1. Nature: 40%的热光伏效率

热光伏 (TPV) 主要通过光伏效应将红外波长的光转换为电能，并且可以实现能量存储 和转换的方法，这些方法使用比涡轮机更高温度的热源在当今的电力生产中无处不在。自从在 2,000°C下使用集成背面反射器和钨发射器首次展示 29% 高效 TPV以来，TPV 的制造和性能得到了改进。然而，尽管预测 TPV 效率可超过50%，但在温度低于1,300 °C时器件效率仍仅为32%。麻省理工学院Asegun Henry等人报道了效率超过 40% 的 TPV 电池的制造和测量，并通过实验证明了高带隙串联 TPV 电池的效率。

本文要点：

1）TPV 电池是双结器件，包含带隙在 1.0 到 1.4 eV 之间的 III-V 材料，针对 1,900-2,400°C 的发射极温度进行了优化。

2）这些单元利用带边光谱过滤的概念来获得高效率，使用高反射背表面反射器将不可用的子带隙辐射拒绝回发射器。1.4/1.2 eV 器件在 2.39 W cm^–2 的功率密度和 2,400 °C 的发射极温度下达到 (41.1 ± 1)% 的最大效率。 

3）1.2/1.0 eV 器件在 1.8 W cm^–2 的功率密度和 2,127 °C 的发射极温度下达到 (39.3 ± 1)% 的最大效率。

4）这些电池可以集成到 TPV 系统中，用于热能电网存储，以实现可调度的可再生能源。这为热能电网存储创造了一条途径，以达到足够高的效率和足够低的成本，从而实现电网的脱碳。

LaPotin, A., Schulte, K.L., Steiner, M.A. et al. Thermophotovoltaic efficiency of 40%. Nature 604, 287–291 (2022). 

DOI：10.1038/s41586-022-04473-y

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04473-y

2. Joule: 钙钛矿太阳能电池中金属铅的起源和影响

金属卤化物钙钛矿中的金属铅 (Pb⁰) 杂质因其对钙钛矿太阳能电池 (PSC) 的不利影响而引起了极大的研究关注。然而，这一问题背后的 Pb⁰ 的起源和影响尚未得到很好的理解。武汉大学余睿，柯维俊以及方国家等人研究表明 Pb0 在卤化物钙钛矿的生长中几乎不形成，但在具有过量 PbI₂ 的钙钛矿薄膜中很容易后形成。

本文要点：

1）研究发现Pb⁰杂质是钙钛矿中残留的PbI₂在光照或X射线照射下的分解副产物。

2）因此，使用光降解 PbI₂ 薄膜获得的 PSC 显示出较大的效率和稳定性损失。相比之下，不含可检测 Pb⁰ 杂质的钙钛矿器件具有更好的效率和稳定性。

3）这项工作揭示了卤化物钙钛矿中 Pb⁰ 的起源和影响，并提供了避免形成有害的 Pb0 副产物的策略，这将推动卤化物钙钛矿太阳能电池、探测器等器件性能的进一步提高。

Jiwei Liang, et al. Origins and influences of metallic lead in perovskite solar cells, Joule, 2021.

https://doi.org/10.1016/j.joule.2022.03.005

3. JACS: 纳米结构的递送顺序影响内体的细胞内运输

西北大学Teri W. Odom等人报告了具有不同表面曲率的纳米颗粒 (NP) 构建体的内体途径如何受其递送顺序的影响。

本文要点：

1）胞嘧啶-磷酸-鸟嘌呤（CpG）结合的尖状和球形金 NPs 与巨噬细胞的连续孵育导致内体内部边缘的纳米结构比例不同。在球形NPs之后应用尖状NPs加速了晚期内体的形成并导致更大的内体，并且球形 NPs 被尖状NPs 包围。

2）相反，反向孵育顺序在较小的内体中产生了两种纳米结构形状的不对称分布。巨噬细胞内有更高比例的封闭球形NP，以及更大比例的尖状和球形NP，显示toll样受体9的激活和促炎细胞因子和趋化因子的分泌增强。该研究结果表明，囊泡对靶向纳米结构的亚细胞运输受递送顺序和内体分布的影响。该研究还建立了一种使用传统电子显微镜对细胞内治疗药物递送进行纳米级监测的新方法。

Delivery Order of Nanoconstructs Affects Intracellular Trafficking by Endosomes. J. Am. Chem. Soc. 2022.

https://doi.org/10.1021/jacs.2c02276

4. JACS：一种基于8连接立方体节点、具有互穿pcb拓扑结构的三维共价有机框架

三维共价有机框架建筑单元的连接性长期以来主要为4和6，这严重限制了3D COF的结构多样性。有鉴于此，南京理工大学的张根、Xiaowei Wu等研究人员，开发了一种基于8连接立方体节点、具有互穿pcb拓扑结构的三维共价有机框架（COF）。

本文要点：

1）研究人员成功地设计和合成了一种卟啉基、具有立方构象的8连接砌块，它可以与线性胺单体通过亚胺缩合进一步编织成一种前所未有的互穿pcb拓扑结构。

本文研究首次提出了具有8连接立方体节点的高连接建筑单元，极大地丰富了三维COF的拓扑可能性。

Zhen Shan, et al. 3D Covalent Organic Frameworks with Interpenetrated pcb Topology Based on 8-Connected Cubic Nodes. JACS, 2022.

DOI：10.1021/jacs.2c01037

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01037

5. JACS：反直觉的镧系元素水解诱导组装机制

稀土离子的配位构型难以捉摸，技术尚不成熟，限制了人们对其水解机理的理解。由于在电喷雾电离（ESI）条件下缺乏稳定的模型以及光谱的复杂性，高分辨率质谱研究的潜在解决方案受到阻碍。有鉴于此，厦门大学的孔祥建等研究人员，报道了反直觉的镧系元素水解诱导组装机制。

本文要点：

1）研究人员在ESI条件下，二酮酸盐配体可以有效地稳定Ln³⁺的水解中间簇，并提出了一种有效的同构质量差指纹图谱（MDFI）方法，该方法可以在没有深度分辨率的情况下测定物种的核数。

2）因此，在精确公式的水平上观察到Ln³⁺水解成原子精确的氢氧化物团簇。

3）在所研究的条件下，水解后的物种进化沿{Eu₃}-{Eu₄}-{Eu₉}-{Eu₁₀}-{Eu₁₁}-{Eu₁₅}-{Eu₁₆}的主导路径和{Eu₃}-{Eu₄}-{Eu_8-1}-{Eu_8-2}的非主导路径进行。

4）通过低温结晶获得了{Eu₁₆}物种的晶体，单晶X射线衍射研究表明其结构包含三个八面体{o-Ln₆}单元。

5）结构中的多个{o-Ln₆}单元与形成过程中的缺失之间的矛盾表明，在结构中观察到的重复亚基不一定对应于高核簇的构造单元。光物理测量表明，Eu₁₆团簇在固态下具有12.8%的高总发射量子效率。

本文研究为水解后小型氢氧化镧单元的形成、演化和组装提供了基本的见解，对于定向合成氢氧化镧簇的目标至关重要。

Ming-Hao Du, et al. Counterintuitive Lanthanide Hydrolysis-Induced Assembly Mechanism. JACS, 2022.

DOI：10.1021/jacs.2c01502

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c01502

6. JACS：交联聚磷腈纳米球促进长寿命有机室温磷光

长寿命有机室温磷光（RTP）由于其优异的光学性能和特殊的应用，引发了人们的广泛探索。由于有机RTP中的三重态激子（由于其高灵敏度、自旋多重性、不可避免的非辐射衰变和外部猝灭剂而经历了多种弛豫过程），因此通过调制的三重态激子行为来提高RTP性能具有挑战性。有鉴于此，重庆理工大学的杨朝龙、南洋理工大学的Yanli Zhao等研究人员，报道了交联聚磷腈纳米球促进长寿命有机室温磷光。

本文要点：

1）研究人员报道了交联聚磷腈纳米球可以有效促进长寿命有机RTP。

2）通过分子工程，多个羰基（C═O） 杂原子（N和P）和重原子（Cl）被引入聚磷腈纳米球中，通过重新校准单线态（Sn）和三线态（Tn）激子之间的电子组态，大大增强了自旋-轨道耦合常数。

3）为了进一步抑制非辐射衰减并避免在环境条件下猝灭，聚磷腈纳米球被聚乙烯醇基质包裹，从而同步提高磷光寿命（延长173 ms）、磷光效率（提高约12倍）、余辉持续时间（超过20 s），与2,3,6,7,10,11-六羟基苯并菲前体相比，余辉绝对亮度高约19倍。

4）通过测量磷光的发射强度，开发了一种基于纳米球的有效探针，用于观察、定量和快速检测挥发性有机化合物。更重要的是，获得的薄膜对苯甲醚检测显示出高选择性和鲁棒性（7.1×10^–4 mol L^–1）。

本文研究工作不仅展示了一种提高RTP材料效率的方法，而且为RTP材料在可行的检测应用中的应用提供了新的途径。

Yongfeng Zhang, et al. Cross-Linked Polyphosphazene Nanospheres Boosting Long-Lived Organic Room-Temperature Phosphorescence. JACS, 2022.

DOI：10.1021/jacs.2c02076

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c02076

7. JACS：荧光MOF-聚合物界面超快能量转移用于快速光通讯

基于荧光MOF和发光聚合物构建的混合基质膜MMM（Mixed-matrix membranes），将两种材料的独特优势结合，有望应用于分离、传感、光吸收等领域。有鉴于此，阿卜杜拉国王科技大学Mohamed Eddaoudi、Boon S. Ooi、Omar F. Mohammed等报道发展了一种MOF和发光聚合物构建的界面材料MMM膜，展示了快速可见通讯的能力。

本文要点：

1)通过稳态、超快动态时间分辨光谱表征实验，结合高精度DFT计算，揭示了荧光MOF于荧光聚合物之间能够产生高效率的快速能量转移。MMM材料展示了优异的80 MHz调制带宽，比其他可能用于光学无线通讯的变色荧光粉材料更好。

2)通过高效率的能量转移，能够将光通讯数据传输速率由132 Mb/s提高至215 Mb/s。这项研究说明MMM材料具有高速可见光通讯的前景，而且展示了高效超快能量转移对于提高光学无线通讯数据传输速率的重要性。

Jian-Xin Wang, et al, Metal–Organic Frameworks in Mixed-Matrix Membranes for High-Speed Visible-Light Communication, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c00483

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c00483

8. Angew综述：开发用于硫化物全固态锂电池的高比能负极

全固态锂电池（ASSB）相比当前广泛应用的液态锂离子电池具有更高的能量密度和更好的安全性。近几十年来，人们对硫化物固态锂电池进行了广泛的研究并取得了相当大的进展。不过，硫化物固态锂电池的研究中心集中在正极材料中。近日，韩国蔚山国家科技研究院Jaephil Cho和韩国釜庆大学Pilgun Oh等对用于硫化物全固态锂电池的高比能负极的研究进行了概括与展望。

本文要点：

1）作者首先介绍了石墨负极、高比能合金类负极以及锂金属负极等三类典型负极材料的化学、电化学性质及其与硫化物固态电解质的兼容性，然后对相关文献进展进行了分析概括。

2）在文章的结论与展望部分，作者对硫化物全固态锂电池负极材料的发展进行了详细的总结：尽管石墨负极相比硅基或者锂金属基负极材料无法提供更高的体积能量密度，但作者仍认为石墨是第一代全固态锂电池负极材料的首选，这是由其低成本、高丰度、高稳定性等优势决定的。Si基负极材料的能量密度较高但需要解决其初始库伦效率较低、体积膨胀大、循环稳定性差的问题，组分优化、尺寸控制等方法有望提供新的解决方案。对于金属锂负极材料来说则面临着与硫化物固态电解质化学兼容性差、自身稳定性不佳等问题。

Pilgun Oh et al, Development of High Energy Anodes for All-Solid-State Lithium Batteries Based on Sulfide Electrolytes, Angewandte Chemie, 2022

DOI: 10.1002/anie.202201249

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202201249

9. Angew: 硼酸钠盐—扩大钠离子电池电解液的选择

凭借钠元素的高丰度和低成本等优势，钠离子电池被视为新一代储能电池的最优选择。对于钠离子电池来说，电解液对其电化学性能（容量、循环稳定性、倍率性能等）具有重要影响，因此开发新型钠离子电池电解液十分重要。近日，英国剑桥大学Clare P. Grey与Dominic S. Wright等开发了一系列新型硼酸钠盐可以用做钠离子电池电解质，大大丰富了电解液盐的可选范围。

本文要点：

1）研究人员使用廉价易得的原材料合成了一系列硼酸钠盐，为电解液的生产提供了可规模化扩大的方法。研究人员从化学稳定性、热稳定性、电化学稳定性等角度对多种硼酸钠盐是否适合作为电解液溶质进行了细致的评估。

2）经过仔细筛选后研究人员发现Na[B(hfip)₄]·DME和Na[B(pp)₂]这两种硼酸钠盐相比商品化NaPF₆表现出更加优异的性质，循环稳定性和可逆容量都更加出众。而且前者还表现出对水分和空气较高的耐受性。这种更高的化学稳定性使盐的处理、运输和储存更加方便，这是商业电池使用的一项重要要求。

Darren M. C. Ould et al, Sodium Borates: Expanding the Electrolyte Selection for Sodium-Ion Batteries, Angewandte Chemie, 2022

DOI: 10.1002/anie.202202133

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202202133

10. Nano Letters：激光诱导石墨烯和金纳米颗粒复合材料作为瞬态、可植入的超薄生物燃料电池

具有良好生物相容性和生物可再利用性的瞬态电源引起了人们的广泛关注。复旦大学宋恩名、香港城市大学叶汝全和于欣格等人报道了一种基于激光诱导石墨烯（LIG）/金纳米颗粒(Au NPs)复合电极的高性能、瞬时葡萄糖酶生物燃料电池（TEBFC）。

本文要点：

1）这种LIG电极由聚酰亚胺（PI）和红外CO₂激光器制成，制备简单并且具有低阻抗的特性(16Ω）。其开路电位为0.77V，最大功率密度为483.1μW/cm²。TEBFC不仅响应快，能在1分钟内达到最大开路电位，而且在体外具有长达28天的寿命。

2）体内外实验显示，TEBFC具有良好的生物相容性与瞬时性能，能够长期植入大鼠体内以获取能量。这种具有先进处理方法的TEBFC为瞬态电能的发展提供了一种很有潜力的解决方案。

Xingcan Huang. et al. Transient, Implantable, Ultrathin Biofuel Cells Enabled by Laser-Induced Graphene and Gold Nanoparticles Composite. Nano Letters. 2022

DOI：10.1021/acs.nanolett.2c00864

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c00864

11. ACS Nano：带有磁热生物开关的细菌混合微型机器人用于远程感知和成像指导的癌症治疗

由多种驱动力驱动的微型机器人在生理环境中具有很好的非侵入性靶向递送潜力。然而，如何在低雷诺数生物环境下实现远程集体感知和精确推进仍然是微型机器人在体内达到预期治疗效果所面临的主要挑战。有鉴于此，同济大学成昱教授构建了一种生物混合微型机器人，它集成了磁性、热和乏氧敏感性以及内部的荧光蛋白，后者可作为热和定位信号的双重报告器以用于癌症靶向治疗。

本文要点：

1）该微机器人系统中有三个关键元素，包括（1）负载磁纳米颗粒(MNP)的益生菌大肠杆菌Nissle1917(EcN@MNP)，其用于磁性和乏氧感知；（2）在细菌中控制作为温度和定位报告器的mCherry的生物合成的热逻辑电路以及（3）EcN中编码的NDH-2酶，其可用于增强抗癌治疗。

2）根据荧光蛋白的成像反馈，该微型机器人能够在磁场作用下对肿瘤区域表现出良好的热敏性和主动靶向能力。通过磁热消融和NDH-2诱导的活性氧(ROS)损伤，该混合型微型机器人可有效地在体内外诱导癌细胞凋亡。综上所述，该研究表明生物混合EcN微型机器人是一种能够整合物理、生物和化学特性以用于集体感知和靶向癌症治疗的理想平台。

Haotian Chen. et al. An Engineered Bacteria-Hybrid Microrobot with the Magnetothermal Bioswitch for Remotely Collective Perception and Imaging-Guided Cancer Treatment. ACS Nano. 2022

DOI: 10.1021/acsnano.1c11601

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c11601

12. ACS Energy Letters: 普鲁士蓝类似物如何在高浓水溶液电解质中保持稳定？

普鲁士蓝类正极材料能够在水溶液电解质中实现对多种金属离子的电化学存储。然而，这类正极常常会由于金属离子溶解造成结构畸变，从而造成电化学容量衰减和循环寿命缩短。不过，普鲁士蓝类正极可以在高浓水溶液电解质中实现稳定电化学循环，这其中的机制尚不明晰。近日，南京工业大学Kui Xu与华侨大学Hongwei Chen等对普鲁士蓝正极在高浓水系电解液中的稳定性机制进行了研究。

本文要点：

1）研究人员首次制备了铵基普鲁士蓝类似物(NH₄)_1.85Fe_0.33Mn_0.67[Fe(CN)₆]_0.98·0.77H₂O （A-PBA）作为宿主材料来在高浓水溶液NH₄TFSI电解质中存储NH₄⁺。NH₄⁺之所以被选择作为模型载流子是考虑到其在未来水溶液储能体系中的可持续性、成本低廉以及环保性。

2）该工作报道的NH₄⁺全电池在循环4000周后的容量保持率仍然高达72.3%。研究人员借助多种光谱手段和分子动力学模拟发现在A-PBA/电解质界面上存在着一层疏水层能够抵抗金属离子的溶解。

3）研究人员还揭示了高度受限的溶液对于抑制PBA中过渡金属离子溶解的作用，这主要是由体相电解液扩散缓慢导致的。

Lu Chen et al, How Prussian Blue Analogues Can Be Stable in Concentrated Aqueous Electrolytes, ACS Energy Letters, 2022

DOI: 10.1021/acsenergylett.2c00292

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.2c00292