1. Sci. Adv.：工作中固态锂金属电池的空穴形成行为
对埋藏的固体-固体界面难以捉摸的演化行为的基本了解是科学家目前探索固态电化学器件面临的主要障碍。近日，清华大学张强教授揭示了固态电池中界面空穴的演化规律，建立了固态空穴形核和长大模型，并与液态空泡的形成进行了类比。
本文要点：
1）研究发现，在固态金属锂电池中，锂剥离诱导的界面空洞形成决定了导致电池失效的形态不稳定性。
2）通过合理的电化学计算，在宽电流密度范围内(1.0-10.0 mA cm-2)，在相图中量化了空穴引起的接触损耗过程。此外，利用原位可视化形貌演化揭示了不同剥离条件下孔洞缺陷的微观特征。
3）建立电化学-形态关系有助于阐明电流密度和面容量相关的空穴形核和长大机制，从而为理解和设计先进固态电池的固-固界面提供了新的见解。
Yang Lu, et al, The void formation behaviors in working solid-state Li metal batteries, Sci. Adv. 8, eadd0510 (2022)
DOI: 10.1126/sciadv.add0510
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add0510
2. Sci. Adv.：剪切迁移过程中动态晶界结构变化的原子尺度观测
在纳米材料中，人们经常会观察到在应力驱动的晶界迁移过程中和迁移后的晶体结构，但其确切的原子尺度转变还没有通过实验研究过。近日，匹兹堡大学Scott X. Mao，Guofeng Wang，曼尼托巴大学Chuang Deng利用原位高分辨电子显微镜结合分子动力学模拟，观察到了金纳米晶体中小平面的可逆相变和小平面的解离引起的动态小平面结构的转变。
本文要点：
1）(002)/(111)和Σ-11(113)GB晶面之间发生了可逆转变，这是通过(1(-)1(-)1)/(002)型GB台阶或断裂的结合和分离完成的，这是促成GB迁移的原因。相比之下，(002)/(111)GB分解为Σ11(113)和Σ3(111)GB是通过部分位错发射的(111)/(111(-))型台阶反应发生的。此外，这些转换可以通过GB连接来适应。
这项工作对GB迁移过程中的动态结构转换提供了原子性的见解。
Zhengwu Fang, et al, Atomic-scale observation of dynamic grain boundary structural transformation during shear-mediated migration, Sci. Adv. 8, eabn3785 (2022)
DOI: 10.1126/sciadv.abn3785
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn3785
3. JACS：基于哌嗪链接构建COF高活性光催化制H2O2
通过O2还原进行人工光催化的方式为H2O2的合成提供一种节能、安全、绿色方法。但是合成H2O2过程关键是发展一种对2e-过程高活性高选择性的催化剂用于解决光催化反应产率较低的问题。有鉴于此，北京科技大学姜建壮、王康、国民核生化灾害防护国家重点实验室Wei Cao等报道发展了两种COF，分别为CoPc-BTM-COF和CoPc-DAB-COF。两种COF分别是通过Co-卟啉（CoPcF16）和1,2,4,5-苯四胺或者3,3′-二氨基联苯胺合成得到。
本文要点：
1）通过粉末XRD分析、电子显微镜、一些光谱表征技术，发现合成的COF具有表现完全共轭结果和π堆叠结构；UV-VIS光谱表征结果显示，合成的COF在400-1000 nm具有优异的光吸收性能。因此，导致显著改善的光激发电荷分离、载流子传输性能，通过光电流和荧光结果证实。
2）这种哌嗪构建的CoPc COF在可见光（>400 nm）催化O2还原合成H2O2表现优异的光催化活性，其中CoPC-BTM-COF的产率达到COF材料领域性能的创纪录结果（2096 μmol h-1 g-1），在630 nm的表观量子产率达到7.2 %，研究结果为发展高性能和低价格的可见光H2O2光合成催化剂提供帮助。
Qianjun Zhi, et al, Piperazine-Linked Metalphthalocyanine Frameworks for Highly Efficient Visible-Light-Driven H2O2 Photosynthesis, J. Am. Chem. Soc. 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c09482
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c09482
4. Matter：原位构建用于超高容量锂-氧电池的玻璃纤维导向沸石微管编织隔膜
开发锂-氧（Li-O2）电池面临的主要挑战是在正极不断积累的绝缘放电产物，它会阻止氧气的扩散和电子的转移。基于此，受生物矿物组织自组装的启发，吉林大学徐吉静教授开发了一种新的前体支架/固相结晶策略，以合成基于微管支架和微管三模态网络的自支撑沸石微管编织织物(ZMT WF)隔膜，其中玻璃纤维(GF)隔膜不仅作为前体支架提供支架蓝图，还作为合成硅源确保沸石沿GF隔膜原位生长。
本文要点：
1）自组装的ZMT WF隔膜表现出良好的离子传导性和热稳定性，这使得它非常适合作为新能源储存系统中的隔膜。此外，沸石良好的离子交换能力有利于实现优异的可设计性。
2）ZMT WF隔膜通过阳离子交换作用改变其表面电荷性质，从而使NH4ZMT WF隔膜能够捕集反应中间产物(O2-)并形成离子对（NH4+-O2- CIP）和随后快速的歧化还原，导致在隔板表面上快速形成Li2O2。
3）研究发现，溴化铵改性的ZMT WF（NH4ZMT WF）隔膜的功能化定制表面富含带正电荷的NH4+，反应中间产物O2-可以通过与NH4+形成接触离子对（NH4+-O2- CIP）来捕获，然后发生歧化反应，在放电过程中转化为最终产品Li2O2。
4）NH4ZMT WF隔膜能够结合捕获和转化步骤，这有利于将放电反应区域延伸到隔膜。根据软硬酸碱（HSAB）理论，ZMT WF表面改性阳离子的硬度可以影响放电产物的形成机理。例如，十六烷基三甲基溴化铵改性的ZMT WF (HMZMT WF)隔膜表面上的十六烷基三甲基铵离子(CTA+)可以通过形成稳定的CTA+-O2-离子对，从而抑制O2的歧化，直到进一步进行离子交换并沉淀为固体LiO2。而且，游离O2-电解质中的硫被NH4ZMT WF隔膜捕获并固定，防止其侵蚀正极和电解质，从而减少不希望的副产物的形成和积累。
5）得益于所有这些优势，Li-O2电池显示出容量超过25000 mAh g-1和超过4000 h的长循环性能，从而显示了这些表面功能化的定制沸石基隔膜在基于Li-O2电池的储能系统中的广阔应用前景。
Zheng et al., In situ construction of glass-fiber-directed zeolite microtube woven separator for ultra-high-capacity lithium-oxygen batteries, Matter (2022)
DOI：10.1016/j.matt.2022.10.013
https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.10.013
5. Matter：来自机械坚固的多相液态金属的生物自愈合策略
几十年来，自修复材料一直处于一种众所周知的两难境地，即在高机械强度和自修复能力之间取得具有挑战性的平衡。例如，高分子量聚合物或结晶无机物通常是高模量材料，但它们会失去自愈合能力，因为它们扩散缓慢，无法将受损界面结合在一起。近日，受生物自修复策略的启发，东南大学张久洋教授成功地在机械坚固的液态金属中实现了自修复。
本文要点：
1）通过类似于液体渗出、营养运输和固体结构再生的生物ETR过程，受损的多相金属材料可以完全恢复(愈合效率> 99%)。生物组织中多相金属与细胞在结构上的相似性为实现成功的生物自愈提供了坚实的基础。
2）有趣的是，ETR策略基金属(ETR-M)的机械性能和自愈合行为可以通过温度和成分经由金属相图精确控制，这是因为ETR-M具有独特的液-固相变。
3）此外，ETR-M和聚氨酯成功组装了具有骨-组织系统的假手，具有仿生结构、有效自愈合和机械鲁棒性的综合优势，进而突出了ETR-M在未来技术中的应用前景。
Peng et al., Biological self-healing strategies from mechanically robust heterophasic liquid metals, Matter (2022)
DOI：10.1016/j.matt.2022.10.012
https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.10.012
6. EES：实现高压醚基电解质的溶剂分子重构策略
与锂金属阳极（LMA）高兼容性和高耐电压性的电解质对于高能量密度锂金属电池（LMB）至关重要。虽然局部高浓度电解质（LHCE）已有报道，但仍需要极高的盐溶剂比（SSR；SSR≥1:2). 而在不牺牲电化学性能的情况下降低SSR是一个巨大的挑战。今日，香港科技大学赵天寿院士、李一举提出了一种创新的溶剂分子重建策略，以构建具有低SSR（1:3.6）的基于1,3-二氧戊环（DOL）的“局域中浓度电解质”。
本文要点：
1) 该电解质具有优异的Li兼容性（库仑效率：~99.2%）和耐高压性（~4.7 V）。可控聚合工艺用于清除不稳定的游离DOL溶剂分子并重构它们以形成具有本质上更高抗氧化性的聚醚。更重要的是，自由DOL溶剂分子的清除和重建诱导产生更有利的富阴离子溶剂化构型，可以有效地钝化具有高含量无机氟化物以及弹性聚醚衍生物的阳极和阴极。
2) 装配了基于DOL的“局部中浓度电解质”的Li||NCM622全电池可以在4.6 V的高截止电压下稳定循环，并实现346.6 Wh kg-1的高能量密度。这项工作为较少盐用量调节溶剂化结构提供了有效的策略，并适用于高能量密度LMB电解质系统。
Peng Xudong, et al. A Solvent Molecule Reconstruction Strategy Enabling a High-Voltage Ether-based Electrolyte. EES 2022
DOI: 10.1039/D2EE02344J
https://doi.org/10.1039/D2EE02344J
7. AM：酸触发的可转化多肽自组装用于启动肿瘤特异性生物矿化
生物矿化是一个正常的生理过程，其过程包括成核、晶体生长、相变和取向演化等。在肿瘤组织中人工诱导生物矿化已成为一种非传统、但极具发展前景的有恶性肿瘤治疗方式。然而，含有羧基的生物矿化引发剂的离子螯合能力较为有限，导致其阻断作用不足，进而影响了抗肿瘤疗效。中科院长春应化所陈学思院士和丁建勋研究员开发了一种生物矿化诱导纳米颗粒(BINP)，其由十二胺-聚(γ-十二烷基-L-谷氨酸)-co-(L-组氨酸)-block-聚(L-谷氨酸- graft-阿仑膦酸钠)组成，并结合了一个用于插入细胞膜的部分、一个对肿瘤微环境(TME)响应的组件和一个离子螯合模块，能够用于骨肉瘤阻断治疗。
本文要点：
1）将BINP静脉注射到骨肉瘤小鼠体内后，其会对酸性TME产生反应，使十二烷基暴露在膨胀的纳米颗粒表面，以促进其插入细胞膜。随后，伸出的双膦酸基团会引发持续的离子沉积，进而在肿瘤周围建立矿化屏障，阻止肿瘤和周围正常组织之间的物质交换。
2）与对照组相比，BINP介导的阻断治疗能够分别在皮下和原位骨肉瘤模型中实现59.3%和52.1%的肿瘤抑制率。此外，阿仑膦酸钠对破骨细胞的抑制也可以缓解骨溶解，进而抑制肺转移。综上所述，BINP启动的选择性生物矿化能够为临床骨肉瘤治疗提供了一种新的选择。
Yang Liu. et al. Acidity-Triggered Transformable Polypeptide Self Assembly to Initiate Tumor-Specific Biomineralization. Advanced Materials. 2022
DOI: 10.1002/adma.202203291
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202203291
8. ACS Nano：纳米羟基磷灰石能够刺激PD-L1表达以增强对黑色素瘤的联合免疫治疗
尽管检查点抑制剂免疫疗法已经取得了一系列重大的进展，但如何在治疗过程中提高免疫反应一直是一个亟待解决的临床问题。在mRNA芯片技术的帮助下，四川大学孙勇研究员和樊渝江教授发现短棒状纳米羟基磷灰石(nHA)能够促进CD274和PD-L1相关基因转录的上调，并在体外B16、B16F10和4T1等细胞中实现PD-L1的表达水平显著提高。
本文要点：
1）基于此，研究者设计了一种嵌入nHA和PD-1/PD-L1抑制剂的可注射原位反应水凝胶库，并将其用于瘤周给药以实现联合免疫治疗。
2）实验结果表明，该组合策略能够有效抑制肿瘤的发生和发展，恢复异常的乳酸脱氢酶、天冬氨酸转氨酶和丙氨酸转氨酶指标，显著延长荷瘤小鼠的生存时间。研究发现，该治疗效果主要来自于nHA诱导的肿瘤部位T细胞浸润增强和脾脏CD8+ T细胞极化，由此表明nHA能够作为一种免疫调节剂以用于黑色素瘤免疫治疗。
Yuedi Yang. et al. Nanohydroxyapatite Stimulates PD-L1 Expression to Boost Melanoma Combination Immunotherapy. ACS Nano. 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c07818
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c07818
9. ACS Nano：机械活性纳米复合水凝胶用于加速可动部位的创面修复
如何在潮湿的环境和频繁的运动等条件下促进动态全层皮肤伤口的愈合是一个非常复杂的问题。近年来，多功能水凝胶在伤口修复方面表现出了广阔的应用前景。然而，传统的水凝胶往往只能保持伤口湿润和不受细菌感染，并不能主动驱促进动态伤口的闭合。受胚胎创面主动闭合的启发，上海交通大学杨秩医师和陈玉洁研究员构建了一种兼具良好柔韧性、自愈合性、湿组织粘附和抗菌等功能的双面热响应机械活性(DTM)水凝胶。
本文要点：
1）该水凝胶对生物组织的强附着力是由于其能够通过不发生任何化学反应而形成多个氢键簇所导致的。温度触发的收缩力会迅速传递到动态伤口边缘，抵抗外部机械力，驱动伤口闭合，并可有效避免对周围健康组织的损伤，降低缝合器材造成的疤痕、感染和炎症风险。
2）体内实验结果表明，该水凝胶绷带能够增强胶原沉积和血管生成，加速伤口上皮再生，积极促进全层皮肤缺损模型的伤口修复。综上所述，该研究开发的机械活性水凝胶能够为关节伤口管理提供一种简便的策略，并具有实现组织重建的强大潜力。
Chao Cai. et al. Mechanoactive Nanocomposite Hydrogel to Accelerate Wound Repair in Movable Parts. ACS Nano. 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c07483
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c07483
10. ACS Nano：受弯月面攀爬系统启发的3D打印全软机器人，在液体-空气界面具有高度灵活的三维运动
在液-气界面上的软机器人运动对于智能社会变得越来越重要。然而，现有的软机器人运动仅限于二维。由于不平衡的机械环境，在液-气两相界面实现三维运动(X、Y和Z轴)仍然是一个巨大的挑战。近日，东华大学游正伟教授受爬甲虫幼虫Pyrrhalta的启发，提出了一种三相(液体-固体-空气)接触线的机制来解决上述挑战。
本文要点：
1）基于光响应液晶弹性体/碳纳米管复合材料的相应3D打印全软机器人（命名为larvobot）赋予了可重复的可编程变形和高度自由移动。
2）研究人员发展了在液-气界面上的三维运动，包括扭转和卷起。此外，通过对水下机器人固体表面的力学分析，建立了水下机器人的运动方程。同时，利用ANSYS计算应力分布，与推测相符。此外，软机器人在精确的时空控制下由光远程驱动，这为应用提供了很大的优势。
3）作为一个例子，研究人员展示了软机器人在封闭管道内的可控运动，这可以用于药物输送和智能运输。
Yang Wang, et al, Meniscus-Climbing System Inspired 3D Printed Fully Soft Robotics with Highly Flexible Three-Dimensional Locomotion at the Liquid−Air Interface, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c09066
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c09066
11. ACS Nano：蜂窝状石墨烯的高温阻燃和自熄性
保护材料免受火灾的能力对于许多工业应用和生命安全系统至关重要。虽然各种化学处理和保护涂层已被证明是有效的阻燃剂，但它们只能提供暂时的预防，因为它们不会改变给定材料的固有可燃性。近日，捷克科学院物理研究所Jiříč ervenka证明了微观结构的简单变化可以大大提高原子级薄材料的耐火性，远远超过其氧化稳定温度。
本文要点：
1）研究表明，排列在三维(3D)蜂窝状网络中的独立石墨烯层表现出与放置在基底上的石墨烯层完全不同的可燃性和燃烧速率。共价交联的蜂窝状石墨烯气凝胶可以在高达1500℃的空气中抵抗火焰一分钟，而不会降低其结构或性能。相比之下，衬底上的石墨烯在550 ℃以上立即点燃，并在几秒钟内烧毁。
2）拉曼光谱、X射线光电子能谱和热重研究表明，多孔石墨烯优异的阻燃和自熄性能源于其防止羰基缺陷形成和在孔隙中捕获不可燃二氧化碳气体的能力。因此，研究发现为理解石墨烯在3D结构/组件中的阻燃机制提供了重要信息，可用于增强碳基材料的阻燃性，防止火灾，并限制火灾损失。
Martin Šilhavík, et al, High-Temperature Fire Resistance and Self-Extinguishing Behavior of Cellular Graphene, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c09076
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c09076
