1. Science：分级结构手性粒子中复杂性的产生

人工合成的胶体通常是光滑的，但自然界可以产生结构和形状复杂的微米级颗粒。复合生物材料和生物矿化颗粒的结构复杂性源于无机结构块在多尺度上的层次有序。尽管对复杂纳米组装体的经验观察非常丰富，但导致其几何复杂性的物理化学机制仍然令人费解，特别是对于非均匀尺寸的组分。

于此，美国密歇根大学Nicholas A. Kotov教授和巴西圣卡洛斯联邦大学André F. de Moura等人报道了具有半胱氨酸表面配体的多分散硫醇金纳米片的分级结构颗粒（HOP）的自组装。该文第一作者为上海交通大学与密歇根大学联合培养博士生江文峰。

本文要点：

1）通过改变半胱氨酸的手性分数和成核温度，控制了金-半胱氨酸纳米片的自组装成各种手性，层次结构化的胶体颗粒。有机阳离子产生静电排斥力，有利于纳米片的边缘组装，进而可能产生带有扭曲尖峰的表面。图论方法表明，这些具有扭曲的尖峰和其他形态特征的HOPs比其生物学对应物显示出更高的复杂性。

2）它们复杂的组织来自竞争性的手性依赖性组装限制，这些限制使得组装路径主要依赖于纳米颗粒的对称性，而不是大小。这些发现和HOP相图为一大类结构复杂、具有特殊手性和化学性质的胶体开辟了一条途径。

Jiang W, et al. Emergence of complexity in hierarchically organized chiral particles. Science. 2020;368(6491):642-8.

DOI: 10.1126/science.aaz7949

https://science.sciencemag.org/content/368/6491/642

2. Nature Commun.：配置局域原子结构以提高TMDs面内HER催化性能

MOS₂具有环境友好、成本低的特点，有望替代Pt用于电催化析氢反应(HER)。尽管通过与导电衬底形成异质结双层来提高电导率可以提高整体催化性能，但原始MoS₂的性能受到活性中心密度的限制。研究人员探索了各种方法来激发MoS₂基面上的惰性硫的活性以实现MoS₂的最大化利用率。例如，边缘位点工程，相变，非晶化以及面内掺杂/空位修饰。值得注意的是，通过引入原子缺陷（掺杂或空位）来改变局域构型是有效，因为与转变的1T′相和非晶态MoS₂相比，缺陷MoS₂表现出更好的稳定性。然而，由于面内Mo-S键断裂需要较大的能量，通过局部构型修饰来提高面内硫的活性与铂基催化剂相比仍有很大差距。因此，为了提高面内硫原子的本征活性，有必要了解硫原子的本征关联，探索新的方法来丰富稳定高效的局域构型。

有鉴于此，为了建立单层MoS₂的局域构型与电催化活性之间的关系，南洋理工大学范红金教授，莱斯大学楼俊教授，中科院上硅所刘建军研究员报道了通过DFT计算和实验研究，在MoS₂的面内畴中获得了一组稳定的局域构型，具有非贵重Ⅳ族单原子和团簇(Co，Fe，V和Cr)，并伴随着额外的硫空位。考虑到结合强度与局域构型电负性的相关性，局域构型的电子转移能力可以调节面内硫的活性。本文第一作者为范红金课题组周遥博士后。

文章要点：

1）DFT计算和实验表明，围绕着一个硫空位构型(即3Co_Mo−V_S)的特殊的三角形Co原子团簇对惰性硫中心的活化效果最好。相应地，HER活性明显增强(η₁₀：75 mV，Tafer：57 mV dec^-1)，具有MoS₂材料中最高的内在HER活性。

2）微电池HER测量表明，特定局部构型的含量与活性之间呈火山型关系，证实了3Co_Mo−V_S的最佳浓度。因此，通过对局部构型的合理设计，可以进一步活化面内硫位。

该研究结果为提高TMDs材料在酸性溶液中高效HER电催化性能提供一条有效途径。

Zhou, Y., Zhang, J., Song, E. et al. Enhanced performance of in-plane transition metal dichalcogenides monolayers by configuring local atomic structures. Nat Commun 11, 2253 (2020).

DOI：10.1038/s41467-020-16111-0

https://doi.org/10.1038/s41467-020-16111-0

3. Nature Commun.: 了解一下！钙钛矿神经树

大脑突触显示的天然树结构涉及能够分支的增强和抑制作用，对于生存和学习至关重要。由于需要拥有能够学习，记忆和电讯问的复杂能量格局，因此在合成物质中展现此类特征具有挑战性。近日，普渡大学Hai-Tian Zhang、Kaushik Roy、Shriram Ramanathan等人通过调制高速电脉冲下的质子分布，报道了在室温下强相关钙钛矿型镍酸盐中树状电导态的实现。

本文要点：

1）这代表了超自然树的物理实现，这是一种将数论应用于物理学中的旋转玻璃的概念，它激发了大约40年前的早期神经网络理论。

2）研究人员将树状记忆功能应用于尖峰神经网络，以展示高保真度的目标识别，并且将来可以为神经形态计算和人工智能打开新的方向。

Hai-Tian Zhang, et al. Perovskite neural trees. Nat. Commun. 2020.

DOI:10.1038/s41467-020-16105-y

https://www.nature.com/articles/s41467-020-16105-y

4. Chem. Rev.：化学计量学和传感器结合在监测和环境分析方面的新应用

多年来，广泛的化学计量学方法为环境条件的定量描述提供了一个平台。将化学计量学方法应用于环境数据使人们能够识别和描述某些环境驱动因素之间的相互关系。尽管化学计量学和传感器相结合，可以捕获环境科学领域的新发展和应用，但这些方法还没有被广泛使用。有鉴于此，昆士兰大学Daniel Cozzolino等人强调了使用化学计量学和传感器来识别环境参数中的隐藏趋势的优点，从而使环境状态得到有效的监测。

本文要点：

1）研究人员回顾了化学计量学与传感器结合应用于环境监测的成功案例，通过测量多个参数和应用多元统计从数据中得出更好、更有依据的结论。通过文献回顾，几个与化学计量学的应用以及与这些方法结合相关的问题是显而易见的：使用化学计量学作为一种统计方法已经被应用，但只是为了产生主成分分析或偏最小二乘法回归，而没有考虑使用这些方法的主要问题、优点和缺点。

2）在许多这类应用中，只有很少的样本被用来建立所谓的模型，因为在大多数修订的论文中都观察到缺乏关于重复次数和样本来源的信息。这些是开发良好模型的关键方面，随后可以将其用于更好地解释环境系统，而不用作单个数据源。然而大多数报道的研究都基于交叉验证的使用，其中没有使用独立的验证集来验证应用的鲁棒性。

3）研究人员认为化学计量学和传感器的结合和实施依赖于收集数据以产生新知识。这些技术和相关分析仪器的结合为更好地理解环境系统的不同特征提供了一个平台，利用化学计量学可以很容易地理解其中的一些特征。

最后研究人员还对环境传感的当前趋势和未来进行了深入分析，强调了化学计量学可用于增强对环境的监测能力。这种加强的监测环境条件和预测趋势的能力将提高政府和研究机构制定环境政策和分析程序的能力。

James Chapman, et al. Combining Chemometrics and Sensors: Toward New Applications in Monitoring and Environmental Analysis. Chem. Rev. 2020.

DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00616.

https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00616

5. Chem：用于二氧化碳自动催化转化为甲醇的仿生多组分串联催化体系

甲醇是一种很有前途的可再生燃料，可用于目前各种液体燃料基础设施。同时，可以通过二氧化碳加氢来生产甲醇，减少温室气体排放，并在这个过程中储存氢气。然而，目前工业上关于该加氢反应需要更高的温度和压力，并且会产生大量不需要的副产物。大自然可利用多组分催化剂系统将简单、丰富的起始物质转化为生命所必需的复杂分子。相反，由于很难复制生物学用于活性部位分离和底物运输的复杂的超分子组装体，合成化学转化很少采用这种策略。

近日，美国波士顿学院Jeffery A. Byers，Chia-Kuang Tsung报道了通过仿生串联多组分催化体系，可以实现在低温下有效地将二氧化碳有效地氢化为甲醇。研究人员通过将至少一种参与串联工艺的催化剂封装在金属有机骨架的纳米多孔材料中，由此解决了催化剂不相容性问题，从而实现了卓越的催化性能。而且，从长远来看，该方法可以应用于其他串联催化过程，从而更有效地获得替代燃料，日用化学品和有价值的医药产品。

文章要点：

1）该多组分串联催化体系可将CO2有效氢化为甲醇。

2）通过金属有机骨架中的催化剂螯合可实现自动催化功能。

3）通过包封多种催化剂实现了催化剂可回收再利用和再生产。

Thomas M. Rayder, et al, A Bioinspired Multicomponent Catalytic System for Converting Carbon Dioxide into Methanol Autocatalytically, Chem, 2020

DOI：10.1016/j.chempr.2020.04.008

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929420301765

6. Nano Lett.：基于1D/3D结构钙钛矿太阳能电池

常用的含甲脒（FA）的钙钛矿太阳能电池（PSC）表现出严重的相不稳定问题，从而限制了其商业应用。北京理工大学的陈棋和麦克马斯特大学Gu Xu等人通过使用碘化吡咯烷盐（PyI）处理FA_0.9Cs_0.1Pb(I_0.92Br_0.08)₃钙钛矿表面，可以改善PSC的相稳定性和效率。

本文要点：

1）研究发现，从而得到一维钙钛矿结构（PyPbI₃），堆积在原始3D钙钛矿上。通过采用原位XRD测量，揭示了在形成1D/3D结构后，依赖于温度的相变激活势垒得到了增强，从而使转变时间延长了30-40倍。通过第一性原理计算，发现一维PyPbI₃堆叠之后，两相之间的热力学能量差从-0.16 eV减小到-0.04 eV，从而改善了其稳定性。

2）此外，基于1D/3D双层PSC的功率转换效率提高了19.62％，而对照组仅为18.21％。这种1D/3D双层结构可用于PSC中以增强其相稳定性和光伏性能。

Alex Fan et al. Promoting Thermodynamic and Kinetic Stabilities of FA-based Perovskite by an in Situ Bilayer Structure, Nano Lett. 2020.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c00988.

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c00988

7. Angew: 自发诱导形成的高效全固态锂/电解质界面

石榴石型固态电解质具有高离子电导率和宽的电化学窗口，有望用于安全且高能量密度的锂金属电池。然而，该电解质还须面对界面处的大电阻和枝晶形成的严峻挑战，因此，尽管具有精细的界面设计，当前的石榴石电解质在性能上无法与液体电解质相媲美。为了应对这一挑战，美国耶鲁大学王海梁教授等人利用Zn(NO₃)₂与锂之间的高化学反应性在锂金属与Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂（LLZTO）电解质之间建立固态界面。

本文要点：

1） 开发了一种高效的固态Li/LLZTO界面，可实现在液态电解质中锂金属负极相当的高电化学性能。

2） 这种独特的ZNR界面源自Zn（NO₃）₂与Li之间的能量反应，可以牢固地键合锂和LLZTO电解质，从而实现Li⁺的快速迁移，并且可以防止锂枝晶形成或副反应的发生。

3） 全固态Li||Li电池可以在4 mA/cm²-8 mAh/cm²的非常苛刻的电流容量条件下工作。可以实现数千小时的连续循环，库仑效率> 99.5％，而不会形成枝晶或与电解质发生副反应。

Yiren Zhong, et al., Highly Efficient All‐Solid‐State Lithium/Electrolyte Interface Induced by an Energetic Reaction, Angew. Chem. 2020

DOI: 10.1002/ange.202004477 or 10.1002/anie.202004477

https://doi.org/10.1002/ange.202004477

8. EES：低成本的预金属化策略可实现高功率和长寿命的金属离子电容器

金属离子电容器（MIC）是应对当前能量存储问题至关重要的补充替代方案，它能将电池具有的高能量密度与超级电容器具有的高功率/长循环寿命结合在一起。实现该技术的主要障碍是预金属化和石墨电极的更换，这是以消耗能量为代价来获取能量。为了应对这一挑战，西班牙替代能源合作研究中心Jon Ajuria等人提出了一种易于放大的方法：将活性炭与高效且工业上兼容的低成本双金属方盐结合起来，可以将其用作预金属化的金属来源。

本文要点：

1） 提出了高度不可逆，空气稳定，安全，易于放大和低成本的不同双金属方酸（M₂C₄O₄，M=Li，Na或K）的合成和使用策略。

2） 方酸在正极与橄榄核衍生的AC混合，氧化后释放出金属离子（Li⁺，Na⁺或K⁺），这些离子能掺入负极的晶体结构中以减少不可逆性，从而为电解质补充离子。

3） 成功制造出具有高能量，高功率密度的锂离子电容器（LIC）袋式电池原型，在48 000次循环后电容保持率超过84％，这一突破可能会加速低成本LIC的研发和制造。

María Arnaiz, et al., A transversal low-cost pre-metallation strategy enabling ultrafast and stable metal ion capacitor technologies, Energy Environ. Sci., 2020

DOI: 10.1039/D0EE00351D

https://doi.org/10.1039/D0EE00351D

9. AEM: 钙钛矿光致发光的表征，我们需要注意什么？

光致发光光谱学是通常用于半导体材料并且尤其是卤化钙钛矿太阳能电池材料的广泛应用的表征技术。 它可以提供有关重组动力学和过程以及自由电荷载流子在单个半导体层，具有传输层的叠层以及完整的太阳能电池中的内部电化学势的直接信息。 近日，于利希研究中心Thomas Kirchartz、Thomas Unold等人概述了特定卤化物钙钛矿成分的理论和应用，阐明了在这些材料中进行光致发光分析时应考虑的变量。

本文要点：

1）对光致发光的正确评估和解释需要考虑适当的激发条件。

2）对相当复杂的理论进行适当的校正和校准，包括辐射复合，非辐射复合，界面复合，电荷转移和光子循环。

Thomas Kirchartz, et al. Photoluminescence‐Based Characterization of Halide Perovskites for Photovoltaics. AEM 2020.

DOI:10.1002/aenm.201904134

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201904134