1. Nature：Au纳米粒子组装手性超晶格

从纳米粒子自组装构建的手性超晶格具有独特的拓扑结构和物理学性质，因此受到材料和超材料领域的关注和追求。有鉴于此，伊利诺伊大学陈倩（Qian Chen）、密歇根大学Nicholas A. Kotov等报道将四面体结构的Au纳米粒子在低密度的类似钙钛矿的“角-角”排列形式转变为以“角-边”连接形式构成的“风车”形状高密度排列形式。而且“角-角”排列形式的结构为非手性结构，但是风车超晶格结构呈现手性特征，能够在固体基底上表现较强的镜面不对称。

本文要点：

1）使用液相TEM表征技术和模拟计算，发现纳米粒子之间的vdW相互作用和静电相互作用受到热力学平衡控制。通过调节“角-边”连接结构，能够精确的调控手性。通过光子诱导近场电子显微表征、时域有限差分模拟，验证说明双层超晶格表现较强的手性光学性质。

2）这种结构简单和多样的担载于基底表面的手性超晶格，能够制备非常见光学、机械力学、电子学特点的超结构涂层。

Zhou, S., Li, J., Lu, J. et al. Chiral assemblies of pinwheel superlattices on substrates. Nature (2022)

DOI: 10.1038/s41586-022-05384-8

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05384-8

2. Nature Mater. 分层结构的生物激发纳米复合材料

下一代结构材料将是轻质、高强度和坚韧的复合材料，具有嵌入的感知、适应、自我修复、变形和恢复功能。近日，科罗拉多大学Hendrik Heinz、佐治亚理工学院Vladimir V. Tsukruk、空军研究实验室Dhriti Nepal对分层结构的生物激发纳米复合材料进行了综述。

本文要点：

1) 突出了生物激发纳米复合材料的最新发展和概念，强调了结构、界面和约束的设计，以实现动态和协同响应。例如，在环境条件下，基于水环境中的相对简单的建筑砌块，具有独特的机械性能。

2) 还跨越多个长度尺度的结构层次，实现多功能性和鲁棒性。进一步讨论了结合生物和合成成分、最先进的表征和建模方法的最新进展、趋势和新机遇。这些多学科方法促进了单个材料性能的协同增强，并在多长度尺度上改进了结构材料的规范性设计，使其用于更广泛的应用。

Dhriti Nepal et.al Hierarchically structured bioinspired nanocomposites Nat. Mater. 2022

DOI: 10.1038/s41563-022-01384-1

https://doi.org/10.1038/s41563-022-01384-1

3 Nature Electronics：基于微网格结构橡胶半导体薄膜的弹性电子学

柔性电子器件在人工智能以及组织修复等多种领域均有重要应用价值，通常来说，发展可以与生物组织无缝集成的软电子技术，一般需要具有高载流子迁移率的且具有良好拉伸性能的橡胶半导体。然而，橡胶半导体的可扩展制造仍然具有挑战性，特别是使用简单且可重复的制造方法。最近，来自宾夕法尼亚州立大学的Cunjiang Yu教授等人开发了一种新型的基于横向相分离诱导的微网格橡胶状半导体薄膜。

本文要点：

1) 该研究将双聚合物共混溶液旋涂在基材上，并通过横向相分离形成微网形态，由连续的富有机半导体相和隔离的富弹性体相组成，所得微网格结构的橡胶半导体同时具有高效的电荷传输和机械拉伸性，通过使用不同的聚合物共混物，研究者们创建了p型和n型橡胶半导体膜；

2) 研究还将这些微网结构的薄膜用于构造橡胶晶体管、互补反相器和双层异质结光电探测器，发现即使在高达50%的外加应变下，所得材料也仍然能够发挥作用，并且研究者们也基于此创造了一种电子贴片，该贴片具完全由橡胶材料制成的晶体管有源矩阵，可用于表征大鼠心脏的生物电位。

Guan, YS., Ershad, F., Rao, Z. et al. Elastic electronics based on micromesh-structured rubbery semiconductor films. Nat Electron (2022).

DOI: 10.1038/s41928-022-00874-z

https://doi.org/10.1038/s41928-022-00874-z

4. Nature Communications：胶体形状的五倍和二十面体孪晶团的熵工程形成

孪晶起源于一种称为孪晶边界的晶粒边界，其中两个单独的晶体以一定的对称性共享同一晶格平面间行。由多重孪生晶体结构产生的五重和二十面体对称性，在合成纳米颗粒形状方面具有重要影响，因而被人们所广泛研究，并发现溶剂化学或几何约束对于该过程十分必要。最近，来自密歇根大学化学工程系的Sharon C. Glotzer等人发现在没有几何约束或溶剂化学的分子模拟中，五倍和二十面体孪生粒子团的可以由纯熵驱动形成。

本文要点：

1) 研究发现，硬截头四面体可以根据边缘和顶点截头的数量，自行组装成立方体或六边形金刚石胶体晶体，并且，通过设计颗粒形状可以实现两个金刚石相之间的熵差达到忽略不计的程度，这些结果表明多孪晶团簇的形成可以灵活地被诱导发生；

2) 此外，研究结果证实，孪晶团簇在致密流体中会通过由强熵键引起的强液晶界面张力而被熵稳定，这些发现为胶体系统中的工程孪生晶体形成行为提供了一种新的思路，无论粒子之间是否有明确的键合元素存在。

Lee, S., Glotzer, S.C. Entropically engineered formation of fivefold and icosahedral twinned clusters of colloidal shapes. Nat Commun 13, 7362 (2022).

DOI: 10.1038/s41467-022-34891-5

https://doi.org/10.1038/s41467-022-34891-5

5. Nature Communications：可沿声学虚拟墙滚动运输的微型马达

滚动运动是生物体和工程系统中普遍存在和使用的一种运输方式，然而，在微观尺度上的滚动一般都需要一个合适的物理边界来打破周围介质的空间均匀性，这一苛刻要求性极大限制了其在无边界位置的运输能力。鉴于此，来自苏黎世联邦理工学院的Daniel Ahmed团队通过整合磁场和声场，在两种外场的共同推动下，发现微型马达可以在没有真实边界的情况下，沿着液体中的虚拟壁进行滚动。

本文要点：

1) 该研究提出的策略中，当微马达被引入声驻波场时，声辐射力会将微粒吸引并对准作为虚拟壁的压力波节线，在此基础上，当采用旋转轴垂直于声学驻波场的旋转均匀磁场时，由于磁偶极-偶极相互作用和感应磁矩，相邻的磁性粒子会自组装成多个微链并开始旋转；

2) 研究成功的通过旋转磁场使单个粒子自组装并旋转，而将声波驻波场的压力节点运用为虚拟壁。声辐射力将微马达推向虚拟壁，提供反作用力，以支持微马达打破其前后运动对称性并引起沿轨迹发生的滚动，该可重构虚拟墙的概念成功克服了传统滚动运动在微观尺度上所需的物理边界的基本限制。

Zhang, Z., Sukhov, A., Harting, J. et al. Rolling microswarms along acoustic virtual walls. Nat Commun 13, 7347 (2022).

DOI: 10.1038/s41467-022-35078-8

https://doi.org/10.1038/s41467-022-35078-8

6. Nature Communications：通过嵌入小薄片和界面桥接的协同作用形成超强MXene膜

碳化钛MXene由于结合了高机械和电气性能以及低红外发射率等有益的性质，因而成为柔性电磁干扰（EMI）屏蔽和热伪装膜材料的理想基材。在传统观点中，尺寸相对较大的MXene是组装高性能薄膜的首选构件。然而，包含大MXene的膜中含有空隙会降低性能。尽管现有的交联策略可以减少空隙产生，但MXene薄片之间的电子传输通常会被绝缘聚合物粘合剂所破坏，从而降低电导率。最近，来自北京航天航空大学化学学院的程群峰教授团队提出了一种顺序致密化策略，以协同去除MXene薄片之间的空隙，同时加强层间电子传输。所提出的策略为其他二维薄片的高性能组装提供了途径。

本文要点：

1) 该研究首先插入小MXene薄片以填充多层大薄片之间的空隙，然后利用钙离子和硼酸盐离子的界面桥接以消除剩余的空隙，包括单层薄片之间的那些空隙；

2) 研究所得到的MXene膜具有致密化结构，并展现出了较高的拉伸强度、杨氏模量、电导率和EMI屏蔽能力，以及优异的抗氧化性和热伪装性能。

Wan, S., Li, X., Chen, Y. et al. Ultrastrong MXene films via the synergy of intercalating small flakes and interfacial bridging. Nat Commun 13, 7340 (2022).

DOI: 10.1038/s41467-022-35226-0

https://doi.org/10.1038/s41467-022-35226-0

7. EES：用于高效电化学合成H₂O₂的多相分子Co–N–C催化剂

过氧化氢可以通过单原子钴-氮-碳催化剂催化氧还原反应产生。然而，精确的催化剂原子结构设计仍然困难，限制了催化剂设计和活性改进。近日，悉尼大学Wei Li、Chen Yuan、东北大学Li Hao利用吸附在碳纳米管基底上的钴卟啉构建多相分子催化剂来解决这一限制。

本文要点：

1) 基于显式原子模型的第一原理计算表明，卟啉β-取代基和碳基质可以协同调节Co性质和催化活性。八氟取代的催化剂被预测为具有最佳的活性，并通过实验进一步验证，在酸性电解质中，在200毫伏的过电压下，H₂O₂选择性>94%，且周转频率为3.51 s^-1。

2) 在双电极电解槽中，它可以达到10.76 mol g_cat⁻¹ h⁻¹的H2O2生产率，并且可以提供可直接用于水处理和化学生产的纯H₂O₂溶液。

Liu Chang，et al. Heterogeneous molecular Co–N–C catalysts for efficient electrochemical H₂O₂ synthesis. EES，2022

DOI: 10.1039/D2EE02734H

https://doi.org/10.1039/D2EE02734H

8. Angew：钴酞菁分子催化剂功能化的硅光电阴极上的CO₂光电化学还原为CO和甲醇

Si是用于光电化学（PEC）CO₂还原的优选光吸收剂，因为它的低成本和作为半导体工业支柱的充分研究的特性。许多分子催化剂已经在溶液相中用硅光电阴极进行了研究，但是在这种配置中，催化剂必须扩散到光电极和从光电极扩散出来，因此可实现的催化速率很低。近日，耶鲁大学Hailiang Wang，Conor L. Rooney报道了一种不含贵金属的基于分子催化剂的光电阴极，可用于将CO₂水溶液还原成CO和甲醇。

本文要点：

1）光电极由锚定在氧化石墨烯上的钴酞菁分子组成，并通过(3氨基丙基)三乙氧基硅烷连接体集成到由二氧化钛薄膜保护的p型硅上。

2）光电阴极在低至0 V的电位下可以高选择性将CO₂还原为CO。研究人员在-0.36 V的起始电位观察到甲醇的产生，并达到0.18 s^-1的峰值周转频率。

3）迄今为止，这是唯一一个基于分子催化剂的光电极，可用于将CO₂的六电子还原为甲醇。

这项工作提出了一种将分子催化剂连接到p型半导体的策略，并展示了光电化学CO₂还原为CO和甲醇的最新性能。

Bo Shang, et al, Aqueous Photoelectrochemical CO₂ Reduction to CO and Methanol over a Silicon Photocathode Functionalized with a Cobalt Phthalocyanine Molecular Catalyst, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202215213

DOI: 10.1002/anie.202215213

https://doi.org/10.1002/anie.202215213

9. Angew：具有高模量和导电性的结晶单聚合物单分子层

具有明确取向状态和超过微米的二维晶体尺寸的结晶聚合物的合成对于实现聚合物材料的最高物理特性是必不可少的，但是仍然具有挑战性。近日，中科院长春应化所Mao Li，厦门大学Wenjing Hong展示了通过同时电合成和操作合成结晶单聚合物单层，其具有不寻常的超高模量(高于ITO衬底)和高电导。

本文要点：

1）研究发现聚合物单分子层在垂直和单向方向上完全延伸，这被认为是在当前聚合物的所有聚集形式中接近其理论上最高的密度、模量和电导率。模量和电流密度可以达到其非晶对应物的40和1000倍。

2）研究还发现，这些单分子层表现出与偏压和长度相关的多重电荷态和不对称负微分电阻(NDR)效应，表明这种独特的分子剪裁和有序设计有望用于多级电阻存储器件。

这项工作证明了结晶聚合物单分子层的创建接近了聚合物电子材料的物理极限，也提供了挑战孤立的超长聚合物的合成迭代极限的机会。

Jinxin Wang, et al, Crystalline Unipolymer Monolayer with High Modulus and Conductivity, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202216838

DOI: 10.1002/anie.202216838

https://doi.org/10.1002/anie.202216838

10. AM：一种通过原位催化活性金属卟啉基有机聚合物粘结剂交织的高硫负载Li-S正极

除了坚固的粘合性能之外，精心设计具有其他扩展功能如多硫化物吸附/催化和Li+跳跃/转移的强有力的Li-S粘合剂仍然是一个巨大挑战。近日，华南师范大学兰亚乾教授，陈宜法教授首次报道了一种基于金属卟啉共价键合有机聚合物（M-COP，M = Mn，Ni和Zn）结合剂的原位正极交织策略。由此产生的功能粘合剂具有优异的机械强度、多硫化物吸附/催化和Li+跳跃/转移能力。

本文要点：

1）具体来说，Mn-COP具有最高可达~54.46 GPa的模量（比PVDF高约40倍），相关电池实现了高初始容量(1027 mAh g^-1，1 C和913 mAh g^-1，2 C)，即使在4 C下也具有> 1000次循环的优异循环稳定性。硫的利用率可达81.8%，并且基于这些强力粘合剂的电极可以容易地按比例放大制造(批量实验中约20 cm)。

2）值得注意的是，Mn-COP基电池在高硫负载(8.6 mg·cm^-2)和低E/S比(5.8 L·mg^-1)下表现出优异的容量，硫的利用率高达81.8%，这是迄今为止锂-硫电池中的最佳粘合剂性能，并具有满足“4H”和“4L”标准的巨大潜力。

3）研究人员通过理论计算揭示了金属卟啉和硫脲基团在提高电池性能中的重要作用。

Xiaoman Yao, et al, In-Situ Interweaved High Sulfur Loading Li-S Cathode by Catalytically Active Metalloporphyrin Based Organic Polymer Binders, Advanced Materials. 2022

DOI: 10.1002/adma.202208846

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202208846

11. AM：铜集流体可调谐的金属润湿助力稳定无负极全固态锂电池

锂金属电池(LMB)采用锂金属负极和传统的高电压陶瓷正极相耦合的方式。与石墨相比，锂的容量更高，结合高电压正极，比能量比传统的离子插入型负极提高了50%以上。使用固态电解质是提高电池安全性的一条途径，大多数无机电解质是不可燃的，或者具有比有机电解液高得多的点火温度。全固态电池在采用LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂(NMC811)和LiNi_0.5Mn_1.5O₄等正极材料时，可以获得理想的高能

近日，德克萨斯大学奥斯汀分校David Mitlin，Yijie Liu通过调节锂金属在“空”铜集流体上的润湿性，得到了稳定的硫化物固体电解液（Li₆PS₅Cl，LPSCl）无负极全固态电池(AF-ASSB)。

本文要点：

1）亲锂的1μm Li₂Te是通过将集流体暴露在碲蒸气中，然后在第一次充电时原位Li活化而合成的。研究人员发现，Li₂Te显著降低了电沉积/电溶出过电位，提高了库仑效率。

2）在半电池(1 mA cm^-2)连续电镀实验中，Li在Li₂Te-Cu上的累积厚度超过了70 μm，这是Li箔对电极的厚度。采用NMC811正极的全AF-ASSB在0.2 C时提供83%的初始CE，循环CE高于99%。

3）Cryo-FIB切片显示了均匀的电沉积金属组织，在集电极-SE界面上没有空洞或树枝晶的迹象。电溶出均匀、完全，Li2Te保持结构稳定和粘附性。相比之下，未改性的铜集流体促进了不均匀的Li电沉积/电溶解、电化学不活跃的“死金属”、延伸到SE中的树枝晶以及穿插在孔洞中的厚而不均匀的固体电解质界面(SEI)。此外，密度泛函理论和介观计算提供了关于形核-生长行为的互补见解。

Yixian Wang, et al, Stable Anode-Free All-Solid-State Lithium Battery through Tuned Metal Wetting on the Copper Current Collector, Advanced Materials. 2022

DOI: 10.1002/adma.202206762

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202206762