1. Nature：共格界面控制从石墨到金刚石的直接转变
近日，燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室田永君院士团队赵智胜等人与国内外学者合作，阐明了静高压下石墨到金刚石直接相变这一困扰了科学界半个多世纪的难题，同时发现了一类具有优异性能组合的新型杂交碳材料。研究揭示的石墨/金刚石直接相变机制丰富了固/固相变类型，发现的新型杂交碳材料为发展高性能新材料提供了启示。
（来源：燕山大学）
Luo, K., Liu, B., Hu, W. et al. Coherent interfaces govern direct transformation from graphite to diamond. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04863-2
2. Nature Materials：在扭曲的六方氮化硼界面处调控色心
色心平台有望用于量子技术，六方氮化硼因其发射器中发现的高亮度和稳定性、可光学寻址的自旋态和宽波长覆盖范围而备受关注。然而，它的应用受到典型的随机缺陷分布和复杂的细观环境的阻碍。近日，加州大学伯克利分校Alex Zettl，Steven G. Louie，美国劳伦斯伯克利国家实验室Shaul Aloni等利用阴极发光，展示了在两个六方氮化硼薄片扭曲的界面上按需激活和控制色心发射。
本文要点：
1）使用阴极发光 (CL) 进行光谱采集和高分辨率透射电子显微镜 (HRTEM) 进行扭曲角分配，作者发现与零扭曲情况相比，扭曲后该色心的亮度可以提高两个数量级。此外，通过施加外部电压，可以实现近100%的亮度调制。
2）从头算GW 和 GW plus Bethe-Salpeter 方程计算表明发射与氮空位相关，并且扭曲引起的莫尔电位可促进电子-空穴愈合。
该工作提供了激活二维平面周围色心的有效方法，并且除了扭转角之外，还进一步将调制能力扩展到外部电压施加和电子辐照。
Cong Su, et al. Tuning colour centres at a twisted hexagonal boron nitride interface. Nat. Mater., 2022
DOI: 10.1038/s41563-022-01303-4
https://www.nature.com/articles/s41563-022-01303-4
3. Nature Energy：19.1%记录效率！大面积全钙钛矿叠层光伏组件
单片全钙钛矿串联光伏有望将低成本和高效率的太阳能收集与全薄膜技术的优势结合起来。迄今为止，实验室规模的全钙钛矿串联太阳能电池未使用可扩展的制造技术制造。卡尔斯鲁厄理工学院Ulrich W. Paetzold团队报道了一种激光刻划全钙钛矿串联模组。
本文要点：
1）该模组仅使用可扩展的制造方法（刀片涂层和真空沉积）加工。模组的功率转换效率高达19.1%（孔径面积，12.25 cm2；几何填充因子，94.7%)，并具有稳定的功率输出。与参比组的旋涂串联太阳能电池的性能（效率，23.5%；面积，0.1 cm2）相比，该全钙钛矿串联光伏技术具有极大的开发潜力。
3）通过电致发光成像和激光束诱导电流映射，研究人员展示了在整个模组区域内两个子电池中的均匀电流收集，这解释了该可扩展的大面积模组开路电压和填充因子的低损耗 (<5%rel)。
Abdollahi Nejand, B., Ritzer, D.B., Hu, H. et al. Scalable two-terminal all-perovskite tandem solar modules with a 19.1% efficiency. Nat. Energy (2022).
https://doi.org/10.1038/s41560-022-01059-w
https://www.nature.com/articles/s41560-022-01059-w
4. JACS：卵磷脂封端配体赋予CsPbI3量子点钙钛矿相超稳定性用于Rec. 2020亮红色发光二极管
迫切需要具有窄发射线宽度、发射波长在620到635 nm之间的亮红色发光二极管 (LED) 来满足宽色域显示器的最新行业色彩标准Rec. 2020。CsPbI3钙钛矿量子点 (QDs) 是为数不多的满足这些标准的已知材料之一。不幸的是，CsPbI3钙钛矿量子点很容易转变为非红色发光相，并且当它们的发光波长被调整以适应Rec. 2020标准时受到进一步的降解机制的影响。近日，阿卜杜拉国王科技大学Osman M. Bakr，Omar F. Mohammed等研究发现两性离子卵磷脂配体可以在空气中长时间稳定CsPbI3 QDs钙钛矿相至少6个月，而对照样品只稳定几天。
本文要点：
1）用超稳定卵磷脂封端的CsPbI3量子点制备的LEDs表现出 7.1% 的外部量子效率 (EQE)（电致发光中心为634 nm）——打破了Rec. 2020红中全无机钙钛矿纳米晶体的记录。
2）制备的器件在7.5 V时达到1391 cd/m2的最大发光，在200 cd/m2时，它们的工作半衰期为33分钟（T50）─与对照样品相比提高了10倍。
3）密度泛函理论结果表明，用传统配体油酸和油胺封端的CsPbI3 QDs中的表面应变导致钙钛矿结构相的不稳定性。与之相反，卵磷脂结合几乎不会引起表面应变，并且对CsPbI3表面显示出更强的结合趋势。
该工作强调了两性离子配体在稳定CsPbI3 QDs 的钙钛矿相和粒径以用于各种光电应用方面的巨大潜力。
Wasim J. Mir, et al. Lecithin Capping Ligands Enable Ultrastable Perovskite-Phase CsPbI3 Quantum Dots for Rec. 2020 Bright-Red Light-Emitting Diodes. J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c04637
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c04637
5. Angew：一种具有高C2H2/CO2分离的超微孔氢键有机骨架
实现C2H2/CO2的分离不仅对C2H2的纯化具有重要的工业意义，而且由于它们的分子大小和物理性质非常相似，在科学上也面临着巨大的挑战。近日，福建师范大学Zhangjing Zhang报道了一种氢键有机骨架（HOF-FJU-1a）与乙炔（C2H2）分子的互补静电势，同时由于静电排斥排斥CO2，导致在323 K下对50/50 C2H2/CO2混合物的6675选择性达到了创纪录的高水平。
本文要点：
1）动态穿透实验表明，HOF-FJU-1a在不同温度下均能有效分离C2H2/CO2（v/v，50：50）。
2）单晶X-射线衍射和密度泛函理论（DFT）计算表明，C-H···π和氢键相互作用是C2H2结合亲和力异常但出色的原因。这些结果揭示了合适的静电性质是分离C2H2/CO2的一种有效方法。
由于HOF材料可以容易地再生、回收，而且在恶劣的条件下仍然非常稳定，因此HOF材料是一种非常有前途的新型多孔材料，有望在未来得到广泛的探索。
Yisi Yang, et al, An Ultramicroporous Hydrogen-Bonded Organic Framework Exhibiting High C2H2/CO2 Separation, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202207579
https://doi.org/10.1002/anie.202207579
6. Angew：通过钴调制抑制电子馈赠用于高CO耐受性燃料电池阳极催化剂
碳载铂（Pt/C）催化剂在商业上被用于燃料电池，但是它会经历由一氧化碳(CO)引起的严重的活性中心中毒。特别是，考虑到阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)中氢氧化反应(HOR)的缓慢动力学，Pt中毒和慢速率的问题将相互结合，显著恶化器件性能。基于此，中科大高敏锐教授，Qing Yang展示了一种不含PGM的Co-MoNi4催化剂，它能很好地抵抗CO中毒，同时也能高效地催化碱性HOR。
本文要点：
1）研究人员将Co(NO3)2·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O和(NH4)6Mo7O24·4H2O的金属盐溶解在NH3·H2O/乙二醇/H2O的混合物中，然后在200℃下微波加热6min。然后，将生成的产物在400 °C的氢气/Ar(5/95)气流中进行退火，以生成Co-MoNi4催化剂。
2）实验结果显示，当用作AEMFC阳极时，即使在氢气进料中CO含量为250 ppm的情况下，Co-MoNi4催化剂也比Pt/C催化剂运行得更好。
3）研究发现，Co在MoNi4合金中的掺入产生了缺电子的Ni位点，导致d电子回馈到CO分子的反键轨道，从而削弱了CO的结合。
研究表明，通过掺杂促进的金属合金化策略，有可能缓解AEMFC中涉及的催化剂中毒问题。更广泛地说，这种方法也可以推广到许多其他非贵金属，从而推动用于燃料电池应用的新型催化剂。
Yu Yang, et al, Suppressing Electron Back-Donation for a Highly CO-tolerant Fuel Cell Anode Catalyst via Cobalt Modulation, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202208040
https://doi.org/10.1002/anie.202208040
7. Nano Lett.：通过定向附着的同源途径对药物无定形纳米颗粒进行多步结晶：有机分子非经典结晶的直接证据
有机分子的结晶在广泛的科学学科中很重要。然而，与较多研究的无机材料结晶相比，涉及成核和晶体生长的有机分子的结晶机制仍然知之甚少。近日，千叶大学Kenjirou Higashi等通过时间分辨低温透射电子显微镜直接绘制了在无定形环孢菌素A (CyA)结晶过程中CyA纳米颗粒的形貌演变。
本文要点：
1）作者成功地观察到了它的初始成核，发现无定形 CyA 纳米粒子通过具有定向附着的同源途径结晶，这是通常报道的无机化合物的非经典结晶机制。
2）在结晶过程中形成了结晶的介孔结构中间体（介晶）。
该研究揭示了有机药物中介晶形成和定向附着的明确和直接证据，为有机分子的结晶和非经典结晶理论提供了新的见解。
Ziqiao Chen, et al. Multistep Crystallization of Pharmaceutical Amorphous Nanoparticles via a Cognate Pathway of Oriented Attachment: Direct Evidence of Nonclassical Crystallization for Organic Molecules. Nano Lett., 2022
DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c01608
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c01608
8. Nano Lett.：基于分子钙钛矿的高效环保柔性 X 射线探测器
下一代可穿戴电子产品需要好的机械强度。除了先前报道的分子钙钛矿的生态友好、低成本和重量轻之外，灵活性也是其实际应用的一个理想优点。近日，陕西师范大学Shengzhong Frank Liu，Kui Zhao等设计了一种基于新型分子钙钛矿DABCO-CsBr3（DABCO = N-N′-diazabicyclo[2.2.2]octonium）的柔性 X 射线探测器，这是无金属分子钙钛矿A(NH4)X3（A = 二价有机铵）和常规金属卤化物基ABX3（B = 二价金属阳离子）钙钛矿之间缺失的环节。
本文要点：
1）DABCO-CsBr3继承了 A(NH4)X3 的能带性质，同时表现出更强的stopping能力。
2）DABCO-CsBr3具有低暗电流、低离子迁移率和高效的迁移率-寿命 (μτ) 乘积，显示出应用于高性能电离辐射探测器的潜力。
3）最后，作者展示了基于 DABCO-CsBr3/ poly(vinylidene fluoride)复合材料的分子钙钛矿基柔性 X 射线探测器，其灵敏度为 106.7 μC Gyair–1 cm–2。
该工作丰富了分子钙钛矿家族，并突出了分子钙钛矿在下一代环保和可穿戴光电器件方面的前景。
Qingyue Cui, et al. Efficient Eco-Friendly Flexible X-ray Detectors Based on Molecular Perovskite. Nano Lett., 2022
DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c02071
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c02071
9. ACS Nano：微宏观支架结构形状对于骨再生的影响
随着社会经济的不断发展和生活水平的不断提高，人们越来越关注口腔的健康。牙齿种植是口腔手术中最常见的种类之一。在种植之前，需要首先观察牙槽骨的吸收程度，如果被过量吸收，则在种植前需要骨增量技术填补牙槽。用于骨再生的合成支架的化学成分通常包括羟基磷灰石（HAp）和β磷酸三钙（TCP）。然而，HAp不能很好地吸收并留在体内。相反，β-TCP再吸收速度过快，并且在达到足够的骨量之前，其作为支架的功能会下降。此外，支架的孔隙率也是一个主要影响因素。
近日，九州大学的Kunio Ishikawa等人研究了三种不同形状的颗粒支架对于骨再生的影响。其中，具有六角形单元组成的蜂窝结构的支架在孔隙率和机械强度方面都具有优越性。
本文要点：
1）该工作首先制造了有和没有突起以及具有致密颗粒（DG）的蜂窝颗粒结构（HCG），研究结果发现，突起的存在减少了系统中HCG的细胞支架区域，但增加了每个HCG的表面积（SA）。系统中DG的总表面积和每个DG的表面积分别低于HCG，因为它们的形状不规则且没有支架内通道。
2）此外，该工作还对比了整体系统内单个支架的数量（即支架形状的宏观效应）对骨再生的影响，研究结果发现，没有突起的HCG比有突起的HCG形成更多的新骨，因为单个支架的数量越大，对于骨再生的驱动作用就越强。
Koichiro Hayashi，et al，Effects of Scaffold Shape on Bone Regeneration: Tiny Shape Differences Affect the Entire System，ACS Nano，2022
DOI：10.1021/acsnano.2c03776
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c03776
10. ACS Nano：调控Ru-M（M = Co、Fe、Ni）双原子电催化剂中位点间的相互作用实现高效氧气电还原
调控金属-N-C原子催化剂的几何和电子结构以提高它们在催化氧还原反应（ORRs）中的性能是非常重要的，但也具有挑战性。近日，香港理工大学Lawrence Yoon Suk Lee，延世大学Byungchan Han，台湾清华大学Chia-Min Yang等报道了一种巧妙的“封装-替代”策略，用于在 N 掺杂的碳中合成配对金属位点。
本文要点：
1）随着d轨道能级的调节，与其它双原子催化剂（Ru-Fe 和 Ru-Ni）和单原子催化剂相比，Ru-Co 双原子催化剂（DAC）中的氧电还原活性显著增加。
2）Ru-Co DAC 有效地还原氧气，半波电位相对于 RHE 为 0.895 V，在 0.7 V 时周转频率为 2.424 s-1，在实际条件下建立了三相反应的最佳热力学和动力学行为。
3）此外，Ru-Co DAC 电极在 0.603 V 的小电压间隙的气体扩散锌空气电池中显示出双功能活性，优于商业 Pt/C|RuO2 催化剂。
该研究结果清楚地理解了ORR上的位点间相互作用，并提供了原子催化剂的基准评估，以及亚纳米级双原子结构、能级和整体催化性能的相关性。
Mengjie Liu, et al. Tuning the Site-to-Site Interaction in Ru–M (M = Co, Fe, Ni) Diatomic Electrocatalysts to Climb up the Volcano Plot of Oxygen Electroreduction. ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c02324
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c02324
11. ACS Nano：基于铁电耦合2D-MXene分层设计的高性能可拉伸摩擦纳米发电机
基于最新功能材料和器件工程的摩擦电纳米发电机为未来多功能电子学提供了一个令人兴奋的平台，但由于缺乏对与微结构工程兼容的纳米材料功能特性的深入了解，实现这一平台仍具有挑战性。近日，蔚山科学技术院Hyunhyub Ko通过夹在银纳米线(Ag-NW)电极和分级设计的海绵状热塑性聚氨酯(TPU)聚合物复合材料与铁电钛酸钡耦合(BTO耦合)2D MXene (Ti3C2Tx)纳米片之间的互锁微结构设备配置，展示了一种高性能可拉伸(∼60%应变)摩擦纳米发电机。
本文要点：
1）MXene的使用导致介电常数的增加，而介电损耗通过与BTO的铁电性耦合而降低，这增加了纳米发电机的整体输出性能。复合膜的海绵状性质增加了变形时的电容变化，从而提高了器件的能量转换效率(79%)和压力灵敏度(4.6 VkPa-1和2.5 mAkPa-1)。
2）凭借量子力学计算的电子结构，该装置可以将生物力学能量转化为电能，并产生260 V的开路输出电压、160 mA/m2的短路输出电流和6.65 W/m2的出色功率输出，足以操作几个消费电子产品。由于其出色的压力灵敏度和效率，该设备能够实现广泛的应用，包括实时临床人体生命体征监测、声学传感和机器人手的多维手势传感功能。
考虑到易于制造、分级聚合物纳米复合材料的优异功能以及纳米发电机的出色能量收集性能，这项工作有望刺激下一代自供电技术的发展。
Sujoy Kumar Ghosh, et al, Ferroelectricity-Coupled 2D-MXene-Based Hierarchically Designed High-Performance Stretchable Triboelectric Nanogenerator, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c05531
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c05531
12. ACS Nano：二维Pd2Se3–MoS2异质结构中横向和垂直外延生长的原子尺度洞察
当两种不同的材料接触时，二维 (2D) 材料在横向和垂直方向上都形成异质结构，但面内共价键与范德华层状相互作用的键合机制完全不同。了解横向和垂直力之间的竞争如何影响外延生长对复杂混合层状异质结构的未来材料开发非常重要。近日，德克萨斯大学奥斯汀分校Jamie H. Warner等通过原子分辨率环形暗场扫描透射电子显微镜研究由两种具有明显不同晶体对称性和元素组成的半导体 Pd2Se3:MoS2组成的混合二维异质结构界面处的详细原子排列，以了解所得外延上的不同化学键。
本文要点：
1）Pd2Se3在双层MoS2的阶梯边缘生长，并研究了Pd2Se3-MoS2异质结构的垂直和横向外延关系。作者发现一种金属（Pd或Mo）原子与两种硫属元素（S或Se）键合的界面几何形状的相似性是制造二维异质结构原子缝合横向结的关键因素。
2）此外，如果界面原子缝合质量高且缺陷密度低，则通常在层状材料中占主导地位的垂直范德华相互作用可以通过面内力来克服。
该工作的发现有助于指导改进杂化二维异质结构中的外延和无缝拼接具有各种复杂单层结构的平面内二维异质结构的方法。
Hyoju Park, et al. Atomic-Scale Insights into the Lateral and Vertical Epitaxial Growth in Two-Dimensional Pd2Se3–MoS2 Heterostructures. ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c09019
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c09019
