1. Nature Nanotechnology：原子薄MoS2半导体中的超快激子流体流动
半导体中的激子（耦合电子-空穴对）可以形成集体态，并表现出独特的非线性特性。在这里，清华大学熊启华、南洋理工大学Andrés Granados del Águila报道了原子薄MoS2半导体中的超快激子流体流动。1) 作者报道了直接带隙、原子薄的MoS2半导体中短寿命激子集体状态的实验证据。无论晶体缺陷和几何约束如何，其传播类似于经典液体的传播，正如通过MoS2单层的均匀光致发光所表明的那样。激子流体具有超长传输距离（至少60 μm），并且速度约为1.8 × 107 m s−1（约为光速的6%）。2) 在没有自由电荷和低于临界温度的情况下，集体相出现在临界激光功率以上。该理论模拟表明，动量守恒和激子之间实现了局部平衡；这两个特征都与激子输运的流体动力学相关。
Andrés Granados del Águila, et al. Ultrafast exciton fluid flow in an atomically thin MoS2 semiconductor. Nature Nanotechnology 2023DOI: 10.1038/s41565-023-01438-8https://doi.org/10.1038/s41565-023-01438-8
2. Nature Catalysis：光酶对映选择性分子间自由基氢胺化
自Hofmann–Löffler–Freytag反应发现以来，以氮为中心的自由基结构和反应性都得到了广泛研究。然而，由于副反应的存在、氮中心自由基的寿命短以及对基本催化步骤缺乏了解，催化对映选择性分子间自由基氢胺化仍然是一个挑战。在实验室中，以氮为中心的自由基是用自由基引发剂、光催化剂或电催化剂产生的。然而，它们的产生和反应在自然界中是未知的。在这里，伊利诺伊大学Zhao Huimin、厦门大学王斌举、俄亥俄州立大学Zhong Dongping报道了光酶对映选择性分子间自由基氢胺化。1) 作者报道了一种纯生物催化系统，其通过定向进化成功地重新利用烯还原酶，并用于光酶法产生氮中心自由基和对映选择性分子间自由基氢胺化。2) 在室温下，这些反应在没有任何外部光催化剂的可见光下有效进行，并表现出优异的对映选择性。机理研究表明，对映选择性源于自由基加成步骤，而反应性源于从还原的黄素单核苷酸到含氮底物的超快光诱导电子转移。
Zhengyi Zhang, et al. Photoenzymatic enantioselective intermolecular radical hydroamination. Nature Catalysis 2023DOI: 10.1038/s41929-023-00994-5https://doi.org/10.1038/s41929-023-00994-5
3. Nature Energy：相异质结全无机钙钛矿太阳能电池效率超过21.5%
通过溶液工艺或物理技术制造有机-无机金属卤化物基多结钙钛矿太阳能电池极具挑战性。在这里，全南国立大学Chang Kook Hong、Sawanta S. Mali通过集成热风和三源热蒸发沉积技术，提出并开发了碘化二甲基铵辅助的β−CsPbI3和碘化胍辅助的γ−CsPbI3全无机相异质结太阳能电池（PHSs）。1) 作者通过结合（Zn（C6F5）2）分子添加剂和无掺杂剂的空穴传输层实现了21.59%的功率转换效率（PCE）。此外，有效面积为18.08 cm2的模块具有18.43%的PCE。2) 在一个阳光照射下，作者通过在最大功率下追踪发现，这种添加剂辅助的β-γ基PHS结构具有>200 小时的稳定性能。该工作为PHS的双沉积技术铺平了道路，不仅对所有无机物，而且对其他卤化物钙钛矿组合物都有重要影响。
Sawanta S. Mali, et al. Phase-heterojunction all-inorganic perovskite solar cells surpassing 21.5% efficiency. Nature Energy 2023DOI: 10.1038/s41560-023-01310-yhttps://doi.org/10.1038/s41560-023-01310-y
4. Nature Commun.：通过钯/膦协同催化实现氟羰基化
尽管氟化有机化合物在药物、农用化学品和材料科学中的重要性日益增加，但将氟引入有机分子中仍然是一个挑战，迄今为止还没有芳基/烷基硼化合物的催化氟羰基化的报道。在此，南开大学Pingping Tang，Qian Peng介绍了芳基/烷基三氟硼酸钾氟羰基化的钯和膦协同氧化还原催化的发展。1）芳基磺酸三氟甲酯 (TFMS) 用作三氟甲氧基化试剂，是一种易于操作的小试规模试剂，已被用作 COF2 的有效来源。该反应在温和的条件下进行，具有良好到优异的产率，并且能够耐受多种复杂的支架，从而可以对标记的小分子药物进行有效的后期氟羰基化。2）从机理上讲，合成了不稳定的 Brettphos-Pd(II)-OCF3 络合物和二氟-Brettphos 的关键中间体，并进行了光谱表征，包括 X 射线晶体学。提出了涉及协同氧化还原催化循环 Pd(II)/(0) 和 P(III)/(V) 的详细反应机理，并基于 19F NMR、同位素示踪、合成和计算研究鉴定了膦配体的多功能性。
Zhao, M., Chen, M., Wang, T. et al. Fluorocarbonylation via palladium/phosphine synergistic catalysis. Nat Commun 14, 4583 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-40180-6https://doi.org/10.1038/s41467-023-40180-6
5. Nature Commun.：用于高性能质子交换膜电解水的无离子体和可回收多孔传输电极
清洁氢气生产需要大规模部署水电解技术，特别是质子交换膜水电解槽（PEMWE）。然而，由于铱基电催化剂仍然是PEMWE的唯一实用选择，其低丰度将成为可持续氢经济的瓶颈。在此，劳伦斯伯克利国家实验室Xiong Peng提出了高性能且耐用的无离聚物多孔传输电极（PTE），具有易于回收的特点，可实现Ir的节约和回收。1）无离聚物的多孔传输电极为研究离聚物在催化剂层中的作用提供了一种实用的途径，并且通过微电极测量，指出离聚物对析氧反应的中毒效应。2）与传统的涂有离聚物的多孔传输电极相比，在1.8 A cm−2和<0.1 mgIr cm−2时，无离聚体多孔传输电极与传统的离聚体涂层多孔传输电极相比，电压降低>600 mV；在4 A cm−2下进行50k循环的加速应力测试后，电压退化29 mV，平均速率为每1000次0.58 mV。此外，无离聚体功能可以方便地回收PEMWE的多个组分，这对循环清洁氢经济至关重要。
Lee, J.K., Anderson, G., Tricker, A.W. et al. Ionomer-free and recyclable porous-transport electrode for high-performing proton-exchange-membrane water electrolysis. Nat Commun 14, 4592 (2023).https://doi.org/10.1038/s41467-023-40375-x
6. Nature Commun.：具有高速驱动、传感和控制功能的多功能软机器人形状显示器
主动操纵表面几何形状的形状显示器是一个不断扩展的机器人领域，可应用于触觉、制造、空气动力学等领域。然而，现有显示器通常缺乏高保真形状变形、高速变形和嵌入式状态传感，限制了其潜在用途。在这里，科罗拉多大学博尔德分校M. E. Rentschler，J. S. Humbert，C. Keplinger ，N. Correl展示了一种由 10 × 10 可扩展蜂窝单元阵列驱动的多功能软形状显示器，该单元结合了高速电液软驱动、基于磁性的传感和控制电路。1）研究人员报告了高达 50 Hz 的高性能可逆形状变形，每个单元中以 0.1 mm 的灵敏度感测表面变形，以 50 mN 的灵敏度感测外力，我们在多种应用中进行了演示，包括用户交互、图像显示、物体感测质量以及固体和液体的动态操纵。这项工作展示了丰富的多功能性和高性能，这些能力是通过在软机器人技术中以前所未有的规模紧密集成大量电动液压执行器、软传感器和控制器而产生的。
Johnson, B.K., Naris, M., Sundaram, V. et al. A multifunctional soft robotic shape display with high-speed actuation, sensing, and control. Nat Commun 14, 4516 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-39842-2https://doi.org/10.1038/s41467-023-39842-2
7. EES：钙钛矿太阳能电池循环经济的驱动因素、进展和挑战
卤化铅钙钛矿太阳能电池（PSC）是一种新兴的太阳能光伏技术，其正处于商业化的风口浪尖。近日，斯旺西大学Rhys G. Charles、Matthew L.Davies对钙钛矿太阳能电池循环经济的驱动因素、进展和挑战进行了展望研究。1) 该技术受到缓解气候变化所需光伏部署规模以及部署中材料关键性问题的限制，以及防止光伏废物造成的额外影响。因此，采用循环经济对钙钛矿技术至关重要。2) 作者研究了三个关键主题，其中包括新兴钙钛矿光伏行业采用循环经济的立法和经济驱动因素；环境和未来材料供应问题；以及研究现状。此外，再制造和回收策略能够促进关键材料在连续几代产品中的循环利用。
Rhys G. Charles, et al. Circular Economy for Perovskite Solar Cells – Drivers, Progress and Challenges. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE00841J
8. EES：电极电导率对电解质界面结构的影响及其对Na0/+电化学性能的影响
电极/液体电解质界面处的分子和离子组件，即双电层（EDL），通过引导稳定界面的形成来定义电池性能。近日，迪肯大学Maria Forsyth、Fangfang Chen报道了电极电导率对电解质界面结构的影响及其对Na0/+电化学性能的影响。1) 不稳定的界面会阻碍金属阳离子的扩散，导致持续的电解质消耗，也会促进不均匀的电化学过程，如枝晶的形成。电解质化学和初始循环条件的共同选择通常被用于设计所需的界面。同时，电极材料的介电性质在很大程度上被忽略。2) 作者表明，带电电极的介电性质极大地影响了界面金属阴离子溶剂的组成；因此，将形成不同的界面化学，作者根据具体情况提出了不同的初始循环条件以形成所需的界面。这种现象与金属离子溶剂化化学和由于范德华和库仑相互作用的竞争而在带电电极上的物种吸附有关。
Dmitrii A. Rakov, et al. Impact of the electrode conductivity on the electrolyte interfacial structuring and its implications to the Na0/+ electrochemical performance. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE00864A
9. Angew：使用功能化的氧石墨烯纳米片管理过量碘化铅用于稳定的钙钛矿太阳能电池
尽管卤化铅钙钛矿太阳能电池（PSC）的功率转换效率（PCE）与硅太阳能电池相当，但稳定性问题可能会阻碍其商业化。克服影响其长期稳定性的缺点变得越来越重要。过量的碘化铅 (PbI2) 会导致钙钛矿降解，尽管它有助于晶体生长和缺陷钝化。在此，河南大学Meng Li，柏林亥姆霍兹材料与能源中心Antonio Abate，柏林自由大学Siegfried Eigler，那不勒斯大学Ece Aktas合成了功能化氧化石墨烯纳米片（Dec-oxoG NS）以有效管理过量的 PbI2。1）Dec-oxoG NS 提供锚定位点来结合过量的 PbI2 并钝化钙钛矿晶界，从而减少电荷复合损失并显着促进自由电子的提取。2）Dec-oxoG NS 的加入导致倒置 (p-i-n) PSC 的 PCE 为 23.7%。在连续一个太阳光照下，在最大功率点跟踪 1,000 小时后，器件仍保留 93.8% 的初始效率，并且在热和环境条件下表现出高稳定性。
Guixiang Li, et al, Managing Excess Lead Iodide with Functionalized Oxo-graphene Nanosheets for Stable Perovskite Solar Cells, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202307395DOI: 10.1002/anie.202307395https://doi.org/10.1002/anie.202307395
10. Angew：在水性介质中通过反向序列聚合诱导自组装高效合成可水解降解嵌段共聚物纳米颗粒
在过去十年左右的时间里，聚合诱导自组装（PISA）已成为合理合成嵌段共聚物纳米物体的成熟且广泛使用的技术。近日，谢菲尔德大学Steven P. Armes报道了可水解降解的嵌段共聚物纳米颗粒是通过在水介质中逆序聚合诱导自组装（PISA）制备的。1）这种高效的一锅法涉及使用单官能或双官能三硫代碳酸酯封端的聚（ε-己内酯）（PCL）前体对 N,N'-二甲基丙烯酰胺（DMAC）进行可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合。2）DMAC 单体用作助溶剂来溶解疏水性 PCL 链。在中间 DMAC 转化率为 20-60% 时，用水将均匀反应混合物稀释至 10-25% w/w 固体。生长的两亲性嵌段共聚物链经历成核作用，形成具有 PDMAC 冠的空间稳定的 PCL 核纳米颗粒。1H NMR 研究证实 DMAC 转化率 >99%，而凝胶渗透色谱 (GPC) 研究表明 RAFT 聚合得到良好控制（Mw/Mn ≤ 1.30）。3）透射电子显微镜 (TEM) 和动态光散射 (DLS) 显示直径为 20-120 nm 的球体。正如预期的那样，在 37 ℃ 的酸性或碱性溶液中，几天内就会发生水解降解。在 37 ℃ 的磷酸盐缓冲盐水 (PBS) (pH 7.4) 中也观察到降解。然而，当这些纳米颗粒在 20 ℃ 的去离子水（pH 6.7）中储存时，三个月内未检测到降解。4）最后，简要评估了 PDMAC30-PCL16-PDMAC30 纳米颗粒作为基于广谱杀菌剂（嘧菌酯）的农化制剂的分散剂。
Matthew A. H. Farmer, et al, Efficient Synthesis of Hydrolytically Degradable Block Copolymer Nanoparticles via Reverse Sequence Polymerization-Induced Self-Assembly in Aqueous Media, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202309526DOI: 10.1002/anie.202309526https://doi.org/10.1002/anie.202309526
11. Angew：半金属超离子层抑制富锂层状氧化物的电压衰减，实现超稳定的锂离子电池
具有较高比容量密度的富锂层状氧化物（LRLO）由于不可逆的氧释放、金属溶解和较差的锂离子传输能力而受到电压衰减和较差的倍率性能的限制。近日，四川大学Yun Zhang设计了一种简单的表面改性来解决 LRLO 的性能下降和结构崩溃问题。1）结合实验和密度泛函理论（DFT）计算，在阴极表面引入具有自旋极化导电电子的半金属LiMn2O4结构（LMO），通过其稳定的氧空位抑制激活的表面晶格氧离子。2）此外，Ni掺杂形成了具有降低的锂离子扩散势垒的快离子导体Li0.8Nb0.96Ni0.2O3结构（LNO），该结构与基底紧密结合，并协同增强了通过阴极电解质界面的Li扩散路径。此外，由于镀层中Mn浓度的降低，成功地缓解了Mn的溶解。3）结果，改性材料（LRLO@LMO@LNO）即使在10 C下也表现出120.4 mAh g-1的超高放电容量，并且在600次循环后放电电压衰减非常小，在1 C下，为313 mV（每循环0.52 mV）。无疑，该方法为促进高能量密度的实用化提供了一种简单有效的途径。
Qin Wang, et al, Semi-Metallic Superionic Layers Suppressing Voltage Fading of Li-Rich Layered Oxide Towards Superior-Stable Li-Ion Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202309049DOI: 10.1002/anie.202309049https://doi.org/10.1002/anie.202309049
12. AM：焦绿石型羟基氟化铁作为固定储能的低成本锂离子正极材料
烧绿石型羟基氟化铁 (III) (Pyr-IHF) 是一种颇具吸引力的低成本固定储能材料，因为其组成元素几乎无限供应、高能量密度和快速锂离子扩散。然而，合成和阴极结构的成本过高，目前阻碍了它们在低成本锂离子电池中的商业应用。在此，苏黎世联邦理工学院Maksym V. Kovalenko和Kostiantyn V. Kravchyk提出了一种从可溶性氟化铁 (III) 前体中简便且经济有效地溶解沉淀合成 Pyr-IHF 的方法。1）合成的 PyrIHF 在 1 A g-1 的高电流密度下循环 600 次后，容量保持率> 80%，无需复杂的电极工程。2）Operando同步加速器X射线衍射指导了Pyr-IHF的选择性合成，从而可以测试不同的水含量对倍率性能的影响。3）研究发现锂离子扩散发生在 Pyr-IHF 的 3D 六边形通道中，该通道由共享角的 FeF6-x(OH)x 八面体形成。
Julian F. Baumgärtner, et al, Pyrochlore-Type Iron Hydroxy Fluorides as Low-Cost Lithium-Ion Cathode Materials for Stationary Energy Storage, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202304158https://doi.org/10.1002/adma.202304158
