纳米人每月盘点能源材料化学及其相关交叉研究领域发表在Science和Nature两大杂志上的最新进展。8月，我们精选了相关领域的研究论文21篇，其中钙钛矿相关研究论文5篇，碳材料（魔角石墨烯、碳纳米管，环碳等）相关研究论文5篇，柔性电子器件2篇，现整理如下，希望对相关领域研究人员有所启发。1. 可编程的CRISPR响应智能材料丨Science
生物信号激活的刺激响应材料在生物技术应用中发挥着越来越重要的作用。有鉴于此，美国麻省理工学院James J. Collins等人利用CRISPR相关核酸酶的可编程性来驱动含有DNA的水凝胶，将其作为结构元件。RNA可以特异性识别外源DNA，激活Cas12a 在凝胶中切割DNA，从而将生物信息转化为材料性质的变化。作者报道了四类应用: (i)多臂聚乙二醇水凝胶释放负载DNA的化合物；(ii)可降解的聚丙烯酰胺-DNA水凝胶封装纳米颗粒和活细胞；(3)导电炭黑-DNA水凝胶作为可降解电气保险丝；(iv) 聚丙烯酰胺-DNA水凝胶作为流体阀，用于远程信号的电子读出装置。这些材料可以应用在组织工程、生物电子学和体外诊断等领域。
Max A. English, LuisR. Soenksen, Raphael V. Gayet, Helena de Puig, Nicolaas M. Angenent-Mari,Angelo S. Mao, Peter Q. Nguyen, James J. Collins. ProgrammableCRISPR-responsive smart materials. Science. 2019DOI：10.1126/science.aaw5122https://science.sciencemag.org/content/365/6455/7802. 动态电荷密度波动遍及Cu基高Tc超导体的相图丨Science
已经在所有高临界温度（Tc）超导铜酸盐系列中观察到电荷密度调制。虽然其始终存在于相图的欠掺杂区域和相对较低的温度下，但仍然不清楚其在多大程度上影响这些系统的不寻常特性。意大利米兰理工大学R. Arpaia和 G. Ghiringhelli等人使用共振X射线散射，仔细确定了在掺杂水平下YBa2Cu3O7-δ和Nd1+xBa2-xCu3O7-δ中电荷密度调制的温度依赖性。除了先前已知的准临界电荷密度波之外，研究人员还分离了短程动态电荷密度波动。它们持续远高于赝温度T*，其特征在于几毫电子伏特的能量，并且遍布在大面积的相图中。
Dynamical chargedensity fluctuations pervading the phase diagram of a Cu-based high-Tcsuperconductor, Sciencehttps://science.sciencemag.org/content/365/6456/9063. 多功能，便携式柔性器件可以降低步行和跑步代谢率丨Science
步行和跑步有着截然不同的生物力学特性，这使得开发可以同时辅助不同步态的设备具有挑战性。哈佛大学Jinsoo Kim以及韩国中央大学Giuk Lee等人研究表明，与不穿外服的运动相比，一套可携带的外服可以使跑步机上以每秒1.5米的速度行走的代谢率降低9.3%，以每秒2.5米的速度跑步的代谢率降低4.0%。这些与步行和跑步时分别减重7.4公斤和5.7公斤的效果相当，并且在一定范围内显示出运动效果的变化。根据穿戴者重心的势能波动，外服可以在两种步态之间自动切换。参与者实验表明，降低不同速度的跑步和上坡步行的代谢率是可行的，进一步证明了这一柔性器件的通用性。
Jinsoo Kim*, GiukLee*, Roman Heimgartner, Dheepak Arumukhom Revi, Nikos Karavas,Danielle Nathanson, Ignacio Galiana, Asa Eckert-Erdheim, Patrick Murphy, DavidPerry, Nicolas Menard, Dabin Kim Choe, Philippe Malcolm3, Conor J.Walsh. Reducing the metabolic rate of walking and running with aversatile, portable exosuit. Science. 2019DOI:10.1126/science.aav7536https://science.sciencemag.org/content/365/6454/668
上海交通大学韩礼元和杨旭东团队报道了一种解决方案处理策略，以稳定基于钙钛矿的异质结构。在具有富Pb表面的FAxMA1-xPb1+ yI3膜和氯化氧化石墨烯层之间形成强Pb-Cl和Pb-O键。构建的异质结构可以选择性地提取光生电荷载体并阻止软钙钛矿中分解组分的损失，从而减少对有机电荷传输半导体的损害。在AM1.5G太阳光下。在60℃下1000小时的最大功率点下测试后，活性面积为1.02 cm2的钙钛矿太阳能电池保持其初始效率的90％为（初始值为21％）。
Stabilizingheterostructures of soft perovskite semiconductorshttps://science.sciencemag.org/content/365/6454/687
在魔角扭曲的双层石墨烯（TBG）中，当相对旋转角度接近1°，所得到的扁平超晶格会极大地增强电子-电子相互作用。在单粒子图像中，由于自旋和谷对称性，平带呈四倍简并。然而，近期研究结果已经证明，魔角石墨烯在价带填充率为1/2或导带填充率为1/4时表现出高电阻状态，但是，当导带或价带填充率为1/2左右时，魔角石墨烯可以变成超导，理论计算提出这是由于相互作用能够提升自旋和谷退化的磁性有序性。2019年8月9日，美国斯坦福大学David Goldhaber-Gordon团队通过明确的实验证据证明，在魔角石墨烯中，导带填充率为3/4附近时表现出特殊铁磁性。研究人员观测到巨大的铁磁弛豫，并伴有巨大的反常霍尔效应（10.4kΩ），同时发现了手性边界态的存在。值得注意的是，通过施加一个小的直流电，就能使魔角石墨烯的磁化方向发生反转。
Aaron L.Sharpe, Eli J. Fox, Arthur W. Barnard, Joe Finney, Kenji Watanabe, TakashiTaniguchi, M. A. Kastner, David Goldhaber-Gordon, Emergent ferromagnetism nearthree-quarters filling in twisted bilayer graphene, Science, 2019.
DOI: 10.1126/science.aaw3780https://science.sciencemag.org/content/365/6453/605?rss=16. 超高能量密度无铅介电薄膜的多晶纳米设计丨Science
超高功率密度介质电容器是电力电子系统中的基本储能元件。然而，其发展过程中面临的一个长期挑战就是提高它们的能量密度。在本文中，清华大学的林元华教授与南策文院士团队用多晶纳米域设计策略设计了具有超高能量密度的无铅介电薄膜。他们在相场模拟的指导下，构思并合成了无铅的BiFeO3-BaTiO3-SrTiO3固溶膜，以实现嵌入立方矩阵中的菱形和四方纳米域的共存。该薄膜在保持高极化的同时获得了最小的磁滞回线，并获得了112J/cm3的高能量密度，高能量效率约为80%。这种方法对于设计高性能介电材料和其他受益于纳米结构操作的功能材料提供了借鉴意义。
Hao Pan, Yuanhua Lin,Cewen Nan et al, Ultrahigh–energydensity lead-free dielectric films via polymorphic nanodomain design, Science,2019
DOI:10.1126/science.aaw8109https://science.sciencemag.org/content/365/6453/578?rss=17. 18.4%效率,CsPbI3基钙钛矿太阳能电池丨Science
尽管β-CsPbI3具有有利于在串联太阳能电池中应用的带隙，但实验上沉积和稳定β-CsPbI3仍然是一个挑战。赵一新、MichaelGrätzel, M. Ibrahim Dar和戚亚冰团队获得了高结晶度的β-CsPbI3薄膜，具有更广泛的光谱响应和增强的相稳定性。基于同步加速器的X射线散射揭示了高度取向的β-CsPbI3晶粒的存在，并且敏感的元素分析-包括电感耦合等离子体质谱法和飞行时间二次离子质谱法 - 证实了它们的全无机组成。通过用碘化胆碱表面处理进一步减轻了钙钛矿层中裂缝和空洞的影响，这增加了电荷载流子寿命并改善了β-CsPbI3吸收层和载流子选择性接触之间的能级对准。由处理过的材料制成的钙钛矿太阳能电池具有高度可重复性和稳定的效率，在45±5℃的环境条件下达到18.4％。
Thermodynamicallystabilized β-CsPbI3–based perovskite solar cells withefficiencies >18%
https://science.sciencemag.org/content/365/6453/591
8. 基于电容摩擦生电技术的经皮超声能量采集丨Science
当前植入式医疗系统所面临的一个主要挑战就是寻找可靠的电力来源。在本文中，韩国成均馆大学的Ronan Hinchet 等演示了一种薄的植入式振动摩擦电发生器，这种电发生器能够有效地收集能量从而利用超声波通过皮肤和研究人员利用这种方法成功地在水中以每秒166微库仑的速度给锂离子电池充电。而在猪得生物组织中，超声能量传递产生的电压和电流分别达到2.4V和156uA。这些发现表明，电容式摩擦电驻极体是第一种能够与压电竞争的技术，它能够在体内采集超声波并为医疗植入物提供动力。
Ronan Hinchet et al,Transcutaneous ultrasound energy harvesting using capacitive triboelectrictechnology, Science, 2019
DOI:10.1126/science.aan3997https://science.sciencemag.org/content/365/6452/491?rss=19. n型Mg3Bi2基材料的高热电冷却性能丨Science
热电材料具有大的珀尔帖效应(Peltier effect)，使其对固态冷却应用具有吸引力。几十年来，碲化铋（Bi2Te3）基合金一直是最先进的室温材料。然而，由于需要大量昂贵的碲，成本部分地限制了热电冷却装置的更广泛使用。任志锋和陈刚团队报道了基于n型镁铋（Mg3Bi2）的材料，其品质因数（ZT）在350 K时为~0.9，与商业碲化铋（Bi2Te3-xSex）相当，但便宜得多。由该材料和p型碲化铋（Bi0.5Sb1.5Te3）制成的冷却装置在350 K的热侧温度下产生了大约91 K的温差。n型Mg3Bi2基材料有望用于热电冷却应用。
High thermoelectriccooling performance of n-type Mg3Bi2-based materials, Science, 2019
DOI:10.1126/science.aax7792.https://science.sciencemag.org/content/365/6452/49510. 稳定！！！铅氧化物稳定钙钛矿电池丨Science
黄劲松团队通过将钙钛矿与硫酸盐或磷酸盐离子反应，将卤化铅钙钛矿表面转化为水不溶性铅（II）氧盐，可以有效地稳定钙钛矿表面和体相材料。这些封端铅氧化物薄层通过形成强化学键来增强钙钛矿薄膜的耐水性。宽带隙铅氧化物层还通过钝化未对称的表面引线中心（其是缺陷成核位点）来降低钙钛矿表面上的缺陷密度。铅氧化物层的形成增加了载流子复合寿命并将太阳能电池的效率提高到21.1％。在AM 1.5G照射下，铅氧化物层稳定的封装器件在65℃稳定输出1200小时，保持其初始效率的96.8％。
Stabilizing halideperovskite surfaces for solar cell operation with wide-bandgap lead oxysalts,Science，2019
DOI:10.1126/science.aax3294.https://science.sciencemag.org/content/365/6452/473
11. 相变存储材料获得新进展！
当今世界，人工智能和大数据对数据的搜集、存储以及计算的需要越来越迫切，开发更有效的新型计算设备刻不容缓。基于相变随机存取存储器（PCRAM）的神经启发设备就是这样一种极具前景的新方向，可以将记忆单元中的存储与计算功能相统一，打破冯·诺伊曼屏障。问题在于，目前的PCRAM器件具有相当大的噪声和电阻漂移，从而极大地削弱器件的精度和一致性。有鉴于此，深圳大学饶峰、西安交通大学张伟以及约翰霍普金斯大学Evan Ma等人设计了一个相变异质结构（PCH），可以实现超低的噪音和电阻漂移。这种相变异质结由交替堆叠的相变和限制纳米层组成，可以实现迭代的RESET和累积的SET操作，以应用于高性能神经启发计算。这种PCH架构作为固有材料，无需复杂的制造工艺，也不会大幅增加制造成本，适合工业生产。KeyuanDing et al. Phase-change heterostructure enables ultralow noise and drift formemory operation. Science 2019.https://science.sciencemag.org/content/early/2019/08/21/science.aay0291
12. 十八个碳原子连成环丨Science
近日，来自IBM和牛津大学的研究团队首次成功合成了一种单纯由18个碳原子组成的环状分子C18，碳环由交替的单键和三键构成。牛津大学的研究团队使用标准的“湿”化学法，首先合成了包含四个碳原子的方形分子，其中氧原子附着在正方形上。然后，该团队将样品送到瑞士苏黎世的IBM实验室，研究人员将含氧的碳分子放在高真空室内的氯化钠层上，通过原子力显微镜（也可以作为扫描调谐显微镜）用电流操纵环以去除含氧部分。经过多次反复试验，最终通过显微照片扫描确认可以合成纯C18环状结构。Gawel指出，这种单键和三键的交替键颇具特色，它们使得C18环具有半导体的特性。结果表明，长而直的碳链也可能是半导体，这为未来分子级晶体管的实现奠定了基础。
Katharina Kaiser et al. An sp-hybridizedmolecular carbon allotrope, cyclo[18]carbon. Science 2019.
https://science.sciencemag.org/content/early/2019/08/14/science.aay1914
电子技术正在接近一个重大的范式转变，因为硅晶体管结构不再能够产生历史的能效效益，从而推动了对超硅纳米技术的研究。特别地，基于碳纳米管场效应晶体管（CNFET）的数字电路具有显著的能量效率优势，但是不能完美地控制碳纳米管中的固有纳米级缺陷和可变性阻碍了其应用于大规模的集成系统。麻省理工学院Max M. Shulaker课题组克服了这些挑战，展示了完全由CNFET构建的超硅微处理器。该16位微处理器基于RISC-V指令集，在16位数据和地址上运行标准32位指令，包含14,000多个互补金属氧化物半导体CNFET，采用行业标准设计进行设计和制造流程和流程。提出了一种碳纳米管的制造方法，这是一套组合处理和设计技术，用于克服整个晶圆基板上宏观尺度的纳米级缺陷。这项工作通过实验验证了实现超硅电子系统的有希望的途径。
Modern microprocessorbuilt from complementary carbon nanotube transistors
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1493-814. 从钙钛矿中来！具有超导性的无限层镍酸盐丨Nature
在(La,Ba)2CuO4中发现非常规超导性促使研究具有相似晶体和电子结构的化合物，目的是寻找额外的超导体并理解氧化铜超导性的起源。等结构实例包括块状超导Sr2RuO4和表面电子掺杂的Sr2IrO4，其表现出与超导间隙一致的光谱特征，尽管尚未观察到零电阻状态。这种方法还导致了对镍化合物的理论研究，以及设计用于超导性的薄膜异质结构。一种LaAlO3 /LaNiO3超晶格结构，其最近被提出用于产生具有单独占据的人工层状镍酸盐异质结构。在先前的相关实验中观察到的超导性的缺失至少部分地归因于例如轨道的不完全极化。美国SLAC国家加速器实验室Harold Y. Hwang和Danfeng Li团队报道了在无限层镍酸盐中的超导电性的观察，该无限层镍酸盐与无限层铜氧化物同构。采用软化学拓扑还原，通过还原钙钛矿前驱体相合成NdNiO2和Nd0.8Sr0.2NiO2单晶薄膜。尽管NdNiO2在低温下表现出电阻上升，但电阻率，临界电流密度和Nd0.8Sr0.2NiO2的磁场响应的测量表明超导转变温度为约9至15 K。因为这种化合物是一系列还原层状镍酸盐晶体结构的成员，这些结果表明一类镍氧化物超导体可能类似于氧化铜和pnictides。
Superconductivity inan infinite-layer nickelate
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1496-515. 由阴离子交换驱动的聚合物半导体的有效分子掺杂丨Nature
在聚合物半导体中，化学掺杂的效率可以实现的电荷载流子密度，这主要由π-共轭聚合物和掺杂剂物质之间的电化学氧化还原电位决定。因此，将一个的电子亲和力与另一个的电离势匹配可以允许有效掺杂。东京大学Shun Watanabe描述了一个不同的过程，称为阴离子交换。该过程由离子液体溶剂介导，常规小p型掺杂剂阴离子与由离子液体提供的第二阴离子的有效瞬时交换。将优化的离子盐（离子液体溶剂）引入常规二元供体-受体系统可以克服Marcus理论描述的氧化还原电位限制，并允许阴离子交换效率接近100％。可以实现每单体单元几乎一次电荷的掺杂水平。这种增加掺杂水平，增加稳定性和优异传输性能的证明表明，阴离子交换掺杂可以使用几乎无限的离子盐选择，可以成为实现先进分子电子学的有力工具。
Efficient moleculardoping of polymeric semiconductors driven by anion exchange
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1504-9 16. 氧化铜结中激发噪声揭示的赝能隙电子对丨Nature
为了了解铜氧化物中高温超导性的过程中，争论的焦点是赝能隙：在体积临界温度以上的“正常”状态下，在费米表面的一部分上打开的部分能隙。赝能隙的产生归因于前体超导性、预成形对的存在以及电荷密度波等相互竞争的阶数。直接测定载流子电荷与温度和偏压的函数关系，有助于解决这些备选方案中的问题。莱斯大学的DouglasNatelson教授报告了使用原子层逐层分子束外延在几个掺杂水平上制造的高质量La2−xSrxCuO4/La2CuO4/La2−xSrxCuO4（LSCO/LCO/LSCO）异质结构中隧道电流的散粒噪声测量。这些数据描绘了偏压-温度空间中三个不同的区域。在超导间隙区之外，散粒噪声与单个电荷载流子的独立隧道效应在数量上是一致的。在超导间隙的深处，粒子噪声大大增强，使人想起多次安德列夫反射。在临界温度以上，并且扩展到比超导间隙大得多的偏压，存在一个很大的区域，其中噪声大大超过了单电荷隧道的理论预期，表明电荷载流子对。这些电荷载流子对可以在温度和偏压的赝能隙区深处被探测到。这些电荷载流子对的存在限制了赝隙和破缺对称态的电流模型，而相位涨落限制了超导性的范围。
Zhou, P.; Chen, L.; Liu, Y.;Sochnikov, I.; Bollinger, A. T.; Han, M.-G.; Zhu, Y.; He, X.; Bozović, I.; Natelson, D.,Electron pairing in the pseudogap state revealed by shot noise in copper oxidejunctions. Nature 2019, 572 (7770), 493-496.
DOI:10.1038/s41586-019-1486-7https://www.nature.com/articles/s41586-019-1486-717. CaSiO3钙钛矿的地震速度可以解释地球下地幔中的LLSVPs丨Nature
地震学记录了整个下地幔中各种异质性的存在，但这些信号的起源 - 无论是热还是化学 - 仍然不确定，因此它们对深地球性质的大部分信息都是模糊的。准确解释观测到的地震速度需要了解地球上所有可能的矿物成分的地震属性。硅酸钙（CaSiO3）钙钛矿被认为是整个下地幔中第三丰富的矿物质。近日，伦敦大学学院A. R. Thomson研究团队同时测量CaSiO3钙钛矿样品的晶体结构和剪切波和压缩波速度，并直接限制该材料的绝热体积和剪切模量。研究人员观察到钛在CaSiO3钙钛矿中的掺入在较高温度下稳定了四方结构，并且材料的剪切模量显着低于计算或热力学数据集所预测的。结合文献资料并推断，该研究结果表明俯冲洋壳将在整个下地幔中作为低地震速度异常可见。此外，研究还表明大的低剪切速度省（LLSVPs）与再生海洋地壳的中度富集是一致的，并且中地幔不连续性可以通过含钛的CaSiO3钙钛矿中的四方 - 立方相变来解释。
Thomson, A. R. etal. Seismic velocities of CaSiO3 perovskite can explain LLSVPs inEarth’s lower mantle. Nature 2019.
DOI:10.1038/s41586-019-1483-xhttps://www.nature.com/articles/s41586-019-1483-x18. 石墨烯纳米结构的振动位置与动量的映射丨Nature
原子振动波声子的传播决定了材料的热学、力学、光电子输运等重要特性。因此，对声子色散（即振动能量对动量的依赖性）的了解是理解和优化材料行为与性质的重要手段分。然而，由于振动光谱学的实验局限性，在过去的十年间对二维材料（如石墨烯）的独立单层的声子色散及其局部变化一直进展缓慢。尽管电子能量损失谱（EELS）在最近已经被证明可以探测局部振动电荷响应，但受限于其聚焦束的几何结构，这种研究仍然受到动量空间积分的限制；同时材料的极性对其使用也造成了一定局限，如氮化硼存在由强偶极子矩引起的巨大信号。另一方面，通过非弹性X射线（中子）散射光谱或EELS在反射中对石墨烯进行的测量则没有任何空间分辨率。在本文中，日本国家先进工业科技研究所的Kazu Suenaga等通过映射大动量转移的不同振动模式将确定声子色散到一个独立的单层石墨烯上。他们用密度泛函微扰理论精确地重复和解释了实验所测得的散射强度。此外，使用石墨烯纳米带结构对选定的动量分辨振动模式进行纳米尺度映射能够在空间上分离体积、边缘和表面等多种不同振动模式。该结果证明了在纳米尺度上研究二维单层材料的局部振动模式的可行性。
Ryosuke Senga, KazuSuenaga et al, Position and momentum mapping of vibrations in graphenenanostructures, Nature, 2019
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1477-819. 魔角扭转双层石墨烯多体关联中的光谱信号 丨Nature
魔角扭转双层石墨烯（MATBG）中超导态和绝缘态的发现激发了人们对于理解这种材料中的电子相互作用的兴趣。魔角扭转双层石墨烯中的元素掺杂与其传输性质之间的关系和高温氧化铜及其他非常规超导体的输运性质类似，这说明MATBG可能是一个具有高度相互作用的系统。然而，到目前为止人们尚未发现MATBG中强多体关联相互作用存在的实验证据。在本文中，美国普林斯顿大学的Ali Yazdani等利用扫描隧道显微镜获得的高分辨光谱测量手段得到了与载流子密度相关的实验证据。MATBG在包括能够产生超导态的很宽的掺杂范围内存在着电子-电子相互作用因而能够表现出不同寻常的光谱特征。研究人员发现这种方法测得的MATBG中的电子相互作用模型无法用平均场方法来解释。在此之前，平均场方法在其他相关超导体（如氧化铜）中也应用失败从而驱动了有关高相关性哈伯德模型的研究。在这里，作者采用MATBG电子态近局域性质驱动的哈伯德模型簇计算得到了与实验观察到的相似的光谱特征。该研究结果表明多体相关特性对于理解MATBG的性质十分关键。
Yonglong Xie, AliYazdani et al, Spectroscopic signatures of many-body correlations inmagic-angle twisted bilayer grapheme, Nature, 2019
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1422-x
20. 水滴锂穿！全面解密锂金属失效疑题丨Nature
经过半个世纪的发展，锂金属负极的库伦效率已得到大幅度提高，锂枝晶的生长得到有效抑制，然而距离达到安全商用的标准仍可望而不可及。其重要原因之一在于研究者们对死锂的成分，性质，和形成原因知之甚少。而当前最先进的表征手段仍然无法解释死锂的成分和形成的原因。
有鉴于此，加州大学圣地亚哥分校（UC San Diego）的Shirley Meng教授团队开发了一种精确定量死锂的表征方法，用于测量形成固态电解质界面（SEI）消耗的锂离子的量 (Li+) 和未发生电化学反应的金属锂的量(Li0) 。基于这个方法，他们深入研究了在八种常见电解液中生成的死锂，揭示了造成锂金属容量衰减的主要原因是在电池循环过程中大量未发生电化学反应的金属锂的堆积。通过冷冻电子显微镜技术进一步观察在不同电解液中形成的死锂的微米和纳米尺度的形貌，他们发现电化学沉积的锂金属的微观形貌和“结构连续性”是影响死锂生成的决定性因素。理想情况下，电化学沉积的锂金属应该呈柱状结构，使金属态的锂在放电过程中始终保持与电子导电网络的紧密连接，最大程度减少金属态死锂的生成，从而减少容量衰减，提高循环效率。
Chengcheng Fang, Jinxing Li, Ying Shirley Meng et al. Quantifying inactive lithium in lithium metal batteries. Nature, 2019, 572, 511–515.
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1481-z
21. 不走寻常路，液体透镜和诊断试剂盒或将迎来变革！丨Nature
数字微流控是一种利用电信号操纵液滴在基底上的行为，被广泛应用于光学、热学、电学以及生物医药等领域，并在液体透镜和诊断试剂盒领域实现了商业化。这种电驱动主要是通过电润湿实现，在电压的作用下，液滴吸附在导电基底上并发生运动。电润湿通过在液体和固体之间施加电压，来改变液体和固体之间的表面张力。为了实现强有力的电学驱动，导电基底上往往需要覆盖一层绝缘层，然后再覆盖一层疏水层。这样就不可避免地要增加驱动电压到100V左右，从而导致可靠性降低、静电、生物污垢等一系列困扰。
有鉴于此，加州大学洛杉矶分校Chang-Jin ‘CJ’ Kim等人提出了一种全新的电润湿机制，可以使驱动电压降低一个数量级，最低可达到2.5V左右。研究人员采用亲水的导电基底，不需要额外的覆盖层，利用电信号使液滴去湿润，而并非传统的湿润。在这种电去湿润机理中，液滴和基底之间的相互作用并不直接受电场控制，而是受场诱导的离子型表面活性剂的吸附和脱附驱动。在空气条件下，通过水在掺杂的硅表面的实验表明，这种驱动机理适用于所有基础的数字微流体操作，驱动电压仅仅需要±2.5 V左右，离子型表面活性剂为0.015倍的临界胶束浓度。除此之外，这套系统适用于大多数常规缓冲液和有机溶剂。
JiaLi, Chang-Jin ‘CJ’ Kim et al. Ionic-surfactant-mediated electro-dewetting fordigital microfluidics. Nature 2019, 572, 507-510.
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1491-x
