Sci. Adv.：通过多种固有分子相互作用的超结构介晶用于高度可逆的钠离子电池
自然界中的软结构，如超螺旋DNA和蛋白质，可以通过多种非共价分子相互作用组织成复杂的层次结构。确定能够促进长期层次结构的自然构建块的新类别仍然是一个难以实现的目标。
近日，四川大学吴昊教授，张云教授，郭俊凌教授报道了一种自下向上的层次化金属-酚醛介晶的合成，在不同长度尺度上以时空可控的方式进行自组装。
文章要点
1）研究人员用铋离子(Bi3+)自组装了一个小平面天然酚分子[鞣花酸（EA），一种在水果、蔬菜和树皮中发现的杂四环分子]，形成有序的四级结构的层次化金属-酚介晶。
2）小角X射线散射（SAXS）和计算热化学模型揭示了金属-酚介晶的时空层次自组装过程，在EA分子之间相对强烈的π-π相互作用的指导下，配位配合物（基元结构）扩展到超分子线（二级结构），形成不同的配合物。超分子线通过结合溶剂分子之间的偶极-偶极相互作用组装成纳米级细丝（三级结构），最后，细丝通过静电作用组装成高阶微尺度介晶（四级结构）。
3）这些金属-酚醛介晶可以在保持分级有序结构的同时，在形态上转变为Bi-C，这使得它们可以用作钠离子电池（SIBs）的高性能负极材料。实验结果显示，其在200 A g-1的超高倍率下提供72.5 mAh g-1的高容量，并且在5.0 A g-1的电流密度下在1000次循环中上保持了90%的容量。
4）研究人员通过原位透射电子显微镜(TEM)和原位X射线衍射(XRD)技术全面揭示了这种纳米复合材料的电化学储钠机制和结构演化过程，以及纳米复合材料在促进Na+离子扩散方面的结构优势。
天然多酚的这种层次化结构有望得到广泛的应用。
参考文献
Xiaoling Qiu, et al, Superstructured mesocrystals through multiple inherent molecular interactions for highly reversible sodium ion batteries, Sci. Adv. 2021
DOI: 10.1126/sciadv.abh3482
https://www.science.org/doi/epdf/10.1126/sciadv.abh3482
