1. PNAS: 不协调的化学能为固态锂硫电池提供高导电性和稳定的电解质/填料界面  

嵌入先进填充材料的复合聚合物电解质（CPE）在快速Li⁺导电中具有巨大应用前景。而填料表面化学决定了其与电解质分子的相互作用，从而可以调节界面处的Li⁺传输行为。近日，滑铁卢大学陈忠伟院士、清华深圳国际研究生院周光敏发现不协调的化学能为固态锂硫电池提供高导电性和稳定的电解质/填料界面。

本文要点：

1) 作者研究了电解质/填料界面（EFI）在CPE中的作用，并通过引入不饱和配位普鲁士蓝类似物（UCPBA）填料来促进Li⁺导电性。此外，作者结合扫描透射X射线显微镜堆栈成像研究和第一性原理计算发现，只有在化学稳定的EFI下才能实现快速Li⁺传导，并且EFI可以通过UCPBA中的不饱和Co–O配位来构建，从而可以避免副反应。

2) 此外，UCPBA中暴露的路易斯酸金属中心能有效地吸引Li盐的路易斯碱阴离子，从而促进Li⁺的解离并提高了其转移数。由于这些优势，所获得的CPE具有高达0.36 mS cm⁻¹的高室温离子电导率和0.6的转移数，进而使锂金属电极在4000小时内具有优异的可循环性，并使固态锂硫电池在0.5C下经过180次循环的容量保持率达到97.6%。

Yanfei Zhu, et al. Uncoordinated chemistry enables highly conductive and stable electrolyte/filler interfaces for solid-state lithium–sulfur batteries. PNAS 2023

DOI: 10.1073/pnas.2300197120

https://doi.org/10.1073/pnas.2300197120

2. Matter：探索微米级锗从低温到高温的缺陷行为和尺寸效应  

锗（Ge）在机械应变下表现出增强的载流子迁移率，这使其成为光电子和超快半导体器件的重要材料。但是，它在环境温度下非常脆。在这里，我们通过使用微米级样品的原位压缩，展示了单晶Ge在很宽的温度范围内的可塑性，即使在低温下也是如此。近日，苏黎世联邦理工学院Jeffrey M. Wheeler应用聚焦离子束 (FIB) 加工来制造具有从几微米到亚微米尺寸的各种直径和晶体取向的锗柱。

本文要点：

1）实验提供了在 -100 °C—400 °C (0.14–0.56 T_m) 的常规脆性温度范围内进行测试的样本，以定量研究尺寸对 Ge 强度的影响。

2）除了在不同温度和柱直径下的单调压缩外，还进行了瞬态塑性测试，以通过改变应变率来提取变形机制的激活参数。此外，还使用扫描电子显微镜 (SEM) 和透射电子显微镜 (TEM) 分析变形的微结构。这允许在很宽的温度范围内将测量的激活参数与微观结构特征和变形机制相关联。

Chen et al., Exploring defect behavior and size effects in micron-scale germanium from cryogenic to elevated temperatures, Matter (2023)

DOI：10.1016/j.matt.2023.03.025

https://doi.org/10.1016/j.matt.2023.03.025

3. Matter：亚稳态Mo₄P₃的纳米成型  

降维导致量子材料出现涌现现象，需要加速发现降维纳米级量子材料。热机械纳米成型是一种快速合成方法，可生产高质量的单晶纳米线，其尺寸可控超过晶圆级尺寸。近日，康奈尔大学Judy J. Cha报道了来自多晶MoP原料的单晶纳米线的纳米成型。

本文要点：

1）令人惊讶的是，晶体学和成分分析表明纳米线是Mo₄P₃而不是MoP。Mo₄P₃在室温和环境压力下是亚稳相，几乎没有实验表征。

2）密度泛函理论(DFT)能带结构计算和电阻率测量表明，Mo4P3是一种非拓扑金属，其电阻率值可与其他磷化钼化合物相媲美。这些结果表明，高温和高压，以及TMNM中原料和模具材料之间的界面能，可以为亚稳相的纳米加工提供一条新途径。

Kiani et al., Nanomolding of metastable Mo₄P₃, Matter (2023)

DOI：10.1016/j.matt.2023.03.023

https://doi.org/10.1016/j.matt.2023.03.023

4. Matter：确定性自组装二维材料和电子产品  

自组织机械不稳定性为编程微/纳米图案化二维 (2D) 材料提供了一条有前途的途径，它依赖于对不稳定性引起的自组装的确定性控制。然而，由于超低的弯曲刚度，二维材料极易引发各种不确定的多模耦合机械不稳定性，这使得二维纳米晶体难以可控地自组装成设计模式。

近日，上海交通大学张文明教授和Kai-Ming Hu，中国科学院上海微系统与信息技术研究所Zeng-Feng Di通过从根本上克服原子薄2D晶体弯曲刚度极低带来的失稳模式操纵这一关键问题，实现了2D材料的高度可设计性的解耦单模机械不稳定性和确定性模式自组装。

本文要点：

1）解决超薄2D材料中多模耦合力学不稳定性的关键是引入一种通用的、可编程的IML和微机械互锁键合来构建2D材料/IML-衬底三层膜系统。原子薄2D材料中的去耦合单模不稳定性为2D纳米晶体的确定的三阶跨尺度和2D定向自组装开辟了一条新的途径。

2）更有趣的是，研究人员设计了一种非侵入性和非接触式的原位操纵策略，用于2D材料的后可调动态自组装。此外，上述高度可设计的确定性自组装赋予了2D材料新的性质，如各向异性压阻和机械-光电耦合效应。

3）利用上述确定性自组装特性，报道了一种全新的概念，用于制造2D材料的确定性自组装微纳电子学，如超快响应可穿戴手势传感器和3D各向异性触觉传感器。单模不稳定性驱动的确定性自组装技术可以极大地促进二维材料和可变形自组装电子学的微纳技术的发展。

Hu et al., Deterministically self-assembled 2D materials and electronics, Matter (2023)

DOI：10.1016/j.matt.2023.03.019

https://doi.org/10.1016/j.matt.2023.03.019

5. Matter：相结工程触发内建电场助力-30°C下的快充电池  

快充锂离子电池(LIBs)在低温（< 30 °C）下的高运行能力对于寒冷地区电网的调频和调峰至关重要。然而，低温性能受到Li⁺扩散缓慢和高压极化的严重困扰。基于此，哈工大尹鸽平教授，Shuaifeng Lou提出了具有原子界面电场的马赛克TiNb₂O₇/TiNbN₂(TNO/TNN)异质结，以实现改进的离子扩散动力学以实现优异的锂存储。

本文要点：

1）密度泛函理论（DFT）计算进一步表明，相结界面可以显着降低扩散势垒，提高电导率，增强Li+去溶剂化能力，赋予TNO/TNN高Li⁺扩散系数和快速充电能力低温条件。

2）实验结果显示，即使在-30 ° C时，TNO/TNN也能提供较大的可逆容量（241.5 mAh g^-1）、卓越的倍率性能（20C时为108.6 mAh g^-1）和令人振奋的耐久性（大约1,000次循环后为96%）。此外，TNO/TNN在25 °C下循环3,000次后容量衰减可忽略不计。

这种巧妙的结构设计为寒区电网储能快充电池功能电极的构建提供了新的方向。

Zhang et al., Phase-junction engineering triggered built-in electric field for fast-charging batteries operated at-30 °C, Matter (2023)

DOI：10.1016/j.matt.2023.03.026

https://doi.org/10.1016/j.matt.2023.03.026

6. JACS: 螺硼酸酯连接的离子共价自适应网络具有快速再加工和闭环回收能力  

共价自适应网络（CANs）代表了一类通过动态共价键进行交联的新型聚合物材料。自第一次发现以来，CANs因其在使用条件下具有传统热固性材料那样的高机械强度和稳定性以及热塑性塑料在一定外界刺激下的易再加工性而引起了人们的极大关注。在这里，科罗拉多大学博尔德分校Wei Zhang 展示了第一个离子共价自适应网络(ICANS)，这是一种由负电荷主链结构组成的交联型离聚体。更具体地说，通过螺硼酸盐化学方法制备了两种不同骨架组成的ICAN。

本文要点：

1）考虑到螺硼酸键的动态性质，得到的离聚体热固性在温和的条件下表现出快速的再加工性和闭合循环可回收性。机械破碎成小块的材料可以在120°C的条件下在1分钟内重新加工成粘结固体，机械性能几乎100%恢复。

2）在室温下用稀盐酸处理ICAN后，这些有价值的单体可以很容易地以几乎定量的产率进行化学回收。

这项工作展示了螺硼酸键作为一种新型的动态离子键在开发可再加工和可回收的新型离聚体热固性材料方面的巨大潜力。

Hongxuan Chen, et al, Spiroborate-Linked Ionic Covalent Adaptable Networks with Rapid Reprocessability and Closed-Loop Recyclability, J. Am. Chem. Soc, 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c00774

https://doi.org/10.1021/jacs.3c00774

7. JACS: 用蛋黄−壳层设计解锁NaTi₂(PO₄)₃/碳材料的电容去离子

基准碳材料（通常低于 20 mg g^-1）的低盐吸附能力（SAC）是限制电容去离子（CDI）进一步商业化发展的最具挑战性的问题之一，这是一种在能量上有利的可持续水淡化方法。钠超离子导体（NASICON）结构的NaTi₂(PO₄)₃（NTP）材料，特别是与碳结合制备NTP/C材料，为更高的CDI性能提供了新兴选择，但面临循环稳定性差和活性成分溶解的问题材料。

在这项研究中，浙江海洋大学Xingtao Xu，日本国家材料科学研究所Yusuke Yamauchi报道了使用金属有机骨架@共价有机聚合物（MOF@COP）作为牺牲模板开发 NASICON 结构的 NTP/C 材料（表示为 ys-NTP@C）的蛋黄壳纳米结构的发展和空间受限的纳米反应器。

本文要点：

1）正如预期的那样，ys-NTP@C 表现出良好的 CDI 性能，包括在恒定电压模式下 1.8 V 时最大 SAC 为 124.72 mg g^-1 和在恒定电压模式下 100 mA g^-1 时最大 SAC 为 202.76 mg g^-1 的示例性 SAC -电流模式，循环稳定性好，循环100次以上无明显性能下降或能耗增加。

2）此外，用于研究 CDI 循环的 X 射线衍射清楚地展示了 ys-NTP@C 在重复离子嵌入/脱嵌过程中的良好结构稳定性，并且有限元模拟显示了为什么蛋黄-壳纳米结构表现出比其他材料更好的性能。

这项研究为从 MOF@COP 制备蛋黄壳结构材料提供了一种新的合成范例，并强调了蛋黄壳纳米结构在电化学脱盐中的潜在用途。

Xiaohong Liu, et al, Unlocking Enhanced Capacitive Deionization of NaTi₂(PO₄)₃/Carbon Materials by the Yolk−Shell Design, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c01755

https://doi.org/10.1021/jacs.3c01755

8. JACS: 超高相对分子质量聚(二氧戊环)：提高化学可回收聚合物的力学性能

超高相对分子质量(UHMW)聚合物随着分子质量的增加，分子的物理性质发生明显的变化，按从单体(一部分)到齐聚物(几部分)，再到聚合物(多部分)，最后到环状聚合物(非常多部分)的转变来分类。近日，康奈尔大学Geoffrey W. Coates报道了一种合成超高相对分子质量聚1，3-二氧杂环戊烷(UHMW PDXL)的方法，这是一种具有优异物理性能的可化学回收的热塑性材料。

本文要点：

1）研究人员通过增加分子量来提高可持续聚合物的力学性能，并发现UHMW pDXL具有与超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)相似的拉伸性能。

2）新的聚合方法使用不含金属的经济友好的引发剂，获得了相对分子质量大于1000 kDa的UHMW pDXL。

UHMW pDXL的开发为从塑料垃圾中获取价值和解决塑料垃圾的有害影响提供了一种潜在的解决方案。

H. Grace Hester, et al, Ultra-High-Molecular-Weight Poly(Dioxolane): Enhancing the Mechanical Performance of a Chemically Recyclable Polymer, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c01901

https://doi.org/10.1021/jacs.3c01901

9. JACS: 锂双位替代实现层状氧化物阴极的大容量零应变助力钠离子电池  

钠离子电池作为一种电化学储能技术得到了前所未有的关注，但在动态(去)盐化过程中如何设计出高能量密度、低结构应变的正极材料仍然是一项具有挑战性的工作。在这里，南开大学张凯研究员，程方益教授报道了一种P2层锂双晶位取代的Na_0.7Li_0.03[Mg_0.15Li_0.07Mn_0.75]O₂（NMLMO）正极材料，其中Li离子同时占据了过渡金属(TM)和碱金属(AM)位。

本文要点：

1）理论计算和实验表征相结合的结果表明，LiAM产生Na−O−Li电子组态以提高氧阴离子氧化还原的容量，而LiAM作为LiO_6棱柱通过抑制有害的相变来稳定层状结构。

2）实验结果显示，NMLMO提供了266 mAh g⁻¹的高比容量，同时在1.5−4.6 V的宽电压范围内表现出近零应变特性。

研究发现突出了双位替代的有效方法，以打破先进充电电池正极材料的容量−稳定性权衡。

Zhonghan Wu, et al, Realizing High Capacity and Zero Strain in Layered Oxide Cathodes via Lithium Dual-Site Substitution for Sodium-Ion Batteries, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c00117

https://doi.org/10.1021/jacs.3c00117

10. JACS：利用凋亡放大卟啉纳米纤维的组装以增强对口腔肿瘤的光动力治疗效果  

口腔鳞状细胞癌(OSCC)是一种最常见的口腔癌，具有高复发和易转移等特点。除手术外，光动力疗法(PDT)被认为是治疗OSCC的另一种有效方法。然而，目前可用的PDT光敏剂(PSs)的水溶性较差，极大地降低它们的单线态氧(¹O₂)产量和PDT效率。目前已有的PS组装策略能够提高¹O₂产率，但仍需进一步改善以提高其PDT效率。有鉴于此，东南大学梁高林教授利用细胞凋亡来放大卟啉纳米纤维的组装，以增强对OSCC的PDT效果。

本文要点：

1）实验设计了一种水溶性卟啉衍生物Ac-Asp-Glu-Val-Asp-Asp-TPP (Ac-DEVDD-TPP)。在caspase-3 (Casp3，一种在凋亡过程中被激活的的酶)切割和激光照射下，Ac-DEVDD-TPP会转化为D-TPP。D-TPP可通过自发的自组装形成卟啉纳米纤维，进而在体外和细胞内分别实现1.4倍和2.1倍的¹O₂产生。

2）研究发现，形成的卟啉纳米纤维能够诱导细胞发生凋亡和焦亡。体内实验结果表明，与对照化合物Ac-DEVDD-TPP相比，Ac-DEVDD-TPP可在口腔肿瘤的皮下和原位模型中分别使Casp3的表达量增加6.2倍和1.3倍，并对肿瘤表现出显著的抑制作用。综上所述，该研究设计的凋亡放大卟啉组装策略有望应用于OSCC的临床治疗。

Xiaoyang Liu. et al. Apoptosis-Amplified Assembly of Porphyrin Nanofiber Enhances Photodynamic Therapy of Oral Tumor. Journal of the American Chemical Society. 2023

DOI: 10.1021/jacs.2c13189

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c13189

11. JACS：基于可逆识别的硼酸探针用于检测活细胞和斑马鱼中的葡萄糖  

葡萄糖是一种重要的能量来源，直接决定了人体的平衡状态。然而，由于缺乏强大的成像探针，人体葡萄糖平衡变化的机制仍不清楚。鉴于此，英国巴斯大学、河南师范大学Tony D. James，山东第一医科大学Qixin Chen和Qingqiang Yao、山东师范大学Ping Li、南开大学Xiujie Zhao等在原氨基甲基苯硼酸探针——苯基（二）硼酸（PDBA）的基础上合成了具有良好生物相容性和高灵敏度的二硼酸探针。

本文要点：

1）通过将水溶性基团-CN直接引入硼酸基团对面，并将-COOCH₃或-COOH基团引入PDBA中蒽的β位点，得到了具有敏感反应的水溶性探针Mc-CDBA（F/F₀=47.8，检测限（LOD）=1.37μM）和对葡萄糖具有最高亲和力的Ca-CDBA（Ka=4.5 × 10³ M^-1）。

2）Mc-CDBA被用来识别正常和肿瘤细胞之间的葡萄糖异质性。最后，Mc-CDBA和Ca-CDBA被用于斑马鱼的葡萄糖成像。该研究为设计高效的硼酸葡萄糖探针提供了新的策略，也为评估葡萄糖相关疾病提供了强有力的新工具。

Kai Wang, et al. Reversible Recognition-Based Boronic Acid Probes for Glucose Detection in Live Cells and Zebrafish. Journal of the American Chemical Society Article ASAP

DOI: 10.1021/jacs.2c13694

https://doi.org/10.1021/jacs.2c13694

12. JACS：作为“电子泵”的TADF光敏剂与作为“电子库”的BSA相集成以增强I型光动力治疗  

I型光敏化可有效解决了肿瘤乏氧所引起的光动力治疗(PDT)效果不理想的问题。开发I型光敏模式所面临的挑战之一是如何提高光敏剂自身的电子传递能力。大连理工大学宋锋玲教授发现，使用牛血清白蛋白(BSA)包封热激活延迟荧光(TADF)光敏剂（PS）可以显著增强I型PDT过程，并产生大量的超氧阴离子(O₂^•−)。

本文要点：

1）实验以BSA为“电子库”，以TADF光敏剂为“电子泵”，设计了一种新型的I型光敏化策略。通过制备纳米光敏剂PS@BSA，研究者能够将BSA和PS的作用整合在一个系统中。

2）在乏氧条件下，PS@BSA能够在肿瘤细胞中表现出I型PDT的性能。此外，PS@BSA也可以充分利用BSA的肿瘤靶向作用，进而在体内实验中对荷瘤小鼠表现出高效的PDT作用。综上所述，这项工作能够为提高对乏氧肿瘤的PDT效率提供一条新的有效途径。

Wenlong Chen. et al. Integration of TADF Photosensitizer as “Electron Pump” and BSA as“Electron Reservoir” for Boosting Type I Photodynamic Therapy. Journal of the American Chemical Society. 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c01042

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c01042