1. Nature Materials：聚合物电降解的自主显示介电聚合物作为电绝缘材料在电子设备和电气系统中无处不在。介电聚合物的电降解往往会引发许多设备和系统的灾难性故障，但其检测和预警仍极具挑战性。在这里，清华大学He Jinliang、Li Qi实现了聚合物电降解的自主显示。1) 作者报道了一种通用的材料策略，该策略通过明显的颜色变化来发出视觉上可辨别的警告，以发出介电聚合物电降解的信号。这种颜色变化是由与聚合物混合的分子指示剂的显色反应引起的，在聚合物的电降解过程中，分子指示剂被原位产生的氧自由基化学活化。2) 作者揭示了介电聚合物的结构退化和电学性能与色差之间的定量关系。这样的显色过程是自主的，不需要人为干预或其他外部能量，从而提供了降低甚至消除介电故障风险的便利。
Xiaoyan Huang, et al. Autonomous indication of electrical degradation in polymers. Nature Materials 2023DOI: 10.1038/s41563-023-01725-8https://doi.org/10.1038/s41563-023-01725-82. Nature Energy：高性能锂离子电池富镍层状阴极的近表面重建锂离子电池中富镍层状正极材料的不稳定性归因于其不稳定的表面反应性。这种反应性导致在阴极表面上形成残留的锂杂质，并与电解质发生严重的副反应。在这里，汉阳大学Sun Yang-Kook报道了高性能锂离子电池富镍层状阴极的近表面重建。 1) 作者提出了一种使用钴溶解水的洗涤工艺，以同时去除残留的锂并在富镍层状阴极上形成保护涂层。洗涤通过与残留的锂化合物反应诱导近表面结构重建，从而防止电解质与富镍表面之间的直接接触。2) 通过洗涤，阴极上的额外氟涂层阻碍了盐的分解，防止副产物在电解质-阴极界面引发自催化副反应，从而抑制循环过程中的气体生成。这些近表面重建策略延长了富镍阴极的循环寿命，并满足了下一代电池在实际应用中的能量密度、耐用性和安全性要求。
Hoon-Hee Ryu, et al. Near-surface reconstruction in Ni-rich layered cathodes for high-performance lithium-ion batteries. Nature Energy 2023DOI: 10.1038/s41560-023-01403-8https://doi.org/10.1038/s41560-023-01403-8
3. Nature Commun.：氢化硼催化合成多元金属间化合物催化剂
负载型金属催化剂常因材料失效和金属-载体相互作用弱而在恶劣条件下快速降解。在这里，西安交通大学Shengchun Yang，Bin Wang，华中科技大学Yonggang Yao使用还原氢化的硼苯原位合成小尺寸(~2.5 nm)、高密度分散(高达80wt%的铂)和良好的稳定性的铂/B/C催化剂，这些催化剂源于形成的Pt-B键，理论上是Pt-C的~5倍强。1）研究人员在Pt/B/C模块的基础上，合成了一系列(~18种)碳负载的纳米铂金属间化合物催化剂，其尺寸均小于4 nm。2）由于稳定的金属间化合物和较强的金属-载体相互作用，1000°C的热处理不会导致这些纳米颗粒的烧结。它们在电催化氧还原反应中的活性和稳定性也有很大的提高。3）因此，通过引入硼化学，氢化的硼苯衍生的多元催化剂能够实现小尺寸、高负载量、稳定的锚定和灵活的组成的协同作用，从而显示出高度的通用性，朝着高效和持久的催化。
Zeng, X., Jing, Y., Gao, S. et al. Hydrogenated borophene enabled synthesis of multielement intermetallic catalysts. Nat Commun 14, 7414 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-43294-zhttps://doi.org/10.1038/s41467-023-43294-z
4. Nature Commun.：局域电场对CuxO纳米颗粒界面多电子还原的加速作用
调节活性中心局部微环境中的电子传递速率和离子浓度可以克服CO2电还原动力学慢和热力学不利的缺点。然而，动力学和热力学的同时优化受到合成限制和对机理理解不足的阻碍。在这里，香港城市大学Ruquan Ye，香港中文大学唐本忠院士，莱斯大学Boris I. Yakobson，华东理工大学Minghui Zhu，新加坡A*STAR的Shibo Xi利用激光辅助制造来合成尖端角度可控的CuxO双金字塔和丰富的纳米颗粒，并阐明了电子传输/离子浓度与电催化性能之间的关系的机理。 1）K/OH−吸附实验和有限元模拟证实了尖端强电场的贡献。原位傅里叶变换红外光谱和差示电化学质谱揭示了临界CO/OCCOH中间体和产物的动态演化，并辅之以理论计算，阐明了Cu+/Cu2+界面上增强耦合的热力学贡献。2）通过调节电子输运和离子浓度，在~900 mA cm−2时获得了高达81%的法拉第效率。硝酸盐还原反应也有类似的提高，每毫克催化剂可获得81.83 mg h-1氨产率。结合CO2RR和NITRR系统证明了对烟道气体和硝酸盐废物进行评估的潜力，这为碳-氮循环提出了一种实用的方法。
Guo, W., Zhang, S., Zhang, J. et al. Accelerating multielectron reduction at CuxO nanograins interfaces with controlled local electric field. Nat Commun 14, 7383 (2023).https://doi.org/10.1038/s41467-023-43303-1
5. Nature Commun.：用于光纤分布式声学传感的具有超高消光比的片上硅电光调制器
超高消光比 (ER) 光调制对于实现各种应用的高性能光纤分布式声学传感 (DAS) 至关重要。大型声光调制器（AOM）作为DAS的关键器件之一，已经使用多年，但其相对较大的体积和较高的功耗正成为阻碍超紧凑、节能DAS系统发展的瓶颈是实践中要求很高的。这里，浙江实验室Yunjiang Rao，Bigeng Chen基于多个耦合微环的片上硅电光调制器（EOM）被证明具有高达68 dB的超高ER，而器件尺寸和功耗分别仅为260 × 185 μm2和3.6 mW，这比典型的 AOM 至少低两个数量级。1）这种片上EOM已成功应用于DAS，具有−71.2 dB rad2 /Hz (4 pε/ √Hz)的超高灵敏度和−68.1 dB rad2 /Hz的低空间串扰噪声，这与使用 AOM 的用户。这项工作可能为通过集成具有批量生产能力的片上光电器件和模块来实现下一代超紧凑DAS系统铺平道路。
Cheng, Z., Shu, X., Ma, L. et al. On-chip silicon electro-optical modulator with ultra-high extinction ratio for fiber-optic distributed acoustic sensing. Nat Commun 14, 7409 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-43244-9https://doi.org/10.1038/s41467-023-43244-9
6. Nature Commun.：强驱动光激发半金属石墨的增强光导率和多体效应
在电子能带结构极值附近的准粒子激发是凝聚态中电子相变的通道。在多体系统中，准粒子动力学受到电子单粒子结构的强烈影响，并在弱光激发区得到了广泛的研究。然而，在强光激发下，光场相干地驱动载流子，导致新量子相的多体相互作用的动力学在很大程度上仍然没有解决。在这里，巴塞罗那科学技术学院M. Reduzzi1 & J. Biegert，T. P. H. Sidiropoulos通过在石墨中范霍夫奇点附近的电荷载流子的强烈光激发来诱导出这样一个高度非平衡的多体态。1）研究人员用阿秒软X射线核能级光谱研究了该系统向强驱动光激发态的演化。 2）研究发现光电导的提高几乎是量子电导的十倍，并将其准确地归因于平带内的载流子激发。3）这种相互作用机制对载流子-载流子相互作用具有很强的抵抗力，相干光学声子作为一种让人联想到超导的吸引力。强驱动非平衡态明显不同于单粒子结构和宏观电导率，是非绝热多体态的结果。
Sidiropoulos, T.P.H., Di Palo, N., Rivas, D.E. et al. Enhanced optical conductivity and many-body effects in strongly-driven photo-excited semi-metallic graphite. Nat Commun 14, 7407 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-43191-5https://doi.org/10.1038/s41467-023-43191-5
7. AM: 喷墨打印光子纤维素纳米晶体图案
天然来源的纤维素纳米晶(CNCS)是一种细长的双折射纳米颗粒，可以在水中进行胆甾体自组装，生成充满活力的、结构有色的薄膜。因此，它们是在打印可伸缩光子涂层和定制图案时用作可持续且经济高效的油墨的理想候选者。然而，固着液滴的小体积和大表面积通常会导致快速蒸发，导致缩微胶片具有咖啡色样的形貌和非常弱的着色性。在这里，剑桥大学Silvia Vignolini展示了直接通过不相容油层的喷墨打印液滴可以立即抑制水分损失，从而减少内部质量流动和更长的胆固醇自组装时间。1）每个缩微胶片的颜色由液滴的初始成分决定，通过利用不同油墨的多个较小液滴的叠印和结合，可以根据需要调整液滴的颜色。2）这使得能够产生具有复杂光学行为的多色图案，例如角度相关的颜色和偏振选择性反射。3）最后，通过加入可降解添加剂，可以使阵列对刺激(如紫外光、极性溶剂)做出响应。这套功能特性促进了用于智能比色标签或光学防伪应用的喷墨打印光子数控阵列。
Cyan A. Williams, et al, Inkjet Printed Photonic Cellulose Nanocrystal Patterns, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202307563https://doi.org/10.1002/adma.202307563
8. AM:单一铂锚定C4原子团的双金属MOF衍生碳构建具有超高功率密度和自变化能力的超级燃料电池
追求高功率密度和低铂催化剂负载量是开发高性能燃料电池（FC）的巨大挑战。在此，北京化工大学Junqing Pan提出了一种通过比电双层电容（EDLC）+ORR并联放电实现超高输出功率的新型超级燃料电池（SFC），这是使用新制备的催化剂，即双金属MOF衍生的空心上的单原子铂来实现的多孔碳纳米棒（PtSA/HPCNR）。1）基于PtSA-1.74/HPCNR的SFC具有比20%Pt/C基FC高3.4倍的瞬态比功率密度和13.3倍长的放电时间，并且具有独特的原位自充电和储能能力。2）XAFS、AC-HAADF-STEM和DFT计算表明，锚定在碳缺陷上的Pt单原子的协同效应显着提高了其电子转移、ORR催化活性、耐久性和倍率性能，实现了快速“ORR+EDLC”并联放电机制来克服传统FC缓慢的ORR过程。前景广阔的SFC开辟了一条提高超低Pt负载量FC功率密度的新途径。
Lulu Chai, et al, Bimetallic-MOF Derived Carbon with Single Pt Anchored C4 Atomic Group Constructing Super Fuel Cell with Ultrahigh Power Density and Self-change Ability, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202308989https://doi.org/10.1002/adma.2023089899. AM：用于个性化血管内栓塞的预成型 4D 光固化超坚韧有机凝胶微线圈使用微弹簧圈的血管内栓塞可以是治疗动脉瘤的有效技术。然而，具有固定设计的微线圈很难适应所有动脉瘤类型。近日，中国科学院深圳先进技术研究院Tiantian Xu，深圳大学Shiwei Du提出了一种光固化超韧形状记忆有机凝胶，其固化时间仅为2秒，具有兆帕级的机械性能。1）研究人员用它制造了线径仅为0.3毫米的个性化4D微线圈。提高的机械模量（511.63 MPa）可以降低微线圈在栓塞过程中断裂的可能性。此外，快速体温触发的形状记忆能力使得4D微线圈适用于体内。2）这些4D微线圈最终被输送到兔子体内，并成功阻断了不同动脉瘤内的血流，新生内皮细胞和胶原纤维紧密地生长在微线圈表面，表明动脉瘤已完全恢复。这种 4D 有机凝胶微线圈有可能用于人类的个性化临床翻译。
Shu Wang, et al, Pre-shaped 4D Photocurable Ultra-Tough Organogel Microcoils for Personalized Endovascular Embolization, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202308130https://doi.org/10.1002/adma.202308130
10. ACS Nano：具有广谱抗氧化活性的碳化钒纳米片用于肺纤维化治疗
特发性肺纤维化是一种由氧化应激引起的慢性高致死性肺疾病，目前仍缺乏针对其氧化应激发病机制的高效抗氧化治疗策略。开发一种具有理想性能的抗氧化材料对于实现更好的抗纤维化效果而言至关重要。有鉴于此，许昌学院何伟伟教授、中国科学院高能物理研究所王黎明研究员和河南大学黄永伟教授构建了一种能够作为抗氧化剂的V4C3纳米片(NSs)，其可以通过清除活性氧和活性氮的方式治疗肺纤维化。 1）轻微的自氧化可以调整V4C3 NSs的价态组成，并显著改善其抗氧化行为。研究发现，价态工程能够触发电子转移、H原子转移和类酶催化等多种抗氧化机制，使得V4C3纳米材料具有广谱、高效和持久的抗氧化性能。2）实验结果表明，该V4C3 NSs具有良好的抗氧化特性和生物相容性，可通过清除ROS、抗炎和重建抗氧化防御机制等途径显著防止肌成纤维细胞增殖和细胞外基质异常，从而缓解博莱霉素诱导的肺纤维化进展。综上所述，该研究不仅能够为设计性能优良的抗氧化纳米材料提供重要借鉴，也为利用抗氧化纳米材料治疗肺纤维化等氧化应激相关疾病提供了概念证明。
Quan Liu. et al. Vanadium Carbide Nanosheets with BroadSpectrum Antioxidant Activity for Pulmonary Fibrosis Therapy. ACS Nano. 2023 DOI: 10.1021/acsnano.3c06105https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c06105
