1. Angew：电解液还原形成富锂正极-电解液界面提高充电电位可以进一步提高锂离子电池过渡金属氧化物正极的容量。然而，正极的大体积变化破坏了活性物质和阴极-电解液界面(CEI)，导致电解液渗透到破碎的活性物质中，正极和电解液之间发生持续的副反应，因此，这些高电压正极面临容量快速衰减的问题。近日，马里兰大学王春生教授，天津大学许运华教授报道了在1.0 M LiDFOB-0.2M LiBF4-FeC-DEC电解液中，1.7 V恒电位还原后，由于1.7 V的电解液还原电位高于LCO正极的还原电位，在单晶LiCoO2（LCO）正极上形成了致密的富LiF CEI。1）研究发现，富含LiF的CEI使LCO即使在4.6 V的高截止电压下也能抑制结构破损、溶剂的有害氧化分解和Co在电解液中的溶解等问题。2）实验结果显示，与不含LiF的LCO的容量保持率仅为17.4%相比，富LiF CEI的LCO在0.5 C（100 mA g-1，1C速率对应于200 mA g-1的比电流）下循环400次，容量为198 mAh g-1，保持率为63.5%，具有良好的循环性能。此外，LCO上富锂CEI的LCO//石墨全电池在500次循环后仍保持85%的容量。这种预恒电位放电在正极上形成富LiF的CEI是普遍存在的，因此，可以应用于所有高能正极上，以实现长循环寿命。Panxing Bai, et al, Formation of LiF-rich Cathode-Electrolyte Interphase by Electrolyte Reduction, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202202731https://doi.org/10.1002/anie.202202731
2. Angew：氢键有机框架包覆神经干细胞
通常降低移植过程疗效的原因有三点：移植前干细胞特性消失，移植过程细胞膜损伤，氧化应激引起的细胞凋亡。有鉴于此，中科院长春应用化学研究所曲晓刚等报道将神经干细胞组装在氢键有机框架化合物（HOF），改善神经干细胞移植过程中的疗效差的问题。1）将多孔碳纳米球（PCN）修饰在HOF的壳中，在细胞外通过多级氢键构建细胞外骨架，通过PCN的过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性，缓解氧化应激作用。在NIR-II（近红外二区）光照射条件，通过热响应作用切断HOF的氢键，释放神经干细胞NSC（Neural Stem Cell）。向阿尔茲海默症老鼠模型进行立体定向脑内移植，验证了这种PCN修饰的NSC能够改善NSC的活性，改善神经发生和认知障碍。Dongqin Yu, et al, Hydrogen-Bonded Organic Frameworks (HOFs)-Based Single-Neural Stem Cell Encapsulation and Transplantation to Remodel Impaired Neural Networks, Angew. Chem. Int. Ed. 2022DOI: 10.1002/anie.202201485https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202201485
3. Angew: Sb-Er共掺杂Cs2NaInCl6用于发射蓝色和短波红外辐射
Cs2NaInCl6双钙钛矿稳定、环保且易于制备。但它具有高带隙（5.1 eV），因此在可见光和短波红外（SWIR）区域不显示光学和光电特性。印度科学教育与研究学院(IISER)Angshuman Nag等人通过共掺杂 Sb3+ ( s -电子掺杂) 和 Er 3+ ( f -电子掺杂) 在 Cs2NaInCl6中引入这些功能。 1）Sb3+掺杂在亚带隙水平上引入了光学允许的 5 s2 → 5 s1 5 p1电子吸收，然后以~93% 的光致发光量子产率发射蓝光。2）另一方面，Er3+的f-f电子吸收是奇偶禁止的。共掺杂Sb3+-Er3+导致激发能量从Sb3+转移到Er3+ ，产生落在光纤通信区域的1540 nm SWIR发射。3）温度（6 至 300 K）相关的光致发光测量阐明了共掺杂Cs2NaInCl6中的激发机制。4）此外，通过在商用紫外 LED 芯片上涂覆共掺杂样品来制造磷光体转换发光二极管 (pc-LED)。pc-LED 在 5.1 V 下长时间运行（超过 84 小时）会发出稳定的蓝光和短波红外辐射。
Saikia, S., Joshi, A., Arfin, H., Badola, S., Saha, S. and Nag, A. (2022), Sb3+-Er3+-Codoped Cs2NaInCl6 for Emitting Blue and Short-Wave Infrared Radiation. Angew. Chem. Int. Ed..DOI：10.1002/anie.202201628https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202201628
4. Angew：通过红细胞锚定前药策略增强卡铂的循环和肿瘤积累
卡铂药物的循环半衰期短和肿瘤内积累量低等问题会极大地限制其在体内的疗效。香港城市大学朱光宇教授和深圳大学王志刚助理教授通过使用前药策略来解决这些问题，并构建了一种新型铂(IV)抗癌前药，它可以“搭便车”在红细胞上。1）实验将这种前药命名为ERY1-Pt(IV)，其能有效稳定地与红细胞结合，进而在小鼠体内表现出比卡铂长18.5倍的循环半衰期。这种延长的循环半衰期也使得该铂药物的积累水平比卡铂高7.7倍，并能够在肿瘤中保持稳定。2）实验结果表明，与卡铂相比，ERY1-Pt(IV)前药具有显著增强的抗肿瘤活性和更低的副作用。综上所述，该研究提供将红细胞作为结合载体实现了对铂类药物的瘤内积累和抗肿瘤疗效的增强。
Houzong Yao. et al. Enhancing Circulation and Tumor Accumulation of Carboplatin via an Erythrocyte-Anchored Prodrug Strategy. Angewandte Chemie International Edition. 2022DOI: 10.1002/anie.202203838https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202203838
5. Angew：通过分子融合增强蓝色余辉以实现生物应用
余辉材料因其独特的发光特性而受到研究者的广泛关注。然而，其在水环境中的低效率发光也极大地限制了其在生命科学中的应用。有鉴于此，复旦大学李富友教授和Ming Xu开发了一种分子融合策略来提高光化学余辉材料的余辉效率。1）实验通过将缓存单元与发射器融合而构建了量子产率高达2.59%的蓝光余辉系统。它的效率比传统的物理混合系统高162倍，比共价耦合系统高一个数量级。2）实验将制备的高效余辉纳米颗粒用于生物成像，其成像结果的信噪比(SNR)为131，并且对β-hCG的横向流动免疫分析(LFIA)的检测限(LOD)低至0.34 mIU/mL。综上所述，该研究不仅为构建高效余辉材料开辟了一条新途径，也为疾病诊断和生物成像提供了新的发光探针材料
Xianlong Su. et al. Enhanced Blue Afterglow through Molecular Fusion for Bioapplications. Angewandte Chemie International Edition. 2022DOI: 10.1002/anie.202201630https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202201630
6. AM：光电胶体量子点可控组装
胶体量子点具有重要的光子学领域应用，包括激光、波导、光探测器等。但是将高品质光子材料组装为多功能器件仍具有非常高的挑战，这是由于溶液相合成过程中产生的缺陷位点和畸变导致光学性能受到损失。有鉴于此，中科院理化技术研究所吴雨辰、新加坡国立大学 Jiangang Feng等报道构建了一种平台，能够实现具有方向性的拉普拉斯应力，消除溶液合成过程中的前沿液体钉扎效应（pinning of liquid fronts），改善胶体量子电材料能够按照设计排列构建微米/纳米结构。1)这种方法具有普适性和高性能的优势，能够在各种不同基底上设计和构建不同成分和荧光光谱。通过这种方法能够搭建具有发光模式可调控、低损耗波导的环形激光器，通过量子点的耦合结构能够进行直接在片上进行相干光的形成和传播。2)通过微腔激光器与波导结合的集成电路能够进行光子编码输出为含有信息位。
Yuyan Zhao, et al, Deterministic Assembly of Colloidal Quantum Dots for Multifunctional Integrated Photonics, Adv. Mater. 2022DOI: 10.1002/adma.202110695https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202110695
7. Advanced Science: 阴阳离子协同氧化还原实现高稳定钠离子电池层状氧化物正极
钠离子电池凭借成本优势而有望在大规模储能中得到应用。在诸多钠离子电池正极材料中，层状铁锰氧化物正极由于原材料丰度高、理论容量高而备受青睐。然而，重复电化学循环中Mn的溶解和Fe的迁移使得这些正极材料稳定性较差。近日，南京大学郭少华与周豪慎等提出了一种阴阳协同氧化还原策略，以抑制过渡金属离子电化学活性的过度使用导致的结构退化，同时实现了晶格应变的降低和电化学性能的提高。1）研究人员在Na2/3Fe2/3Mn1/3O2（NFM）正极材料中利用Li取代来实现阴阳离子的协同氧化还原。结果表面，Li取代的Na0.8Li0.2Fe0.2Mn0.6O2正极（NLFM）至少在三个方面实现了改善。首先，NLFM材料在空气中放置一个月或者在水中浸泡一周都能够保持其结构稳定性；其次，密度泛函理论计算和光谱表征发现NLFM中存在阴离子氧化还原行为来提升容量；此外，Li的取代抑制了材料中的不可逆相变，提高了电池循环稳定性。2）电化学测试表明Li的取代使得氧化物正极的循环稳定性得到极大改善。其首周可逆比容量高达165mAh/g，在200mA/g的电流密度下循环100周后的容量保持率高达98.3%。Xiang Li et al, Synergetic Anion–Cation Redox Ensures a Highly Stable Layered Cathode for Sodium-Ion Batteries, Advanced Science, 2022DOI: 10.1002/advs.202105280https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202105280?af=R
8. AEM: 阴阳离子双梯度表面设计稳定高压LiCoO2正极
LiCoO2(LCO)是商品化锂离子电池中最成功的的正极材料。将LCO正极充电至4.5V甚至4.6V 能够激发其容量发挥但是会导致严重的结构畸变。为了解决这个问题，北京大学深圳研究生院潘锋与张明建等提出了一种阴阳离子双梯度界面保护的策略。1）由于Al3+和Co3+具有相近的离子半径和相同的价态，因此研究人员认为Al3+可以在较宽的浓度范围内取代Co3+且不影响LCO的本体结构。Al-O键的高键能和较小的晶格维度变化使得Al3+取代的LCO正极在充放电过程中表现出良好的结构稳定性和更小的晶格应变。2）研究人员发现表面F阴离子掺杂能够抑制正极与电解液的界面副反应，这是因为F能够参与形成过渡金属-F键从而直接改善高电压下的阴离子氧化还原行为。此外， F还可以形成过渡金属氟化物作为正极-电解质界面的成分来抑制HF对正极材料的侵蚀，从而实现高度的CEI膜稳定性。3）结合上述分析，LCO正极表面进行Al3+和F-同时取代Co3+和O2-,能够显著减少高电压情况下近表面区的Co4+和O-物种，从而抑制界面副反应。在表面双掺杂后，LCO颗粒表面存在着尖晶石相，能够提供三维离子通道促进锂离子快速嵌入脱出。
Weiyuan Huang et al, Surface Design with Cation and Anion Dual Gradient Stabilizes High-Voltage LiCoO2, Advanced Energy Materials, 2022DOI: 10.1002/aenm.202200813https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202200813?af=R
9. AEM: 弹性海藻酸钠界面助力高比能高功率金属锌电池
锌负极表面持续的腐蚀反应和不受控的枝晶生长严重影响了锌金属电池的性能。人们常常采用人工界面的方法来稳定金属锌负极，但是大多数界面都不利于离子传导而且无法适应金属锌沉积过程中的体积变化。近日，香港理工大学Biao Zhang 等设计了一种由热塑性聚氨酯和海藻酸锌组成的界面实现了金属锂-电解液界面的稳定。1）研究人员使用热塑性聚氨酯纤维阵列作为聚合物基质，利用海藻酸锌作为填料设计了一种杂化聚合物界面。这种界面能够作为物理阻隔隔绝电解质与锌负极的直接接触，从而有效抑制界面副反应。2）杂化界面中的海藻酸锌粒子能够调控Zn2+的扩散，并使得金属锌在界面以下实现稳定均匀的沉积与剥离。同时，粘弹性的热塑性聚氨酯可以作为超弹性约束条体来抑制枝晶生长并适应体积变化。3）杂化界面保护的锌负极具有优异的循环性能，在5mA/cm2的电流密度和5mAh/cm2的沉积容量下能够实现长达1200小时的稳定循环，在10mA/cm2的电流密度和10mAh/cm2的沉积容量下能够实现长达500小时的稳定循环。其累计沉积容量可以突破6000mAh/cm2。
Qun Liu et al, Elastomer–Alginate Interface for High-Power and High-Energy Zn Metal Anodes, Advanced Energy Materials, 2022DOI: 10.1002/aenm.202200318https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202200318?af=R
10. AEM：钙钛矿太阳能电池中的掩埋界面改性：材料视角
有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池（PSC）是有前途的第三代太阳能电池。它们表现出高功率转换效率 (PCE)，理论上，与几种更成熟的光伏技术，特别是溶液处理的 PSC 相比，它们可以用更少的能量制造。各种材料已被广泛用于修饰埋底界面，以提高 PSC 的性能和长期稳定性。香港大学蔡植豪和林雪平大学Yong Wang等人从材料的角度研究了修饰掩埋界面以提高 PSC 性能和稳定性的最新进展。1）材料分为无机盐、有机分子和聚合物、碳材料、钙钛矿相关材料和二维材料。2）这种物质视角有助于确定实现 PSC 理论 PCE 值的策略。它还可以作为其他层状结构异质结器件界面调整的可靠参考。
Gao, Z.-W., Wang, Y., Choy, W. C. H., Buried Interface Modification in Perovskite Solar Cells: A Materials Perspective. Adv. Energy Mater. 2022, 2104030.https://doi.org/10.1002/aenm.202104030
11. AFM: 可降解丝基皮下氧传感器
对氧气等生化分析物的持续监测在生物医学中具有重要意义，可提供对生理和健康的深入了解。丝蛋白生物材料特别适用于氧传感器中的支架材料，因为丝蛋白具有独特的两亲性化学，促进蛋白质和添加剂在水环境中的非共价稳定。鉴于此，塔夫茨大学David L. Kaplan和美国空军研究实验室Matthew J. Dalton等人对含有不溶于水的氧传感发色团 Pd (II) 四甲基丙烯酸苯并卟啉 (PdBMAP) 的丝膜在体外和体内作为光学氧传感器进行了评估。1）这些丝-生色团复合材料通过自组装、物理交联的蛋白质网络稳定。体外生色团的脱气磷光寿命 (τm,0 ≈300 µs) 在 ≈31 µm 溶解氧时淬灭至其初始值的 50%，表明在氧气的生理范围内具有传感功能。2）证明了有和没有发色团的丝膜的体外酶降解。丝-生色团复合膜在体外具有细胞相容性，在大鼠体内植入后具有生物相容性，并显示出适合皮下植入的机械性能。此外，这些薄膜在体内保持氧传感功能，并在各种生理状态（即高氧、常氧和缺氧）中表现出实时传感能力。
Falcucci, T., et al., Degradable Silk-Based Subcutaneous Oxygen Sensors. Adv. Funct. Mater. 2022, 2202020.https://doi.org/10.1002/adfm.202202020
12. Biomaterials：金属有机骨架纳米反应器能够破坏双稳态以实现基于铁死亡的肿瘤免疫治疗
铁死亡是一种新的非凋亡细胞死亡途径，其依赖于铁和活性氧(ROS)，具有治疗肿瘤的性能。然而，如何构建具有供应过氧化氢(H2O2)和铁的工程化铁死亡诱导剂仍然是一个巨大的挑战。有鉴于此，华中农业大学韩鹤友教授和南洋理工大学赵彦利教授通过将MnO2、葡萄糖氧化酶和聚乙二醇修饰在铁基金属有机骨架纳米颗粒上而构建了一种强效的纳米反应器，其能够破坏氧化还原和铁代谢稳态，进而直接实现不依赖于芬顿反应的下游铁死亡以用于肿瘤治疗。1）该纳米反应器可通过消耗谷胱甘肽和氧化葡萄糖以增加癌细胞内H2O2水平，并下调运铁素1积聚细胞内铁离子，进而有效增强细胞铁死亡作用。2）随后，铁死亡细胞会释放肿瘤免疫相关抗原，并与原位注射的aptamer-PD-L1相结合以进一步增强肿瘤治疗效率。综上所述，这项工作不仅能够为将细胞内氧化还原稳态与铁代谢系统相联系以提高基于铁死亡的癌症治疗的有效性提供借鉴，而且也为激活免疫治疗提供了一种模拟抗原的纳米反应器。
Kai Zhang. et al. Disruption of dual homeostasis by a metal-organic framework nanoreactor for ferroptosis-based immunotherapy of tumor. Biomaterials. 2022https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961222001417
