1. Nature Nanotechnology：量子点固体中的相干电子耦合诱导非线性光电响应的协同增强量子点（QD）系综的同步动力学对于产生超越单个量子点的超快和巨大光学响应至关重要。增加量子点之间直接电子耦合的强度是实现协同量子现象的关键策略。近日，京都大学Yoshihiko Kanemitsu、Hirokazu Tahara报道了半导体量子点固体中相干电子耦合对非线性光电流的量子协同效应。1) 作者测量量子点固体中协同产生的量子干涉信号，并使用强连接量子点的双齿配体以原子精度控制量子点之间的距离。当缩短配体的分子长度时，谐波量子干涉信号强烈增强。2) 此外，作者还发现多激子的相干长度延伸到相邻的量子点。这一发现是多激子相干隧穿有助于超快激子离域的直接证据。量子点固体的协同增强在量子光电子中极具应用前景。Hirokazu Tahara, et al. Coherent electronic coupling in quantum dot solids induces cooperative enhancement of nonlinear optoelectronic responses. Nature Nanotechnology 2024DOI: 10.1038/s41565-024-01601-9https://doi.org/10.1038/s41565-024-01601-92. Nature Commun.：印刷智能防伪设备，可通过家用设备进行精确识别假冒已经成为一个严重的全球性问题，造成了世界范围的损失，扰乱了社会的正常秩序。物理不可克隆函数是有前途的基于硬件的密码原语，尤其是那些由化学过程生成的密码原语，显示出巨大的挑战-响应对空间。然而，当前基于化学的物理不可克隆功能器件通常需要复杂的制造工艺或仅使用二进制（位）密钥的复杂表征方法，从而限制了它们的实际应用和安全特性。马克斯·普朗克胶体和界面研究所Felix F. Loeffler等报告了一种灵活的激光打印方法来合成具有高度随机性、唯一性和可重复性的不可克隆电子器件。1）十六进制电阻密钥和二进制光学密钥可以通过欧姆表和光学显微镜的挑战获得。这些读出方法不仅使没有专业知识的普通最终用户也可以使用识别过程，而且还保证了设备的复杂性和数据容量。采用的开源深度学习模型保证了高可靠性的精确识别。在激光写入过程中直接印刷电极和连接线，这允许通过自由设计实现不同结构的电子器件。2）同时，电子器件表现出优异的机械和热稳定性。高物理不可克隆的功能性能和广泛可用的读出方法，以及灵活性和稳定性，使这种合成策略在实际应用中极具吸引力。Zhang, J., Tan, R., Liu, Y. et al. Printed smart devices for anti-counterfeiting allowing precise identification with household equipment. Nat Commun 15, 1040 (2024).DOI: 10.1038/s41467-024-45428-3https://doi.org/10.1038/s41467-024-45428-33. Nature Commun.：纳米限制引发的低聚途径通过类芬顿反应有效去除酚类污染物 非均相芬顿反应是确保水安全最可靠的技术之一，但目前面临着Fe(III)还原缓慢、有机矿化化学品投入过多以及不良碳排放的挑战。目前提高芬顿反应催化性能的努力主要集中在如何加速Fe(III)的还原，而污染物的降解步骤往往被忽视。在这里，南京理工大学Jieshu Qian，南京大学Bingcai Pan报道了一种纳米限制策略，通过使用石墨烯气凝胶（GA）来支持UiO-66-NH2-（Zr）结合原子Fe（III），这改变了苯酚去除过程中的碳转移路线，从动力学上有利的开环路线改变为热力学上有利的路线优先选择的低聚路线。1）GA 纳米限制通过富集还原中间体有利于 Fe(III) 还原，并且比无限制类似物更快地去除苯酚（就一级速率常数而言是 208 倍），并且高效去除总有机碳，即 92.2 ± 60 分钟内为 3.7% 与 3.6 ± 0.3%。2）此外，与均质Fe2++H2O2体系中的矿化路线相比，该低聚路线可减少苯酚去除氧化剂消耗95%以上，碳排放减少77.9%。研究结果可能会升级芬顿反应的监管工具包，并为去除水污染物提供替代碳转移途径。 Zhang, X., Tang, J., Wang, L. et al. Nanoconfinement-triggered oligomerization pathway for efficient removal of phenolic pollutants via a Fenton-like reaction. Nat Commun 15, 917 (2024).DOI：10.1038/s41467-024-45106-4https://doi.org/10.1038/s41467-024-45106-44. EES：一种具有平衡结晶动力学的高效稳定有机太阳能电池长期以来，人们一直在寻求在有机太阳能电池（OSCs）中获得可控的形态，以提高光伏效率和长期稳定性。在此，北京航空航天大学Zhang Yuan、河北大学Zhang Xuning、国家纳米科学中心Zhou Huiqiong报道了一种具有平衡结晶动力学的高效稳定OSCs。1) 作者通过原位光谱法监测发现，具有相反结晶趋势的共受体客体非常有利于在平衡结晶动力学、改变相分离和电荷载流子传输行为方面实现协同作用。作者与GIWAXS、固态NMR、深度敏感光谱和瞬态光电测量的联合研究进一步揭示了共受体客体在利用和优化结晶动力学和垂直相分离方面的核心功能。 2) 基于多受体模型系统PM6:BTP-eC9:Y6-1O:PC71BM，作者获得了19.35%的功率转换效率（PCE），并具有优异的光稳定性，在约30天的连续照射后，PCE衰减<20%。Weichao Zhang, et.al A high-efficiency and stable organic solar cell with balanced crystallization kinetics EES 2024https://doi.org/10.1039/D3EE04169G5. EES：固态锂金属电池金属-有机骨架/聚合物复合电解质的研究进展与液体电解质电池相比，固态锂金属电池（SSLMB）具有更高的安全性和更高的能量密度，但固态电解质（SSE）的离子导电性不足和较差的电极/电解质界面限制了其性能。金属有机框架（MOF）/聚合物复合电解质具有高离子电导率和相容界面，提供了极具前景的解决方案。近日，南京林业大学He Shuijian、东方理工大学Wang Changhong、宁波工程学院Yu Ruizhi系统总结了增强MOF/聚合物复合电解质离子传输的方法以及稳定其与电极界面的策略。 1) 作者首先综述了MOF/聚合物复合电解质的组成、功能和离子传输机制，然后讨论了促进离子传输的策略，包括工程化MOFs的不饱和金属位点和配体，将离子液体（ILs）与MOFs集成，以及在聚合物基体上原位生长MOFs。还重点介绍了电极/电解质界面的各种界面工程策略。2) 此外，作者还讨论了MOF/聚合物复合电解质SSLMB的大规模工业应用制造技术。最后，作者指出了有待进一步研究的关键挑战和未来方向。该综述为合理设计用于先进SSLMB的MOF/聚合物复合电解质提供了全面指导。 Bei Li, et al. Recent Progress on Metal-Organic Framework/Polymer Composite Electrolytes for Solid-State Lithium Metal Batteries: Ion Transport Regulation and Interface Engineering. EES 2024https://doi.org/10.1039/D3EE02705H6. EES：Fe修饰对Co3O4纳米催化剂析氧状态的影响通过碱水电解生产绿色氢气是未来碳中和工业的关键技术。Co3O4纳米催化剂是极具潜力的析氧反应电催化剂，其活性源于Fe表面修饰。近日，弗里茨·哈伯研究所Beatriz Roldan Cuenya、Arno Bergmann报道了Fe修饰对Co3O4纳米催化剂析氧状态的影响。 1) 作者采用了各种操作光谱方法来揭示Fe修饰如何增加Co3O4纳米催化剂的催化活性以及引导（近表面）活性态的形成。研究表明，Fe修饰与活性增强以及对Co3O4近表面结构有关。2) 在催化过程中，近表面的Fe和Co-O物种积累氧化电荷并经历可逆的键收缩。此外，该工作证明了Co3O4上低配位表面位点的重要性，以确保Fe诱导的有效活性增强，为促进优化催化剂设计提供了重要见解。Felix T. Haase, et al. Role of Fe Decoration on the Oxygen Evolving State of Co3O4 Nanocatalysts. EES 2024https://doi.org/10.1039/D3EE02809G7. EES：通过与低含量Pt偶联来调节Ni（OH）2的电子结构以促进尿素氧化反应用低电位亲核试剂氧化反应（NOR）代替高电位析氧反应（OER）是提高水电解过程中氢气产率的重要途径。这里，吉林大学Lu Xiaofeng、中国大连化学物理研究所Gao Mingbin通过简单的电纺丝电沉积策略在镍-碳纳米纤维（Ni-CNFs）表面制备了低含量Pt锚定的Ni（OH）2，以实现碱性尿素氧化反应（UOR）电催化，并通过在电沉积过程中控制不同浓度的沉积溶液来优化电催化。1) 由于Pt在Ni（OH）2表面的负载，促进了Ni（OH2）2向Ni（OHO）O和尿素分子向N2和CO2的脱氢过程，导致Pt-Ni（OH）2@Ni-CNFs-2在10和100 mA cm-2的电流密度下具有1.363和1.422 V的低电势。2) 通过类似的合成工艺，作者构建了尿素辅助水分解装置，其中Pt-Ni(OH)2@Ni-CNFs-2和Pt@Ni-CNFs-2分别用作阳极和阴极的催化剂，其在10mA cm-2下具有1.40V的电压。此外，作者发现，该电解槽的H2生产速率是全解水的10倍。 Mengxiao Zhong, et al. Modulating the electronic structure of Ni(OH)2 by coupling with low-content Pt for boosting urea oxidation reaction enables significantly promoted energy-saving hydrogen production. EES 2024https://doi.org/10.1039/D3EE03398H8. EES：氧化还原钼-氯物种在低腐蚀离子液体中耦合Se氧化转化用于快速动力学和耐用锌电池尽管高能多价金属离子电池很有应用前景，但高电势和多电子参与的Se氧化转化通常会受到缓慢动力学和活性中间体穿梭/溶解引起性能衰减的影响，尤其是在离子液体（IL）电解质中。在此，广东工业大学Li Chengchao、Tang Yongchao报道了一种新型的低腐蚀ZnCl2基离子液体电解质。1) 作者报道了一种双重转化策略，通过原位激活氧化还原钼-氯物种，并加入1T-MoSe2阴极的Se氧化转化，实现快速动力学和耐用的锌电池。与传统的Se阴极相比，氧化还原钼氯物种的引入提高了Se的转化动力学，显著提高了可逆容量和倍率能力。2) 因此，Zn-MoSe2电池表现出约1.47V的高放电平台，在0.2A g-1下具有约500mA h g-1的高容量，以及在5A g-1下具有超过9000次循环的超长寿命和99%的优异容量保持率。在IL电解质中组装的Zn-MoSe2软包电池具有良好的电源容量和极高的安全性。Bo Wang, et al. Redox Mo-Chloro-Species-Coupled Se Oxidation Conversion in Low-Corrosion Ionic Liquids for Fast-Kinetics and Durable Zn Batteries. EES 2024https://doi.org/10.1039/D3EE04141G
9. Angew：自维持近红外余辉化学发光体用于高对比度可激活成像
由于余辉成像可以消除自身荧光的干扰，因此其在超灵敏生物成像领域中具有非常广阔的应用前景。自维持余辉分子(Self-sustaining afterglow molecules。SAMs)可以实现一体化的光子增敏、化学缺陷形成和余辉产生。与常用的多组分体系相比，SAMs具有简化、可重复和高效等优点。然而，目前仍缺乏具有明亮的近红外(NIR)发射和结构灵活性、可用于构建具有高对比度的可激活成像探针的SAMs。有鉴于此，苏州大学苗庆庆教授首次构建了一种基于亚甲基蓝衍生物的自维持余辉制剂(SAN−M)，其近红外余辉化学发光峰值在710 nm。 1）实验通过利用SAN−M的结构灵活性和可调性构建了一种能够同时对过氧亚硝基(ONOO−)进行可激活的荧光-光声和余辉成像的纳米探针(SAN−MO)。研究发现，该探针在余辉模式下的激活比为4523，这比其他已报道的可激活余辉系统至少高出一个数量级。2）实验结果表明，SAN-MO可消除自发荧光的干扰和实现超高激活对比，能够在LPS刺激后30分钟内对LPS诱导的急性炎症反应进行早期监测，并实现成像引导的微小转移瘤精准切除，而这也是荧光成像所无法实现的。Jieli Zhu, et al. A Self-Sustaining Near-Infrared Afterglow Chemiluminophore for High-Contrast Activatable Imaging. Angewandte Chemie International Edition. 2024DOI: 10.1002/anie.202318545https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202318545在生物体内不同尺度上观察到的复杂运动模式多种多样且适应性强，在机器人系统中进行复制具有挑战性。由于应用刚性材料的许多限制，在传统机器人中实现灵巧的运动可能很困难。基于软材料的机器人具有内在的可变形性、顺应性、适应性和可调节性，这使得软机器人有助于制造具有复杂驱动和运动步态的机器。佐治亚理工学院Wei Gao等研究了对各种刺激做出反应的材料的致动变形的机制和模式。然后，基于复合材料的策略被认为是朝着结合多种致动模式以实现复杂运动的致动器方向发展。1）文献中的例子说明了软致动器的发展，如自由移动的完全软体机器人，通过仔细操纵外部刺激具有多种移动步态。我们进一步强调了将软功能材料应用于具有刚性组件的机器人如何进一步增强其运动能力。最后，利用软材料的形状变形特性，可重新配置的软机器人已经显示出自适应步态的能力，这种步态能够在具有不同运动模式的环境中转换以实现最佳效率。 2）总的来说，软材料能够在执行器和机器人中实现各种多模态运动，使软机器人技术能够在现实世界中应用于复杂而具有挑战性的任务。D. R. Yao, I. Kim, S. Yin, W. Gao, Multimodal Soft Robotic Actuation and Locomotion. Adv. Mater. 2024, 2308829.DOI: 10.1002/adma.202308829https://doi.org/10.1002/adma.202308829
