1. Chem. Rev.：纳米结构金属材料的相工程   

纳米结构金属材料的相工程在开发具有先进功能材料方面极具应用潜力。近日，香港城市大学Lu Jian综述研究了纳米结构金属材料的相工程。

本文要点：

1) 作者全面概述了异质纳米相工程及纳米相形成原理，包括超纳米双相材料、纳米沉淀和纳米孪晶增强材料。作者首先回顾了超纳米双相结构形成的热力学和动力学原理，然后讨论了结构金属材料的变形机制以及电催化电子结构的优化。

2)作者分析了具有致密纳米沉淀或纳米孪晶结构特征的金属材料起源、分类以及功能特性。最后，作者总结了该领域的一些研究挑战，并介绍了相工程在下一代先进金属材料设计中的重要意义。    

Jialun Gu, et al. Phase Engineering of Nanostructural Metallic Materials: Classification, Structures, and Applications. Chem. Rev. 2024

DOI: 10.1021/acs.chemrev.3c00514

https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.3c00514

2. Nature Chemistry：单原子合金催化剂上吸附质结合的十电子计数规则

单原子合金最近成为高活性和高选择性的合金催化剂。与纯金属不同，单原子合金摆脱了近三十年前为预测催化性能而开发的成熟概念框架。尽管这为探索迄今为止无法实现的化学提供了机会，但这让我们没有一个简单的指南来设计能够催化目标反应的单原子合金。基于数千次密度泛函理论计算，伦敦大学学院Romain Réocreux等揭示了单原子合金表面掺杂剂原子（通常是活性位点）上吸附物结合的10电子计数规则。    

本文要点：

1）一个简单的分子轨道方法使这一规则和吸附质-掺杂剂相互作用的性质合理化。此外，作者的直观模型可以加速单原子合金催化剂的合理设计。事实上，作者说明了电子计数规则提供的独特见解如何帮助确定工业相关氢化反应中最有前途的掺杂剂，从而将潜在材料的数量减少一个数量级以上。

2）该规则为实验者和理论家提供了有见地的指导，用于设计具有工业意义的目标反应的单原子合金催化剂。

Schumann, J., Stamatakis, M., Michaelides, A. et al. Ten-electron count rule for the binding of adsorbates on single-atom alloy catalysts. Nat. Chem. (2024).

DOI: 10.1038/s41557-023-01424-6

https://doi.org/10.1038/s41557-023-01424-6

3. Nature Commun.：具有固有长期图像记忆的小型化光谱仪

小型化光谱仪在便携式光电子学和可穿戴传感器方面具有巨大的应用潜力。然而，当前的小型化策略依赖于冯诺依曼架构，该架构在空间上分离光谱感测、存储和处理模块，由于存储墙问题导致高能耗和有限的处理速度。北京理工大学Han-Chun Wu等介绍了一种小型化光谱仪，该光谱仪利用单个SnS₂/ReSe₂范德华异质结构，提供光电探测、光谱重建、光谱成像、长期图像存储和信号处理能力。

本文要点：

1）作者发现界面陷阱态会引起门可调和波长相关的光闸效应和非易失性光电记忆效应。作者的方法实现了19微米的覆盖区、400至800纳米的带宽、5纳米的光谱分辨率和大于10⁴秒的长期图像记忆。

2）作者的单探测器计算光谱仪代表了一条超越冯诺依曼架构的道路。

   

Wu, G., Abid, M., Zerara, M. et al. Miniaturized spectrometer with intrinsic long-term image memory. Nat Commun 15, 676 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-44884-1

https://doi.org/10.1038/s41467-024-44884-1

4. Nature Commun.：反铁磁斯格明子晶格上SU（3）通量引起的磁振子热霍尔效应

物质量子相的复杂性通常通过使用规范结构从理论上理解，正如和U（1）规范理论对受抑磁体中自旋液体的描述所承认的那样。导电电子的异常霍尔效应本质上可能来自表示铁磁矩空间调制的U（1）规范或表示自旋轨道耦合效应的安苏（2）规范。类似地，在绝缘铁和反铁磁体中，磁振子对反常输运的贡献可以用有序磁结构中存在的U（1）和SU（2）通量来解释。慕尼黑工业大学Masataka Kawano和东京大学Hikaru Takeda等报告了MnSc₂S₄在高达14 T的应用场中的热霍尔测量。

本文要点：

1）作者认为这是一个突发的高阶SU（3）通量，控制着磁振子输运。当材料进入三亚晶格反铁磁性skyrmion相时，热霍尔系数取一个相当大的值，这与线性自旋波理论一致。

2）在作者的描述中，磁振子被SU（3）规范场包裹着，这是三种U（1）规范场的混合，它们源于这些子晶格上缓慢变化的磁矩。    

Takeda, H., Kawano, M., Tamura, K. et al. Magnon thermal Hall effect via emergent SU(3) flux on the antiferromagnetic skyrmion lattice. Nat Commun 15, 566 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-44793-3

https://doi.org/10.1038/s41467-024-44793-3

5. Nature Commun：酞菁钴COF电催化合成H2O2  

由于H₂O₂具有易分解的特点，因此发展稳定的工业级电催化合成H₂O₂面临着非常大的困难和挑战。有鉴于此，北京科技大学姜建壮、王康、中科院高能物理所刘云鹏等通过十六氟酞菁钴和1,2,4,5-四巯基苯作为原料，合成二噻（dithiine）作为连接基团的酞菁钴COF材料（CoPc-S-COF），在电催化制备H₂O₂的反应中表现优异的催化反应速率和选择性。

本文要点：    

1）由于硫原子具有更大的原子半径以及C-S-C结构具有两对孤对电子，因此堆叠的过程中形成波浪起伏的层状结构。通过一系列实验表征和理论计算，说明CoPc-S-COF上的Co原子位点具有非常高的电子密度。

2）形成的起伏层状结构使得暴露更多的Co原子位点，增强COF的催化反应性能，硫原子的电子效应能够引发2e^- ORR反应，而且硫原子效应影响Co催化活性中心催化分解H₂O₂的副反应。因此，CoPc-S-COF在电催化制备H₂O₂的过程中表现优异的性能，产物中H₂O₂的选择性>95 %，在0.67 V过电势的电流密度达到125 mA cm^-2，在流动相电解槽测试时，能够进行稳定的20 h电催化合成浓度为0.48 wt %的H₂O₂，性能达到相关报道COF电催化合成H₂O₂的最好结果。

Zhi, Q., Jiang, R., Yang, X. et al. Dithiine-linked metalphthalocyanine framework with undulated layers for highly efficient and stable H₂O₂ electroproduction. Nat Commun 15, 678 (2024)

DOI: 10.1038/s41467-024-44899-8

https://www.nature.com/articles/s41467-024-44899-8    

6. JACS：Fe-TCNQ担载于石墨烯或Au(111)基底产生导致不同性质  

2D MOF材料的性能与金属原子位点的局部环境密切相关，其详细的原子结构最好通过担载于明确结构的MOF基底确定，但是通常MOF与基底之间的相互作用影响MOF材料的性质。有鉴于此，布尔诺理工大学Zdeněk Jakub等将Fe-TCNQ 2D MOF修饰在石墨烯和Au(111)两种弱相互作用基底上，并且考察这种效应的影响作用，发现担载不同的基底上导致Fe-TCNQ分子的性质产生区别。

本文要点：

1）通过研究发现在石墨烯基底的Fe-TCNQ的Fe原子呈非平面结构，而是形成类似四面体结构。在Au(111)基底表面的Fe-TCNQ分子由于具有较强的vdW相互作用而更倾向于平面结构。由于担载于不同基底导致物理结构和电子结构的区别，因此2D MOF表现截然不同的性质。

2）在石墨烯或Au(111)两种基底上的Fe原子d_z²轨道能量区别达到1.4 eV，这导致Fe-TCNQ分子的化学性质产生显著区别，通过考察TCNQ分子担载于不同基底上的实验，进一步验证这种基底对分子性质的影响作用。

本文研究结果说明金属基底作为基底具有一定的局限性，而且说明石墨烯作为基底能够保证MOF的本征性质特点。    

Zdeněk Jakub, et al, How the Support Defines Properties of 2D Metal–Organic Frameworks: Fe-TCNQ on Graphene versus Au(111), J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.3c13212

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c13212

7. AM：遇水生长的可印刷液态金属泡沫

含有液态金属作为连续相（LMFs）的糊状物和“泡沫”具有金属特性，同时表现出糊状物或油灰状流变行为。这些特性使LMF能够通过在室温下进行的工艺（如印刷）形成柔软且可拉伸的电导体和热导体。北卡罗来纳州立大学Michael D. Dickey等将少量的水（低至1wt%）混合到这种LMFs中，通过利用已知的释放氢气和产生氧化物的反应产生大量泡沫。

本文要点：

1）最终的结构可以是其原始体积的4-5倍，并具有多孔性、导电性和对环境条件的响应性等令人着迷的综合属性。这种扩展可用于一种4D印刷，其中图案化导体“生长”，填充空腔，并随时间改变形状和密度。长期过度接触水最终会消耗LMF中的金属。然而，当暴露于水的情况得到控制时，多孔LMF的金属特性可以得到保持。作者描述了含水LMF的物理变化，并探索了潜在的应用，包括填充电路间隙的“生长”导体和无缆压力驱动致动器。

2）作者还展示了LMFs的可印刷性，并展示了一种随时间改变形状的印刷图案。

F. Krisnadi, et al, Printable Liquid Metal Foams That Grow When Watered. Adv. Mater. 2024, 2308862.

DOI: 10.1002/adma.202308862    

https://doi.org/10.1002/adma.202308862

8. AM：脱细胞细胞外基质生物链接的快速体积生物打印  

基于脱细胞细胞外基质（dECM）的水凝胶被广泛应用于相关应用的附加生物制造策略。dECM的细胞外基质成分和生长因子在细胞粘附、生长和分化中起着至关重要的作用。然而，普遍较差的机械性能和可印刷性仍然是dECM基材料的主要限制因素。哈佛医学院Yu Shrike Zhang等报道了心脏来源的dECM（h-dECM）和半月板来源的dECM（Ms-dECM）生物链在其原始、未修饰状态下补充了三（2，2-联吡啶基）二氯钌（II）六水合物和过硫酸钠光引发剂，证明了与体积生物打印过程的细胞相容性。

本文要点：

1）这种最近开发的生物打印模式将动态演变的光图案照射到生物链接的旋转体积中，从而解除了生物打印水凝胶结构的机械强度与可打印性的要求，允许使用几十秒内凝固的低浓度dECM材料制造复杂的形状和结构。作为示例性应用，使用载有心肌细胞的h-dECM bioink对心脏组织进行体积生物打印，显示出良好的细胞增殖、扩张、铺展、生物标志物表达和同步收缩；而包埋有人类间充质干细胞的体积生物打印Ms-dECM半月板结构呈现出适当的软骨形成分化结果。

2）这项研究为体积生物打印提供了扩展的生物连接库，并拓宽了dECM在组织工程和再生医学方面的应用。    

L. Lian, et al, Rapid Volumetric Bioprinting of Decellularized Extracellular Matrix Bioinks. Adv. Mater. 2024, 2304846.

DOI: 10.1002/adma.202304846

https://doi.org/10.1002/adma.202304846

9. AM：柔性电子时代——软多功能传感器的新兴趋势

随着2010年代末第一代柔性手机和显示屏的商业化，人类已经步入柔性电子时代。不可避免的是，作为下一代柔性电子产品的重要组成部分，软多功能传感器吸引了前所未有的巨大研究兴趣。哈利法科技大学Jang-Kyo Kim和浦项科技大学Kilwon Cho等旨在概述软多功能传感器的最新发展趋势及其未来十年的相应研发（R & D）方向。    

本文要点：

1）首先，作者强调了软多功能传感器的关键特性和主要目标刺激。其次，作者介绍了软多功能传感器的重要选择标准。然后，作者确定了软多功能传感器的新兴材料/结构和趋势。具体而言，基于这些传感器的新兴趋势，即（I）多重刺激的解耦，（ii）数据处理，（iii）皮肤顺应性和（iv）能量源，设想了这些传感器的未来R & D方向。

2）最后，作者讨论了这些传感器未来的挑战和潜在机遇，为这一快速发展的技术提供了新的见解。

J.-H. Lee, K. Cho, J.-K. Kim, Age of Flexible Electronics: Emerging Trends in Soft Multifunctional Sensors. Adv. Mater. 2024, 2310505.    

DOI: 10.1002/adma.202310505

https://doi.org/10.1002/adma.202310505