1. Nature Commun.：固体和液体壳对固着液滴的可调封装
使用液体或固体壳的液滴封装在微反应器、药物输送、结晶和细胞生长应用中具有重要意义。尽管液滴相关技术取得了进展，但在大范围的液滴尺寸范围内调整微米级壳厚度仍然是一个重大挑战。在这项工作中，印度科学研究所Prosenjit Sen报道了使用疏水性胶体颗粒和液体注入表面的毛细管力辅助隐形。1）该技术可在较大范围内产生均匀的固体和液体壳封装（5-200 μm 壳厚度，液滴体积跨越四个数量级）。可调液体封装可将液滴的蒸发率降低多达 200 倍，并且使用寿命具有广泛的可调性（1.5 小时至 12 天）。2）此外，研究人员建议将该技术用于单晶和细胞/球体培养平台。刺激响应固体壳表现出具有可调强度和溶解时间的气密封装。通史，该技术的可扩展性和多功能性在片上应用中得到了证明。
Lathia, R., Nagpal, S., Modak, C.D. et al. Tunable encapsulation of sessile droplets with solid and liquid shells. Nat Commun 14, 6445 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-41977-1https://doi.org/10.1038/s41467-023-41977-1
2. Nature Commun.：高效、快速响应钙钛矿发光二极管有机/无机异质界面的电荷注入工程
先进钙钛矿发射器的开发大大提高了钙钛矿发光二极管（LED）的性能。然而，钙钛矿LED的进一步发展需要理想的器件电性能，而这在很大程度上取决于其界面。在具有传统p-i-n结构的钙钛矿LED中，空穴注入的效率通常低于电子注入，从而导致电荷不平衡。此外，流行的NiOx/聚(9-乙烯基咔唑)空穴注入结构还存在界面粘附力弱、界面陷阱密度高和能级不匹配等问题。在这项工作中，华南理工大学Hin-Lap Yip，Ziming Chen，香港城市大学Xian-Kai Chen在NiOx和聚（9乙烯基咔唑）层之间插入了[2-(9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸的自组装单层，通过建立稳健的界面，钝化界面陷阱状态并调整能级。1）研究人员成功展示了蓝色（493nm发射）和绿色（515nm发射）器件，其外部量子效率分别为14.5%和26.0%。2）更重要的是，自组装单层还通过降低界面电容和电阻而使器件具有更快的响应速度。研究结果为开发更高效、更亮、响应速度快的钙钛矿LED铺平了道路，扩大了其潜在的应用范围。
Li, Z., Chen, Z., Shi, Z. et al. Charge injection engineering at organic/inorganic heterointerfaces for high-efficiency and fast-response perovskite light-emitting diodes. Nat Commun 14, 6441 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-41929-9https://doi.org/10.1038/s41467-023-41929-9
3. Nature Commun.：利用共振近红外激光加热光驱动生物悬浮晶体的成核、生长和图案化
对晶体成核和生长的时空控制对于了解生物如何组装高性能的生物矿物具有根本意义，并与功能材料的制造有关。许多方法已经朝着静态或全局控制发展，然而，同时获得动态和局部结晶控制仍然具有挑战性。在这里，阿姆斯特丹大学的Willem L. Noorduin展示了利用近红外(NIR)激光对由局部加热的水诱导的逆行(反向)可溶性化合物结晶的时空控制。1）研究人员调制近红外光强度，以微米级精度启动、引导和停止碳酸钙和激光写入的结晶。2）定制结晶条件克服了固有的随机结晶行为，并能够定位球石、方解石和文石的单晶。3）研究人员展示了这些原则的直接延伸到其他生物悬浮化合物，通过模式的钡，锶，碳酸钙，以及硫酸锶和磷酸钙。由于许多重要的化合物表现出逆行溶解行为，近红外诱导加热可以实现精确时空控制的光控结晶。
Bistervels, M.H., Antalicz, B., Kamp, M. et al. Light-driven nucleation, growth, and patterning of biorelevant crystals using resonant near-infrared laser heating. Nat Commun 14, 6350 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-42126-4https://doi.org/10.1038/s41467-023-42126-4
4. Nature Commun.：二氧化硅包裹等离激元热源驱动下纳米粒子的光热胶体合成
利用光子来驱动化学反应已经成为一个日益重要的化学领域。等离激元材料可以有效地将可见光和红外光转化为热，从而为纳米颗粒的成核和生长提供必要的能量。此外，结晶纳米颗粒的形成还没有包括在等离子体光热过程的广泛清单中。在这里，本-古里安大学Yossi Weizmann建立了一种光辅助胶体合成氧化铁、银和钯纳米颗粒的方法，利用二氧化硅包裹的金双锥体作为等离激元热源。1）工作表明，等离激元纳米粒子产生的二氧化硅表面化学和局域热热点在形成机制中起着至关重要的作用，使成核和生长的温度比传统加热低得多。2）此外，光热方法被扩展到各向异性几何结构，并可以应用于获得以其他方式无法获得的复杂组件。这项研究通过等离激元效应在溶液中实现了光热加热纳米颗粒的合成，并展示了这种方法的潜力。
Biswas, A., Lemcoff, N., Shelonchik, O. et al. Photothermally heated colloidal synthesis of nanoparticles driven by silica-encapsulated plasmonic heat sources. Nat Commun 14, 6355 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-42167-9https://doi.org/10.1038/s41467-023-42167-9
5. JACS：人工光合总反应分子连接共价有机框架中氧化还原单元的调制连接模式
氧化还原单元的组件、空间取向或连接模式的精确调节对于深入了解高效的人工光合整体反应至关重要，但对于异质结光催化剂来说仍然很难实现。在这里，东南大学Zengmei Wang，华南师范大学Yifa Chen，兰亚乾开发了一系列用于人工光合作用整体反应的氧化还原分子连接共价有机框架（COF）（M-TTCOF-Zn，M = Bi、Tri和Tetra）。1）TAPP-Zn 和多齿 TTF 之间的共价连接赋予了水光氧化（多齿TTF）和 CO2 光还原（TAPP-Zn）中心之间的各种连接模式，可以作为研究氧化还原中心之间可能的相互作用的所需平台。2）值得注意的是，Bi-TTCOF-Zn表现出11.56 μmol g−1 h−1的高CO生成率（选择性，~100%），分别比Tri-TTCOF-Zn和Tetra-TTCOF-Zn高2倍和6倍以上。3）理论计算表明，Bi-TTCOF-Zn比Tri-TTCOF-Zn和Tetra-TTCOF-Zn具有更均匀的能级轨道分布、更快的电荷转移和更强的*OH吸附/稳定能力。
Qi Li, et al, Modulated Connection Modes of Redox Units in Molecular Junction Covalent Organic Frameworks for Artificial Photosynthetic Overall Reaction, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c07471https://doi.org/10.1021/jacs.3c07471
6. JACS：阳离子交换 ZnS−Cu1.8S 异质结构纳米棒中的热诱导域迁移和界面重构
部分阳离子交换反应可用于合理设计和合成异质结构纳米粒子，这些纳米粒子是光催化、纳米光子学、热电学和医学应用的有用靶标。这种反应引入了颗粒内框架，该框架定义了异质结构纳米颗粒内不同材料的空间排列，以及它们界面的方向和位置。在这里，宾夕法尼亚州立大学Raymond E. Schaak报道了当加热到与其合成和应用相关的温度时，异质结构ZnS−Cu1.8S纳米棒的ZnS区域和Cu1.8S/ZnS界面会发生迁移和重组。1）研究人员首先使用部分阳离子交换反应来合成七个不同样品的库，其中包含嵌入Cu1.8S纳米棒中的各种ZnS斑块、条带和尖端。在溶液或空气中退火后，异位TEM分析显示，ZnS域根据其尺寸和位置以不同方式迁移。2）研究人员使用差示扫描量热法，将ZnS迁移的阈值温度与Cu1.8S的超离子转变温度相关联，这有助于在整个纳米棒中快速扩散。然后，使用原位热TEM研究单个ZnS−Cu1.8S纳米棒在加热时的演化。研究人员发现，ZnS域迁移是通过成熟过程发生的，该成熟过程最大限度地减少具有较高能量界面的小斑块，有利于具有较低能量界面的较大能带和尖端，以及通过重组较高能量的Cu1.8S/ZnS界面。3）值得注意的是，含有多个ZnS片的Cu1.8S纳米棒热转变为具有ZnS尖端和/或中心带的ZnS−Cu1.8S异质结构纳米棒，这为这些常见观察到的产物在合成过程中如何形成提供了机制见解。
Haley L. Young, et al, Thermally Induced Domain Migration and Interfacial Restructuring in Cation Exchanged ZnS−Cu1.8S Heterostructured Nanorods, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c08765https://doi.org/10.1021/jacs.3c08765
7. JACS：使用柔性有机笼铰链构建的软氢键有机框架
软多孔晶体结合了灵活性和孔隙率，使它们能够在结构上响应外部物理和化学环境。然而，在柔性和足够的孔隙刚性之间取得适当的平衡具有挑战性，特别是对于通过弱分子间相互作用形成的分子晶体。在这里，利物浦大学Andrew I. Cooper，Marc A. Little报道了一种灵活的氧桥棱柱有机笼分子，Cage-6-COOH，它具有三个支柱，在固态下表现出“铰链状”旋转运动。1）Cage-6-COOH可以形成一系列氢键有机框架（HOF），其中“铰链”可以容纳相邻单元之间显着的67 °二面角范围。这源于HOF中非共价氢键基序的灵活性以及氧连接笼铰链本身的分子灵活性。2）Cage-6-COOH的结构范围包括两种拓扑复杂的互穿HOF：CageHOF-2α和CageHOF-2β。CageHOF-2α是无孔的，而CageHOF-2β具有永久孔隙，表面积为458 m2 g−1。3）Cage-6-COOH的灵活性使得该分子能够在温和条件下，分别使用乙腈或乙醇蒸汽，从低结晶度固体快速转变为两种结晶互穿HOF：CageHOF-2α和CageHOF-2β。这种自我修复行为是选择性的，CageHOF-2β结构表现出结构记忆行为。
Qiang Zhu, et al, Soft Hydrogen-Bonded Organic Frameworks Constructed Using a Flexible Organic Cage Hinge, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c09246https://doi.org/10.1021/jacs.3c09246
8. EES：具有超低纳米填料负载量的多层纳米复合材料表现出优异的电容储能性能
通过设计多层聚合物纳米复合材料可以增强介电聚合物的电容储能性能，而纳米复合材料通常包括具有高负载填料（>10 vol.%）的极化层和具有低填料负载(≤5 vol.%）的击穿强度（Eb）层。然而，多层纳米复合材料中的高填料负载量通常会使击穿强度和机械性能变差，并使膜加工复杂化。因此，在具有低纳米填料负载的层状复合材料中平衡极化和击穿强度是一个巨大的挑战。在此，宁波大学Pan Zhongbin、同济大学Wang Peng、宾夕法尼亚州立大学Wang Qing提出了具有超低纳米填料负载量的多层聚合物纳米复合材料。1) 新设计的多层纳米复合材料的放电能量密度显著提高，即达到25.1J/cm3，充放电效率高达93.8%。作者研究了多层复合膜的结构和组成对介电性能和电容性能的影响。2) 此外，作者进行了有限元模拟，以进一步了解具有超低纳米填料负载的多层复合膜的击穿过程。该工作为开发用于高能量密度电容器的可扩展层状聚合物复合电介质开辟了新途径。
Cheng Yu, et al. Multilayer nanocomposites with ultralow loadings of nanofillers exhibiting superb capacitive energy storage performance. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE02313C
9. EES：可再充电锌-空气电池中具有优异氧还原活性的PdAu合金的结构调控
虽然合金化提高了催化性能，但由于元素的贡献，导致其结构控制仍极具挑战性。在这里，中国科学技术大学Xu Wenjie、He Qun、宋礼研究了PdxAuy合金的结构差异，以了解它们对氧还原反应活性的影响。1) 作者通过光谱和理论分析揭示了合金化引起的系综和配体效应。由于系综效应，在用Au稀释时，相邻的活性Pd位点变成了非活性的孤立Pd位点。随着Au比例的增加，由于配体效应的电荷杂化，Pd的d带逐渐被填充。2) 优化的配位和电子结构导致PdxAuy催化剂中氧还原的能垒降低和反应动力学的增加。其中Pd55Au45催化剂在0.9V下具有962.59AgPd-1的质量活性，这大约是商业20wt%Pt/C的15倍。此外，采用Pd55Au45阴极的锌-空气电池具有高比容量和2000小时的稳定性。
Qiao Sicong, et al. Regulating and identifying structures of PdAu alloys with splendid oxygen reduction activity for rechargeable Zinc-air batteries. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE02719H
10. EES：铽诱导的钴价带变窄促进电催化氧还原
在电催化氧还原反应（ORR）中，稀土（RE）基材料在能源转换技术中极具应用前景。然而，对RE在增强ORR中的催化作用的系统理解仍然有限。在此，南京师范大学Fu Gengtao、Wang Yu、福州大学Lu Xuefeng开发了一种新型的RE基催化剂，该催化剂由原子Co与Tb2O3偶联组成(Co@Tb2O3)。1) Co@Tb2O3具有优异的ORR活性，起始电位和半波电位分别为1.02 V和0.85 V，这优于Pt/C催化剂。X射线光电发射光谱显示了Co 2p和Tb 3d/4d的结合能和半峰宽的电位依赖性位移，证明了ORR过程中氧中间体的成功覆盖和转化。2) 理论计算表明，Co@Tb2O3通过Co3d-O2p-Tb4f的梯度轨道耦合赋予Co3d一个合适的能带结构，从而使Co位点与氧中间体之间的相互作用呈现σ/π键混合型，进而打破了*OOH和*OH的比例关系，使其更接近最佳条件。
Xuan Wang, et al. Terbium-induced cobalt valence-band narrowing boosts electrocatalytic oxygen reduction. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE02503A
11. Angew：CO结合能作为电催化还原CO2描述符的不足
CO结合能能够作为设计电催化还原CO2催化剂的描述符，但是因为缺少合适的方法用于明确CO结合能，目前还没有实验验证CO结合能是一种描述符。有鉴于此，北京大学徐冰君等研究掺杂和非掺杂的Cu氧化物催化剂的CO吸附焓（ΔHCO），首次建立了ΔHCO与C2+法拉第效率之间的关系。1）研究发现，相同水热反应条件制备的Cu氧化物催化剂生成C2+的法拉第效率与ΔHCO之间的关系遵循火山形变化规律，但是当考虑各种催化剂时，这种变化规律不明显。2）研究发现除了CO吸附能之外，CO2转化为CO以及还原CO的Cu位点相对密度同样是一个关键性的描述符。
Wenqiang Gao, et al, CO Binding Energy is an Incomplete Descriptor of Cu‐Based Catalysts for the Electrochemical CO2 Reduction Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2023DOI: 10.1002/anie.202313798https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202313798
12. ACS Nano：NIR-II驱动的花粉微型马达用于治疗炎症性肠病
炎症性肠病(IBD)是一种具有高发病率的常见性肠病，能够产生严重的后果。目前，IBD研究领域正尝试开发能够有效缓解IBD的递送系统。有鉴于此，东南大学赵远锦教授构建了一种NIR-II激活的花粉源微马达(PDMM)，并将其作为一种高效递送系统以治疗炎症性肠病。1）PDMMs是花粉颗粒，其一半被金(Au)层所覆盖。在NIR-II照射下，PDMMs周围会产生不对称的热梯度，从而形成热泳动力，驱动PDMMs的自发移动。研究发现，花粉颗粒固有的多刺和中空结构能够分别赋予PDMMs出色的粘附能力和递送药物性能。2）基于这些特征，实验证明了PDMMs可以在NIR-II光照射下在体内自发移动，并粘附于周围组织以实现药物递送。实验结果表明，负载地塞米松的PDMMs能够对IBD表现出良好的治疗效果。综上所述，基于PDMMs的递送系统在胃肠道疾病的临床给药应用等方面具有重要潜力。
Lijun Cai. et al. Near-Infrared-II-Driven Pollen Micromotors for Inflammatory Bowel Disease Treatment. ACS Nano. 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c05143https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c05143
