1. Nature Materials：通过微量多价阳离子的间隙掺杂抑制金属卤化物钙钛矿中的离子迁移

具有合适尺寸的阳离子占据钙钛矿晶体的间隙位置已被广泛用于抑制离子迁移和提高钙钛矿光电器件的性能和稳定性。然而，这种间隙掺杂不可避免地导致晶格微应变，这损害了晶体的长程有序性和稳定性，导致牺牲性折衷。加州大学洛杉矶分校杨阳教授、成均馆大学Jin-Wook Lee和马尔马拉大学Ilhan Yavuz等证明了抑制金属卤化物钙钛矿内部离子迁移的多价间隙掺杂策略。

本文要点：

1）微量的Nd³⁺掺杂使金属卤化物钙钛矿能够避免晶格微应变的副作用，同时保留间隙掺杂的好处。负电荷缺陷被更有效地消除，这提高了具有较低掺杂浓度的光伏性能。所观察到的器件稳定性的改善表明，与带电缺陷具有更强相互作用的间隙阳离子的引入有利于减轻缺陷俘获和限制离子迁移。

2）因此，不管钙钛矿的缺陷(杂质)容许性质如何，这项研究强调了最小化间隙掺杂剂剂量的重要性，以最大化钙钛矿光电器件的光伏性能和操作稳定性。

Zhao, Y., Yavuz, I., Wang, M. et al. Suppressing ion migration in metal halide perovskite via interstitial doping with a trace amount of multivalent cations. Nat. Mater. (2022).

DOI: 10.1038/s41563-022-01390-3

https://doi.org/10.1038/s41563-022-01390-3

2. Nature Materials：载流子的四维追踪揭示多晶卤化物钙钛矿中有效的垂直电荷输运

电荷载流子的快速扩散对于钙钛矿太阳能电池中的有效电荷收集至关重要。虽然横向瞬态光致发光显微术已经广泛用于表征钙钛矿中的电荷扩散，但是在实际太阳能电池中测得的低扩散系数和获得的接近一致的电荷收集效率之间存在差异。英国剑桥大学Neil C. Greenham等通过电荷载流子的四维(方向x、y和z以及时间t)追踪，通过表征电荷载流子的面外扩散，揭示了卤化物钙钛矿中隐藏的微观动力学。

本文要点：

1）作者通过将这种方法与共焦显微术相结合，作者发现了三维钙钛矿膜中垂直电荷扩散率的强烈局部不均匀性，这是由晶内和晶间扩散之间的差异引起的。作者设想大多数电荷载流子通过直接的晶内路径或通过快速扩散的附近区域的间接迂回路径被有效地传输。在钙钛矿中观察到的电荷载流子扩散的各向异性和不均匀性使得它们在真实器件中表现出的高性能合理化。

2）作者的工作还预见到，对多晶生长的进一步控制将使微米厚钙钛矿太阳能电池同时实现长光程和有效的电荷收集。

Cho, C., Feldmann, S., Yeom, K.M. et al. Efficient vertical charge transport in polycrystalline halide perovskites revealed by four-dimensional tracking of charge carriers. Nat. Mater. (2022).

DOI: 10.1038/s41563-022-01395-y

https://doi.org/10.1038/s41563-022-01395-y

3. Nature Materials：基于单层MoS₂光电晶体管阵列的有源像素传感器矩阵

传感器内处理可以减少许多机器视觉应用的能量和硬件负担，目前在最先进的有源像素传感器(APS)技术中缺乏。光敏和半导体二维(2D)材料可以通过在单个设备中集成图像捕捉和图像处理功能来弥合这一技术差距。宾夕法尼亚州立大学Saptarshi Das等介绍基于单层MoS₂光电晶体管阵列的2D APS技术。

本文要点：

1）这是一种基于单层MoS₂光电晶体管阵列的低功耗紧凑型有源像素传感器(APS)技术，在单个器件中集成了图像捕捉(检测)和图像处理(计算)功能。作者利用门可调的持续光电导来实现高响应度、高探测率、光谱均匀性和高动态范围(HDR)，并利用电可编程性来实现快速复位和去噪能力。作者还展示了2D APS阵列100%的产量和均匀的光响应。

2）最后，作者的2D APS能耗极低(每像素小于1 pJ)，当扩展到900像素时，面积小于0.09 cm²。作者相信，展示的2D APS技术可以在新兴的物联网时代改变边缘传感。

Dodda, A., Jayachandran, D., Pannone, A. et al. Active pixel sensor matrix based on monolayer MoS₂ phototransistor array. Nat. Mater. (2022).

DOI: 10.1038/s41563-022-01398-9

https://doi.org/10.1038/s41563-022-01398-9

4. Nature Catalysis：GaZrO_x/H-SSZ-13催化CO₂制丙烷

通过选择性加氢反应方式将CO₂转化为高附加值烃类有机分子（尤其是单一产物），具有非常重要的意义。但是这种催化反应非常困难，因为一般在这种反应过程中含有许多竞争性的基元反应过程。有鉴于此，中科院煤化学研究所樊卫斌（Weibin Fan）等报道发展了GaZrO_x/H-SSZ-13复合催化剂，在CO₂的转化率为43.4 %，烃类产物的选择性为79.5 %，其中丁烷的选择性为9.9 %，CO的选择性为31.8 %，催化反应的稳定工作时间达到500 h。

本文要点：

1）该催化剂将数量合适的Ga引入ZrO₂，从而导致形成高浓度表面氧空穴位点，这种位点表现较为合适的CO₂吸附强度，在加氢催化反应过程中能够生成甲醇；H-SSZ-13分子筛具有大量的强酸性位点，能够限制反应在H₂压力较高条件甲醇转化为芳烃的选择性，促进转化为烯烃的过程。因此在H-SSZ-13的强酸性位点上能够快速的加氢，反应中生成的丙烯、丁烯远远高于乙烯。

2）这种GaZrO_x/H-SSZ-13催化剂体系的丙烷选择性达到80 %，丁烷选择性10 %。通过同位素标记原位DRIFTS、¹³C MAS NMR、GC-MS、探针分子实验、DFT计算等方法解释反应机理。CO₂快速的吸附在GaZrO_x表面的氧缺陷位点，随后与活性H*反应生成HCOO*和CH₃O*中间体，随后加氢生成甲醇；反应中生成的甲醇在H-SSZ-13分子筛的Brønsted酸位点上通过烃池（hydrocarbon pool）机理转化为烷烃。

Wang, S., Zhang, L., Wang, P. et al. Highly selective hydrogenation of CO₂ to propane over GaZrO_x/H-SSZ-13 composite. Nat Catal (2022)

DOI: 10.1038/s41929-022-00871-7

https://www.nature.com/articles/s41929-022-00871-7

5. Angew：电化学活性共轭有机分子的聚集及其对水系有机氧化还原液流电池的影响

溶液中的分子聚集是普遍现象，可以调节分子的物理化学性质，但在电化学中却很少被研究。华南理工大学Zhenxing Liang等以甲基紫精二氯化物((MV)Cl2)为目标分子，发展了一种研究聚集行为的电化学方法。

本文要点：

1）作者发现氧化态(甲基紫精双阳离子，MV²⁺)以离散分子形式存在，其原因在于双阳离子之间的静电排斥力；相比之下，单还原态(甲基紫精阳离子自由基)表现出显著的浓度依赖性聚集行为。这种聚集来自单自由基之间的π-π堆积，它显著地影响了热力学势和动力学流。这项工作不仅提供了一种定量研究氧化还原有机分子聚集的方法，而且揭示了氧化还原行为随浓度的非线性演化。

2）因此，可以推断，除了有机分子本身，电池的性能还可以通过控制溶液中的分子聚集来进一步调节。

Xiang, Z., et al, Aggregation of Electrochemically Active Conjugated Organic Molecules and Its Impact on Aqueous Organic Redox Flow Batteries. Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: 10.1002/anie.202214601

https://doi.org/10.1002/anie.202214601

6. Angew：二硫醇激活的生物正交化学用于靶向内质网的协同化学-光学治疗

由于缺乏生物友好型供体，因此如何实现亚硝酸盐在细胞内的可控释放仍然是一个很大的挑战。此外，亚硝酸盐的抗肿瘤作用也会受到其生理惰性活性的限制。有鉴于此，中科院化学所王树研究员和南京大学冯福德教授设计了基于苯并噻二唑的有机亚硝酸盐供体，它能够对生物相关物种保持良好的稳定性，但会通过S_NAr/分子内环化串联反应以在水介质中选择性地响应二硫醇物种。

本文要点：

1）实验建立了靶向肝癌HepG2细胞内质网(ER)的生物正交实验体系。研究表明，亚硝酸盐和香草壬酰胺的结合会诱导细胞内钙离子水平以及活性氧/氮物种的升高，从而导致内质网应激和线粒体功能障碍。

2）结果表明，光激活与“点击释放”策略相结合可以增强细胞水平的抗肿瘤效果，具有良好的癌症精准治疗应用潜力。

Jian Sun. et al. Dithiol-Activated Bioorthogonal Chemistry for Endoplasmic Reticulum-Targeted Synergistic Chemophototherapy. Angewandte Chemie International Edition. 2022

DOI: 10.1002/anie.202213765

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202213765

7. AM：用于超灵敏电生理信号检测的低电压固有可拉伸有机晶体管放大器

拉伸性是电子皮肤装置的先决条件。然而，最新的可拉伸薄膜晶体管不具备足够低的工作电压和良好的稳定性，这大大限制了它们在现实世界生物医学应用中的使用。中科院化学所Yunlong Guo等提出了范德华控制弹性体/碳量子点界面极化方法，以形成具有620%拉伸应变和大面积膜均匀性(> A4纸大小)的混合聚合物电介质。

本文要点：

1）使用混合聚合物电介质，制备的固有可拉伸有机薄膜晶体管表现出低于5 V的低工作电压、100%应变容差和出色的工作稳定性，以及105的高导通电流/关断电流比和500mV dec^-1的陡峭亚阈值斜率。基于这种器件技术，实现了在报道的可拉伸晶体管的最高值中具有90 V/V的高增益的放大器。该放大器首次应用于检测人体电生理信号，输出信号幅度超过0.2 V，甚至超过了用于人体电生理监测的其他类型的先进有机放大器。

2）这种可拉伸的设备技术充分满足了可穿戴生物医学应用的安全性和便携性要求，为具有信号控制和放大能力的电子皮肤带来了新的机遇。

Liu, K., et al, Low-Voltage Intrinsically Stretchable Organic Transistor Amplifiers for Ultrasensitive Electrophysiological Signal Detection. Adv. Mater. 2207006.

DOI: 10.1002/adma.202207006

https://doi.org/10.1002/adma.202207006

8. AM：用反溶剂处理改善高迁移率共轭聚合物晶体管中的关态偏压稳定性

共轭聚合物场效应晶体管由于其优异的机械性能以及足够高的电荷载流子迁移率和与大面积、低温加工的兼容性而成为柔性电子器件的使能技术。然而，它们的电稳定性仍然是一个问题。有机半导体中的通态(累积模式)偏压应力不稳定性已经被广泛研究，并且已经提出了多种缓解策略。相比之下，关断状态(耗尽模式)偏压应力不稳定性仍然知之甚少，尽管对于晶体管大部分时间保持在关断状态的许多应用是至关重要的。英国剑桥大学Henning Sirringhaus等提出了一种简单的方法，使用反溶剂处理来实现关态偏置应力和环境稳定性的显著改善。

本文要点：

1）作者报道了一种使用反溶剂处理来增强具有弱结晶、高迁移率共轭聚合物的OFETs的性能以及环境和关态偏压稳定性的新方法。关态偏压稳定性的提高与聚合物聚集和结晶度的增加有关，降低了电子俘获杂质在发生链间跳跃的位置附近结合的可能性。该工作强调了结晶聚集体存在的重要性，即使在高性能无无序聚合物中，其中有效的电荷传输和高电荷载流子迁移率被认为是可以通过简单地依靠相邻聚合物链之间的紧密接触点网络来实现的，但不需要更大的结晶聚集体。

2）作者证明，为了在这些聚合物中获得足够的偏压稳定性，事实上需要形成更大的结晶聚集体。作者的结果引入了一种有效的一般策略来改善高迁移率弱结晶共轭聚合物的性能和关态应力稳定性，该策略包括增强聚合物链在接近交叉点附近的聚集。

Nguyen, M., et al, Improving OFF-State Bias-Stress Stability in High-Mobility Conjugated Polymer Transistors with an Anti-Solvent Treatment. Adv. Mater. 2205377.

DOI: 10.1002/adma.202205377

 https://doi.org/10.1002/adma.202205377

9. AM：高熵合金气凝胶:二氧化碳还原的新平台

高熵合金气凝胶(HEAAs)结合了高熵合金和气凝胶的优点，是一种很有前景的催化反应新平台。然而，由于不同金属的还原电位和混溶性的差异，实现单相的HEAAs仍然是一个巨大的挑战。江南大学刘天西教授、张楠副教授和青岛大学白树行教授等通过冻融法制备了一系列高活性、高寿命的HEAAs作为CO₂还原反应的电催化剂。

本文要点：

1）PdCuAuAgBiIn HEAAs可以实现C1产品从-0.7到-1.1 V_RHE几乎100%的法拉第效率(FE),并且在-1.1 V_RHE处最大FE_HCOOH为98.1%，优于PdCuAuAgBiIn高熵合金颗粒(HEAPs)和Pd金属气凝胶(MAs)。流动池中的电流密度和FE_HCOOH几乎为200mA cm^-2和87%。PdCuAuAgBiIn HEAAs令人印象深刻的CO₂RR性能归因于不同金属和表面不饱和位点之间的强烈相互作用，这可以调节不同金属的电子结构，并允许最佳的HCOO*中间体吸附和解吸到催化剂表面，以提高HCOOH产量。

2）这项工作不仅提供了一种简便的合成方法来制备高活性的杂多酸，而且为高效催化剂的开发开辟了一条新的途径。

Li, H., et al, High-entropy Alloy Aerogels: A New Platform for Carbon Dioxide Reduction. Adv. Mater. 2209242.

DOI: 10.1002/adma.202209242

https://doi.org/10.1002/adma.202209242

10. AM：通过电子束照射将纳米颗粒应变WSe₂单层的经典光发射转换成量子光发射

原子级薄的过渡金属二硫族化物(TMD)中的固态单光子发射器(SPE)最近作为量子光子技术的可扩展量子光源而引起了人们的兴趣。在TMD中，WSe₂单层(MLs)对于利用局部应变场的确定性制造和工程化SPEs是有希望的。在WSe₂中可靠地产生可隔离SPE的能力目前受到在应变位置出现的大量光谱重叠状态的阻碍。美国西北大学Emily A. Weiss和Chad A. Mirkin等采用具有精确定义的位置和尺寸的纳米粒子(NP)阵列，确定性地在WSe₂ MLs中创建应变场，从而实现对SPE形成的系统研究和控制。

本文要点：

1）使用该平台，在NP应变位置的电子束辐射将光谱重叠的亚带隙发射态转换成可隔离的反聚束量子发射器。WSe₂ MLs的发射光谱作为应变量和电子束辐射暴露时间的函数的依赖性被量化，并提供了对SPE产生机制的洞察。激子选择性地穿过由电子束辐射引入的强耦合亚带隙状态，这抑制了光谱重叠发射路径，并导致可测量的反聚束行为。

2）该发现提供了在2D材料中产生具有明确能量范围的可分离SPE的策略。

Xu, D.D., et al, Conversion of Classical Light Emission from a Nanoparticle-Strained WSe₂ Monolayer into Quantum Light Emission via Electron Beam Irradiation. Adv. Mater. 2208066.

DOI: 10.1002/adma.202208066

https://doi.org/10.1002/adma.202208066

11. Nano Lett. ：多孔碳的中尺度传质增强助力电化学H₂O₂合成

通过双电子氧还原反应的电化学过氧化氢（H₂O₂）合成是极具潜力的H₂O₂生产方案，但由于其难以将实验室观察到的催化剂性能转移到实际的反应器中，从而阻碍了其商业应用的发展。近日，阿尔伯塔大学王晓磊通过一系列中空介孔碳球（HMCS）样品组成的材料平台，研究了孔隙率工程对催化性能的影响。

本文要点：

1) 通过旋转环盘电极和锌空气电池中HMCS样品的性能比较以及扩散行为模拟表明，在低电流密度条件下，大的表面积主导HMCS性能，但在高电流密度区域，质量传输是影响性能的主要因素。

2) 由于良好的多孔结构，HMCS-8 nm具有最优异的应用性能（166 mW cm^–2），并且在用于废水净化的双功能锌-空气电池中表现良好的性能（2分钟后降解70%的RhB，32分钟后降解99%）。

Deng Zhiping, et al. Mesoscale Mass Transport Enhancement on Well-Defined Porous Carbon Platform for Electrochemical H₂O₂ Synthesis. Nano Lett 2022

DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c03696

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.2c03696

12. ACS Nano：用于可再充电锂金属电池的介孔材料MCM-41调节Li+溶剂化结构

为了开发可逆锂金属阳极，通过调节Li⁺溶剂化结构构建理想的固体电解质界面（SEI）是克服锂枝晶和有限库仑效率（CE）障碍的有力方法。近日，北京理工大学王振华、孙克宁将球形介孔分子筛MCM-41纳米颗粒涂覆在商业PP隔板上，并用于调节锂金属电池（LMB）的Li⁺溶剂化结构。

本文要点：

1) 调节的溶剂化结构呈现出具有更多接触离子对（CIP）和离子聚集体（AGG）的聚集状态，证明成功地在锂阳极中构建了均匀的富含无机物的SEI。

2) 同时，受调节的溶剂化结构削弱了溶剂与Li⁺之间的相互作用，导致Li⁺脱溶剂能降低，并且Li沉积均匀。从而表现出高CE(∼96.76%）、无枝晶Li阳极和稳定的Li电镀/剥离循环性能（约1000小时）。因此，通过使用介孔材料调节电解质中的Li⁺溶剂化结构是构建理想SEI和利用锂金属的有力方法。

Zhao Lina et.al Regulating Solvation Structures Enabled by the Mesoporous Material MCM-41 for Rechargeable Lithium Metal Batteries ACS Nano 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c08441

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c08441