡，这种方法不能应用到倒置 PSC。加拿大多伦多大学Edward H. Sargent 和上海科技大学宁志军 等人报告了一种增加 2D/3D 异质结构中 RDP 层宽度的方法，以解决这个问题。

本文要点：

1）研究发现，体积更大的有机物形成二维异质结构的速度更慢，导致 RDP 更宽；并且对配体设计的小修改会导致n ≥ 3 RDPs的优先增长。

2）利用这些见解，研究人员开发了高效的倒置 PSC（经认证的准稳态 PCE 为 23.91%）。未封装的器件在室温和 50% 左右的相对湿度下运行超过 1,000 小时，而不会损失 PCE。

3）并且，当经受 ISOS-L3 加速老化时，封装器件在 500 小时后保留 92% 的初始 PCE。

Chen, H., Teale, S., Chen, B. et al. Quantum-size-tuned heterostructures enable efficient and stable inverted perovskite solar cells. Nat. Photon. (2022). 

DOI：10.1038/s41566-022-00985-1

https://www.nature.com/articles/s41566-022-00985-1

2. Nat. Rev. Mater.：用于深层组织传感的柔软可穿戴设备

加州大学圣地亚哥分校徐升教授对用于深层组织传感的柔软可穿戴设备相关研究进行了综述。

本文要点：

1）可穿戴设备具有与皮肤相似的机械性能，可以对人体进行连续监测。然而，到目前为止，可穿戴设备的设计主要集中在记录皮肤表面的信号，而其所能够揭示健康和疾病信息都很有限。深部组织信号，如电生理、代谢、循环、热和机械信号等往往与疾病有较强的相关性，甚至可以预测症状的出现。

2）作者在文中综述了能够感知深部组织信号的柔软可穿戴设备工程，重点讨论了电、电磁、热和机械等传感方法以及传感机制、器件设计、制造工艺和传感性能，并对它们的穿透深度和时空分辨率进行了介绍；最后，作者也讨论了该领域所面临的挑战，并介绍了进一步提高穿透深度、特异性、准确性和系统级集成性的相关策略。

Muyang Lin. et al. Soft wearable devices for deep-tissue sensing. Nature Reviews Materials. 2022

https://www.nature.com/articles/s41578-022-00427-y

3. JACS：溶液处理的亚胺连接的结晶COF薄膜的电裂解合成

发展一种通用的、简单的、直接的策略来合成共价有机框架（COFs）薄膜是这一领域面临的主要挑战。近日，华南理工大学Cheng Gu，Yuguang Ma报道了一种前所未有的电裂解合成策略，该策略是通用的并且适合于合成大多数亚胺连接的2D膜，具有合成控制的化学结构和结晶度。

本文要点：

1）该方法包括两个关键步骤：阴极还原和质子化，将COF粉末剥离成纳米片，阳极氧化，回收亚胺连接的结晶COF膜。这些COF薄膜可有效促进传质，以创纪录的高速率常数展示了其对碘的异常快速的吸附。

2）通过结构筛选和对电化学条件的控制，这种电裂解策略可以用来合成其他类型的键，如C=C-键、酮胺-和三嗪连接的COF，从而在不久的将来发展成为高质量COF薄膜合成的通用方法。

考虑到COF的结构多样性和灵活性，这项研究将极大地扩大COFs的应用潜力。

Lingling Wang, et al, Electrocleavage Synthesis of Solution-Processed, Imine-Linked, and Crystalline Covalent Organic Framework Thin Films, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.1c13072

https://doi.org/10.1021/jacs.1c13072

4. JACS：NO₂在SSZ-13沸石膜上的二聚反应用于SO₂/NO₂分离

尽管分子状态对于使用沸石膜进行精确的气体分离至关重要，但其控制仍然是一个巨大的挑战。近日，北京科技大学Yi Xing，东北师范大学朱广山教授，Xiaoqin Zou报道了在SSZ-13沸石膜上的NO₂二聚实现了高效的SO₂/NO₂分离。

本文要点：

1）在温度和压力的作用下，NO₂二聚反应生成大分子尺寸的N₂O₄，并在尺寸排斥的基础上抑制N₂O₄向沸石孔内的扩散，从而获得高的分离选择性。

2）结果表明，SO₂而不是NO₂优先透过SSZ-13膜，膜的SO₂透过率为2×10⁻⁷mol m⁻² s⁻¹ Pa⁻¹，SO₂/NO₂分离系数为22，是未经二聚时的约50倍。对于SO₂/NO₂的分离，二聚效应在其他小孔沸石如NaA中占优势。

研究人员通过使用单一气体和混合气体的膜分离展示这种先进的功能。

Ziyi Li, et al, SO₂/NO₂ Separation Driven by NO₂ D_imerization on SSZ-13 ZeoliteM embrane, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c01635

https://doi.org/10.1021/jacs.2c01635

5. JACS综述：非典型钴胺素依赖的S-腺苷-L-甲硫氨酸非自由基甲基化酶TsrM及其自由基对应物

钴胺素依赖的S-腺苷-L-甲硫氨酸自由基甲基化酶以其使用双辅因子系统，在未活性碳/磷中心执行具有挑战性的自由基甲基化反应而知名。这些酶是执行困难的缩环和自由基重排反应的，Cbl依赖性的AdoMet自由基酶的一个更大亚群的一部分。这个亚群是一个很大程度上未被开发的化学多样性仓库，需要在生化和结构表征方面坚持不懈的努力才能揭示其复杂性。有鉴于此，美国麻省理工学院的Catherine L. Drennan和Emily C. Ulrich等研究人员，综述了非典型钴胺素（Cbl）依赖的S-腺苷-L-甲硫氨酸（AdoMet）非自由基甲基化酶TsrM及其自由基对应物。

本文要点：

1）研究者详述了多年来在阐明TsrM这一亚群中意想不到的非自由基甲基化酶的功能、机制和结构方面的重大努力。

2）研究组还讨论了近年来表征自由基甲基化酶亚群成员方面的成就，这也一次次证明了关键工具在酶机理研究中有多重要。

3）最后，研究者提到了一些近年来使用生物信息学分析来扩展对该亚群定义的酶活性研究。

4）研究人员表示，在自由基（和非自由基）酶化学方面的进一步突破，以及在这个亚群未探索的空间发生的挑战性化学反应，这些研究都无疑已经浮现在地平线上了。

Emily C. Ulrich, et al. The Atypical Cobalamin-Dependent S-Adenosyl-l-Methionine Nonradical Methylase TsrM and Its Radical Counterparts. JACS, 2022.

DOI：10.1021/jacs.1c12064

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c12064

6. JACS：包含葫芦[n]脲分子容器的电压门控膜用于分子纳滤

智能电压门控纳滤膜在按需精确分离类似分子方面具有巨大潜力，这是可持续水净化和资源回收的基本要素。然而，由于电活性单体二聚作用，现有的电压门控膜的选择性、稳定性和可扩展性受到限制。有鉴于此，南京工业大学的孙世鹏等研究人员，开发了包含葫芦[n]脲分子容器的电压门控膜用于分子纳滤。

本文要点：

1）研究人员首次利用葫芦[7]脲（CB[7]）的主客体识别特性来保护紫精衍生物，并通过界面聚合促进其组装到膜中。

2）紫精衍生物起到电压开关的作用，而CB[7]络合可防止其二聚并提高其氧化还原稳定性。

3）CB[7]-紫精络合物的扩散抑制使表面结构的精确图案形成成为可能。

4）合成的电压门控膜的截留性能提高了80%，对类似分子的回收精度高，抗污染性能好。

本文研究工作不仅为电压门控智能纳滤膜的制备提供了创新策略，还为水处理、仿生离子通道和能量转换中的离子选择性传输开辟了新途径。

Yue Wang, et al. Voltage-Gated Membranes Incorporating Cucurbit[n]uril Molecular Containers for Molecular Nanofiltration. JACS, 2022.

DOI：10.1021/jacs.2c01263

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01263

7. JACS：通过自适应结合实现了非手性笼中的手性啮合

手性是自然界和许多人工系统的一个基本特征和根本重要性。有鉴于此，中科院化学所的Qi-Qiang Wang等研究人员，通过自适应结合实现了非手性笼中的手性啮合。

本文要点：

1）研究人员报道了一种适应性的、非手性的三硫脲分子笼及其与三羧酸盐阴离子结合的构象和立体动力学。

2）这一笼状结构是通过不可逆的笼形成反应轻松地在四步内以44%的产率得到的。

3）它具有灵活的构象，通过形成三明治状的包合物与1,3,5-三羧酸苯盐紧密结合，在乙腈中亲和力高达10⁶ M^-1。结合后，笼被锁成扭曲的螺旋结构。

4）通过结合客体分子的三个手性手臂，具有某种给定螺旋的一个齿轮状的复杂主体产生了。由于螺旋槽内的空间拥挤，客体分子上甲基向乙基的微小变化在结合和手性诱导上会导致显著差异。

本文研究表明，该系统代表了一个在柔性、非手性宿主上进行手性诱导的罕见例子，并提供了一个解耦模型，可以单独研究外消旋体的生成和随后的手性分辨。

Qi-Ping Hu, et al. Chirality Gearing in an Achiral Cage through Adaptive Binding. JACS, 2022.

DOI：10.1021/jacs.2c02040

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c02040

8. Angew: 用于高性能钙钛矿太阳能电池的稳健自组装分子钝化

通过钙钛矿薄膜的后处理钝化缺陷是制造高性能钙钛矿太阳能电池（PSC）的有效方法。然而，由于钝化官能团和钙钛矿缺陷位点之间的弱键和脆弱的键合，钝化耐久性仍然是一个问题。中科院化学所薛丁江，Yuan  Lin，Yanyan Fang和乌普萨拉大学Anders Hagfeldt等人提出了一种胆固醇衍生物自组装策略，以在整个钙钛矿薄膜中构建交联和致密的膜。

本文要点：

1）这些超分子膜可作为坚固的保护层抵御恶劣的操作条件，同时有效地钝化从表面到内部晶界的缺陷。所得 PSC 的功率转换效率为23.34%，开路电压高达 1.164 eV。

2）未封装的器件在环境条件下储存 1600 小时后保持其初始效率的 92%，并且在氮气气氛中在 85 ^oC 加热 500 小时后几乎保持不变，显示出显著提高的稳定性。

Guo, H., et al, Robust Self-Assembled Molecular Passivation for High-Performance Perovskite Solar Cells. Angew. Chem. Int. Ed.. 

DOI：10.1002/anie.202204148

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202204148

9. AM：仿生全方位超敏感柔性应变传感器

传感器被广泛应用于多个领域。其中，柔性应变传感器由于能够感知微小的机械信号，且可以适应许多不规则表面，因此其在人体、机器或建筑物的结构健康监测、早期检测和故障预防等方面具有重要的应用价值。在实际应用中，对任意方向产生的细微和异常振动进行检测甚至确定它们的方向对于消除潜在的危险而言非常必要。然而，由于许多具有各向异性力学/电学性能的材料以及它们所采用的微/纳米结构的限制，柔性应变传感器往往很难同时实现超敏性和全向性。吉林大学韩志武教授、牛士超教授和宾夕法尼亚大学杨澍教授发现视觉退化的蝎子能够利用带有扇形槽的狭缝感器以全方位地探测微妙的振动。

本文要点：

1）基于此，实验设计了一种仿生柔性应变传感器，其由围绕中心圆布置的弯曲微槽组成，其具有超过18000的应变计灵敏系数和超过7000个周期的稳定性。

2）研究表明，无论传感器的安装角度如何，它都能感知和识别不同位置、不同输入波形的振动、自由落体的弹跳行为和人体的手腕脉冲。此外，这种几何设计也可以转化为其他材料系统，进而实现包括人体健康监测和工程故障检测等方面的应用。

Linpeng Liu. et al. Bioinspired, Omnidirectional, and Hypersensitive Flexible Strain Sensors. Advanced Materials. 2022

DOI: 10.1002/adma.202200823

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202200823

10. AM综述：新兴4D打印策略用于下一代组织再生和医疗设备

浙江大学汪延成教授和乔治华盛顿大学Lijie Grace Zhang对新兴4D打印策略在下一代组织再生和医疗设备中的应用进行了综述介绍。

本文要点：

1）3D打印技术的迅速发展使其在生物医学工程领域在被广泛应用。4D打印是一种新兴的策略，其可以在组织支架内实现时间依赖性的物理变化或复制组织的动态生物行为，进而用于构建智能型组织再生和医疗设备。这种刺激响应型结构可以提供动态的、可编程的形变或驱动，以模拟自然组织复杂的物理、生化和机械过程。尽管4D打印技术在生物医学领域中的发展势头良好，但由于可打印智能材料的局限性以及当前刺激源可实现反应的简单性，如何实现4D打印技术在临床和组织工程中的广泛应用也变得复杂。

2）作者在文中介绍了多种4D打印机制，重点讨论了4D驱动、结构设计和打印技术中的智能墨水机制以及4D打印领域的最新研究进展；此外，作者也综述了近年来4D打印在组织/器官再生和医疗器械方面的研究进展；最后，作者对4D打印目前面临的挑战和未来的发展前景进行了讨论和展望。

Yue Wang. et al. Emerging 4D Printing Strategies for Next-Generation Tissue Regeneration and Medical Devices. Advanced Materials. 2022

DOI: 10.1002/adma.202109198

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202109198

11. AEM: 四电子转化反应实现高容量水溶液Cu-Se电池

金属Se作为能够储存金属离子的正极材料具备高离子电导率、高体积比容量、高质量密度等优势。然而，由于缺乏合适的转化反应氧化还原电对，Se基电池的发展受到严重的阻碍。近日，宁波大学Jie Shu等通过对化学热力学性质进行定量分析将Cu²⁺作为可变价载流子实现了高容量的Cu-Se电池。

本文要点：

1）研究人员以金属Se作为正极，以Cu²⁺作为可变价载流子构建了Cu-Se电池。XRD、XPS、HRTEM等表征手段被用来研究Cu²⁺在Se电极中的存储机制。结果表明Cu-Se电池的工作机制基于可逆的相转化过程：Se→CuIISe→CuI₂Se，也就是说从二价Cu²⁺到Cu(0)以及从Se(0)到Se^2-。

2）由于Cu²⁺在整个充放电过程中的价态也处于变化过程中，因此整个电化学过程涉及到四个电子的转移。因而在0.1A/g的电流密度下，Cu-Se电池表现出高达1045.4mAh/g的可逆比容量。在2A/g的大电流下工作1500周后该电池的容量保持率仍然高达89.7%。

Junwei Zhang et al, Four-Electron Transfer Reaction Endows High Capacity for Aqueous Cu–Se Battery, Advanced Energy Materials, 2022

DOI: 10.1002/aenm.202103998

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202103998

12. AEM: 具有乙烯基官能化金属有机框架的硫链共聚加速Li-S电池动力学

Li-S电池被视为最受关注的储能器件之一。然而，可溶性多硫化物的穿梭效应严重限制了其实际应用。金属−有机骨架（MOF）因其限制和捕获PSs的能力而成为一种新型载硫材料。然而，大多数MOF载体会造成氧化还原动力学缓慢，尤其是在高硫负载量下。近日，广东工业大学的Qi Zhang与Shaoming Huang 等将硫与具有乙烯基官能团的MOF进行共聚有效解决了上述问题。

本文要点：

1）研究人员通过将硫单质与含有乙烯官能团的MOF材料进行共聚制备了名为CNT@UiO-66-V-S的复合硫正极来抑制多硫化物的穿梭并加快氧化还原反应动力学。系统的电化学表征、原位拉曼光谱以及后期分析等发现聚合性的硫正极表现出自由基反应机制，从而使得多硫化物的转化反应显著加快而且抑制了锂枝晶的生长。

2）研究人员发现该聚合策略使得复合硫正极在1C的电流密度下循环500周后仍然能够保持100%的放电容量，同时循环1000周时平均每周容量衰减仅为0.028%。此外，在5.6mg/cm2的高硫负载量下，复合硫正极能够在0.2C下实现稳定高效循环。

Qinghan Zeng et al, Copolymerization of Sulfur Chains with Vinyl Functionalized Metal−Organic Framework for Accelerating Redox Kinetics in Lithium−Sulfur Batteries, Advanced Energy Materials, 2022

DOI: 10.1002/aenm.202104074

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202104074