1. Science Advances：循环拉伸下层次结构对自修复水凝胶机械适应的作用具有机械适应性的软材料在组织工程的各种应用中具有巨大的潜力。深入了解软材料经受循环拉伸后的结构演化和适应动力学，有助于深入了解机械适应性材料的开发。在这里，北海道大学Jian Ping Gong研究了循环拉伸训练下层次结构对自修复水凝胶机械适应的影响。1）研究人员采用聚两性电解质水凝胶作为模型，该水凝胶由包括离子键、瞬时和永久聚合物网络以及双连续硬/软相网络在内的分层结构组成。2）有效训练、轻度过度训练和致命过度训练的条件在软质材料中得到证明。研究人员进一步揭示，中尺度硬/软相网络主导着训练的长期记忆效应，并在顺应性变化的不对称动力学和水凝胶形状演化的对称动力学中发挥着至关重要的作用。
Xueyu Li, et al, Role of hierarchy structure on the mechanical adaptation of self-healing hydrogels under cyclic stretching, Sci. Adv. 9 (51), eadj6856.DOI: 10.1126/sciadv.adj6856https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj68562. Science Advances：用于高数值孔径消色差超透镜的 3D 打印多层结构由高折射率材料纳米结构组成的平面光学器件可生产具有薄形状因数的透镜，这些透镜往往仅在特定波长下工作。最近实现消色差透镜的尝试揭示了数值孔径（NA）和带宽之间的权衡，这限制了性能。在这里，新加坡科技设计大学Hao Wang，Joel K. W. Yang提出了一种设计高数值孔径、宽带和偏振不敏感的多层消色差超透镜（MAM）的新方法。1）研究人员结合拓扑优化和全波模拟来逆向设计 MAM，并通过双光子聚合光刻在低折射率材料中制造结构。2）直径为 20 μm 的 MAM 在 400 至 800 nm 的可见光范围内工作，NA 为 0.5 和 0.7，效率高达 42%。3）研究人员展示了所制造的 MAM 在白光和 RGB 窄带照明下的宽带成像性能。这些结果凸显了 3D 打印多层结构通过逆向设计实现宽带和多功能元设备的潜力。
Cheng-Feng Pan, et al, 3D-printed multilayer structures for high–numerical aperture achromatic metalenses, Sci. Adv. 9 (51), eadj9262.DOI: 10.1126/sciadv.adj9262https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj92623. Science Advances：Ir/Zn 共催化化学和间质选择性 [2+2+2] 环加成反应构建 C─N 轴向手性吲哚和吡咯过渡金属催化的三个2π组分的[2+2+2]环加成因其快速构建具有高官能团耐受性的功能化六元碳环和杂环的高效性和原子经济性而备受关注。近日，温州大学Peng-Cheng Qian，Long Li，南昌航空大学Qing Sun开发了一种 Ir/Zn 共催化的 1,6-二炔和炔胺的逆向选择性 [2+2+2] 环加成反应，以一般良好到优异的产率（高达 99%）锻造出各种官能化的 C─N 轴向手性吲哚和吡咯。）、优异的化学选择性和高对映体选择性（高达 98% 对映体过量），底物范围广泛。1）该共催化策略不仅为不对称炔[2+2+2]环三聚反应提供了一种有前途且可靠的简便方法，而且解决了以往[Rh(COD)2]BF4催化体系构建C─N的问题。轴向手性存在操作复杂、底物范围有限、效率低等问题。2）此外，对照实验和理论计算表明，Zn(OTf)2显着降低了迁移插入势垒，从而显着提高了反应效率，这与之前路易斯酸通过加速氧化加成和还原消除来提高反应收率的工作明显不同。
Jian Yang, et al, Ir/Zn-cocatalyzed chemo- and atroposelective [2+2+2] cycloaddition for construction of C─N axially chiral indoles and pyrroles, Sci. Adv. 9 (51), eadk1704.DOI: 10.1126/sciadv.adk1704https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk17044. JACS：来自受控结晶驱动的单胶束组装的介孔 TiO2 单晶颗粒作为高效光催化剂具有晶体骨架的介孔材料由于其独特的结构和晶体特征而在许多领域得到了广泛的探索，但对主要由不受控制的多晶型物组成的晶体支架的精确操作仍然缺乏。在此，复旦大学赵东元院士，内蒙古大学Kun Lan探索了一种受控结晶驱动的单胶束组装方法，以构建一种具有原子排列的单晶框架的均匀介孔 TiO2 颗粒。1）所得介孔 TiO2 单晶颗粒具有直径约 80 nm 的角形、良好的介孔性（高表面积 112 m2 g−1 和平均孔径 8.3 nm）和高度定向的锐钛矿骨架。2）通过调节组装过程中的蒸发速率，这种简便的溶液处理策略进一步能够调节颗粒尺寸和介孔尺寸，而不破坏定向微晶。3）有序介孔性和晶体取向的这种组合提供了有效的质量和电荷传输，导致氢气产生速率显着增加。可以实现 12.5 mmol g−1 h−1 的最大析氢速率，并且在太阳光下具有良好的稳定性。研究旨在将介孔单晶生长的可能性扩展到一系列功能陶瓷和半导体，以实现先进的应用。
Sixing Yin, et al, Mesoporous TiO2 Single-Crystal Particles from Controlled Crystallization-Driven Mono-Micelle Assembly as an Efficient Photocatalyst, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c12727https://doi.org/10.1021/jacs.3c127275. JACS：纳米尖端上溴自由基介导的环氧氯丙烷的无膜电合成环氧氯丙烷(ECH)的工业生产经常面临过量的腐蚀性氯和多步骤的过程。在这里，天津大学张兵教授报道了一种无膜Br自由基介导的ECH电合成。1）Br−离子电氧化的溴自由基引发反应，然后从溴醇中消除HBr，得到ECH并释放Br−离子以供重复使用。*OH氧化的高能垒和孤立的Br吸附位点使NiCo2O4能够抑制竞争性的氧气和溴析出反应。电场增强的高曲率纳米尖端可集中Br−和OH−离子，以加速ECH电合成。2）该策略在100 mA cm−2的高电流密度下提供了47%的法拉第效率和1.4 mol h−1 gcat−1的反应速率的ECH，超过了技术经济分析的盈利目标。因此，这种经济有利可图的电合成、方法的通用性和环氧化物药物嵌段的扩展合成凸显了它们的巨大潜力。
Ying Gao, et al, Membrane-Free Electrosynthesis of Epichlorohydrins Mediated by Bromine Radicals over Nanotips, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c10585https://doi.org/10.1021/jacs.3c105856. AEM：利用液氮淬火诱导的结构工程提高水凝胶的热电性能准固体热电流水凝胶在获取低品位热能方面具有巨大应用前景，但由于其功率输出相对较低，它们仍未达到实际应用的需求。在此，南开大学Ma Runjun通过液氮淬火诱导的结构工程，设计了一种比输出功率密度为2227.5µW m−2 K−2、热功率为4.5 mV K−1的高性能可拉伸热电流水凝胶线。1) 与自然冷却相比，液氮淬火使热电能和电导率都有了很大提高。这种优异性能归因于液氮淬火诱导的晶粒细化和沉淀抑制。这是一种新型的、通用制备高性能、均匀热电流水凝胶的方法。2) 最后，作者发现热电流水凝胶阵列能够驱动低功率电机，并通过低级别的热能收集为手机充电，这表明其在人类日常生活中具有巨大的实际应用潜力。
Ding Zhang, et al. Boosting Thermoelectric Performance of Thermogalvanic Hydrogels by Structure Engineering Induced by Liquid Nitrogen Quenching. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202303358https://doi.org/10.1002/aenm.2023033587. AEM：具有优异延展性和热电性能的高熵立方Ag2（S，Se，Te）材料韧性Ag2（S，Se，Te）材料为高性能柔性/异形热电应用开辟了一条新途径。具体而言，立方结构材料具有独特的塑性、良好的热电品质因数（zT）和室温以上无相变的性质。受高熵原理的启发，上海交通大学Shi Xun、Wang Tianran设计了一系列Ag2S-Ag2Se-Ag2Te合金，并构建了成分-结构-塑性-zT的关系。1) Ag2-xS1/3Se1/3Te1/3材料具有60–97%的伸长率，≈0.2 W m−1 K−1的超低晶格热导率，以及在300 K下0.45和460 K下0.8的zT值。这些材料可以很容易地轧制成薄箔，并显示出优异的柔韧性。 2) 最后，作者制作了一个六脚平面内器件，其在30 K的温差下，输出电压为13.6 mV，最大功率为12.8µW，功率密度为14.3 W m−2。该研究极大丰富了立方韧性无机材料在柔性和异形能源和电子器件中的应用。
Heyang Chen, et al. High-Entropy Cubic Pseudo-Ternary Ag2(S, Se, Te) Materials With Excellent Ductility and Thermoelectric Performance. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202303473https://doi.org/10.1002/aenm.2023034738. AEM：低温锌离子电池中钒基阴极的策略、进展与展望低温钒基锌离子电池（LT-VZIBs）由于其优异的理论比容量、低成本和电化学结构稳定性，近年来备受关注。近日，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所Wang Jian、Lin Hongzhen、西安理工大学Zhang Jing、华东理工大学Zhang Yongzheng综述研究了低温锌离子电池中钒基阴极的策略、进展与展望。1) LT-VZIBs中的低工作温度往往导致离子传输延迟，不仅在水性电解质中，而且在阴极/电解质界面处，这些都显著限制了LT-VZIB在实际应用中的性能。 2) 作者从设计原理到深入的表征和机理，对解决这些问题的各种策略进行了分类讨论和系统总结，主要包括阴极界面/体结构工程和电解质优化。最后，作者展望了表征工具未来研究方向和进展的几个问题，旨在促进LT-VZIB的科学和商业发展。
Lujie Jia, et al. Toward Low-Temperature Zinc-Ion Batteries: Strategy, Progress, and Prospect in Vanadium-Based Cathodes. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202304010https://doi.org/10.1002/aenm.2023040109. AEM：微波准固态与界面富电子Ru形成强金属-载体相互作用用于阴离子交换膜电解调节锚定金属纳米团簇的金属-载体相互作用是通过调节界面电子结构来优化电催化性能的有效方法。近日，青岛科技大学Wang Lei、Wu Zexing通过超快微波等离子体方法开发了锚定在磷掺杂硼化钼（Ru/P-MoB）上的高分散钌（Ru）纳米团簇。1) 合成的Ru/P-MoB在碱性淡水、碱性海水和酸性介质中以34、45和40mV的低过电位驱动10 mA cm−2的电流密度。相对于Pt/C、Ru/C和Ru/MoB，它表现出优异的转换频率和质量/比活性。此外，基于Ru/P-MoB的阴离子交换膜（AEM）电解槽可以在1.71和1.78V的小电压下实现500和1000mA cm−2的电流密度，并具有良好的耐久性。2) 实验和密度泛函理论（DFT）分析表明，与界面富电子Ru结合的强金属-载体相互作用（Ru─Mo和Ru─P键）有利于水分子的吸附/离解，并实现最佳的H中间体吸附自由能。。
Pengfei Yang, et al. Microwave Quasi-Solid State to Construct Strong Metal-Support Interactions with Interfacial Electron-Enriched Ru for Anion Exchange Membrane Electrolysis. Adv. Energy Mater. 2023 DOI: 10.1002/aenm.202303384https://doi.org/10.1002/aenm.20230338410. AEM：利用电化学机械耦合提高固态电池的可靠性使用锂金属阳极电池的一个关键障碍是金属枝晶会穿透固体电解质，导致短路和电池故障。近日，桑迪亚国家实验室Rémi Dingreville利用电化学机械耦合提高固态电池的可靠性。1) 作者使用相场模型和有针对性的断裂实验，探索了利用电化学机械耦合来控制枝晶生长和提高电池可靠性的方法。结果表明，通过施加机械应力或调整材料的断裂韧性，可以有效减缓枝晶生长。2) 此外，作者还分析了作为过电位函数的偏转枝晶压应力性质，并讨论了微观结构在这一过程中的作用。作者发现，这种策略可以引入局部压缩应力，并提高材料在宏观和微观尺度上的韧性。
Scott Monismith, et al. Harnessing Electrochemical-Mechanical Couplings to Improve the Reliability of Solid-State Batteries. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202303567https://doi.org/10.1002/aenm.202303567
11. ACS Nano：Mn 单原子调节 Fe-N-C 催化剂可实现高效、耐用的氧电催化和锌空气电池
Fe-N-C催化剂是锌空气电池（ZAB）中氧电催化反应最有前途的候选者之一，但实现持续的高活性仍然是一个具有挑战性的问题。在此，中南大学Xiaoqing Qiu，Shanyong Chen证明，将Mn单原子引入Fe-N-C（Mn1@Fe-N-C/CNTs）中可以实现高效且持久的氧电催化性能并在ZAB中应用。1）多重表征证实 Mn1@Fe-N-C/CNTs 具有 Mn-N2O2 和 Fe-N4 位点以及 Fe 纳米粒子。Mn-N2O2 位点不仅可以调节 Fe-Nx 位点的电子结构以增强本征活性，而且还可以清除 Fe-Nx 位点的自由基攻击，从而提高 ORR 耐久性。因此，Mn1@Fe-N-C/CNTs 比传统 Fe-N-C 催化剂表现出增强的 ORR 性能，与可逆氢电极 (RHE) 相比，E1/2 高达 0.89 V，并在 15 000 CV 后保持 ORR 活性。2）令人印象深刻的是，Mn1@Fe-N-C/CNTs还表现出优异的OER活性，并且在10 mA cm−2 (Ej10)下ORR的E1/2和OER电势之间的差异(ΔE)仅为0.59 V，优于大多数报道的催化剂。此外，在 ZAB 中证明了 Mn1@Fe-N-C/CNT 的可维持双功能活性，在长达 200 小时的循环电压效率几乎不变。这项工作凸显了Mn单原子在增强ORR活性和稳定性方面的关键作用，促进了先进催化剂的发展。
Lan Ran, et al, Mn Single-Atom Tuning Fe-N‑C Catalyst Enables Highly Efficient and Durable Oxygen Electrocatalysis and Zinc−Air Batteries, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c09100https://doi.org/10.1021/acsnano.3c09100
12. ACS Nano：了解抑制插入引起的相变如何实现纳米级 LixMoO2 的快速充电
快速充电锂离子电池对于交通电气化和电网规模存储的实施具有重要的技术意义，并且需要对高速率插入反应有更多的基本了解，以克服当前的速率限制。特别是，离子插入期间的相变已被假设为减慢充电速度。具有改进的转变行为的纳米材料通常表现出更快的动力学，但这些变化的机制及其对快速充电的具体贡献仍然知之甚少。在这项工作中，加州大学洛杉矶分校Sarah H. Tolbert将原位同步加速器X射线衍射与电化学动力学分析相结合，以说明纳米级晶体尺寸如何导致抑制一阶插入诱导的相变及其在隧道结构主体材料MoO2中的负面动力学效应。1）在由微米级颗粒制成的电极中，循环过程中较大的一级相变会降低容量、减慢电荷存储并缩短循环寿命。在中等尺寸的纳米多孔MoO2中，相变仍然是一级的，但显示出相当小的混溶间隙和更短的两相共存区域。最后，在小的MoO2纳米晶体中，锂化过程中的结构演变完全变成单相/固溶体。2）对于所有纳米结构材料，相变动力学的变化会导致容量、倍率性能和循环寿命的显着改善。这项工作强调了通过纳米级尺寸效应从散装形式的动力学受阻电池材料到快速充电赝电容材料的不断演变。因此，它提供了关于如何使用纳米级尺寸有效控制相变的关键见解，并强调了这些结构动力学对于纳米结构电极材料中观察到的快速能力的重要性。
Daniel D. Robertson, et al, Understanding How the Suppression of Insertion-Induced Phase Transitions Leads to Fast Charging in Nanoscale LixMoO2, ACS NanoDOI: 10.1021/acsnano.3c10169https://doi.org/10.1021/acsnano.3c10169
