电子扩散长度与发光层厚度匹配提升电化学发光效率:MOF、PHI 与氮化碳体系验证
以阻抗推导的 Ln/d 作为固态电化学发光体系体相电子传输的动力学匹配描述符,并从时间分辨 ECL 演化曲线斜率确定高效发光的 Ln/d 经验区间为 0.9–1.2。该策略在 MOF、PHI 及可调能带氮化碳等不同 ECL 体系中得到实验验证,最优 Ln/d 区间同时改善电子传输与传质,使氮化碳取得创纪录的阴极 ECL 效率,并实现检测范围与检出限俱佳的四环素可视化传感器。
以阻抗推导的 Ln/d 作为固态电化学发光体系体相电子传输的动力学匹配描述符,并从时间分辨 ECL 演化曲线斜率确定高效发光的 Ln/d 经验区间为 0.9–1.2。该策略在 MOF、PHI 及可调能带氮化碳等不同 ECL 体系中得到实验验证,最优 Ln/d 区间同时改善电子传输与传质,使氮化碳取得创纪录的阴极 ECL 效率,并实现检测范围与检出限俱佳的四环素可视化传感器。
银二级烷基硫醇盐一维金属–有机硫属化合物(MOChas)在 67 至 184 °C 出现可逆固–液相变,所用配体包括 2-丙硫醇、2-丁硫醇、2-戊硫醇、3-己硫醇和 4-庚硫醇。smSFX 表征显示其为一维线状晶体基元,具绿黄色光致发光且熔化后消失;低熔点归因于二级烷基硫醇配体的构象柔性,固态 (Ag-SR)∞ 共价网络向熔态 (Ag-SR)x 寡分子转变则提高熔化焓。
该综述从耦合设计视角系统评估了硅负极工程、电解质兼容性优化与界面稳定化策略,重点分析了硅/电解质界面的化学-机械耦合降解。通过将不同硅架构与特定电解质体系进行系统兼容性映射,揭示了最有前景的材料组合及其设计原则,并讨论了堆叠压力管理、可规模化加工与预锂化等制造挑战。
这篇综述提出以“状态”为中心的框架,把 OMIEC 的电化学操作视为多维、依赖历史的状态轨迹的写入、观测、重构与设计。作者引入问题特异的最小充分状态基以区分本质与冗余坐标,并将光学、电学、离子特异性、重量、结构、力学与时间读出视为选择性投影,其互补性决定状态可观测性与隐藏态重构。
通过设计专用对流窗口激活内部自生对流,太阳能界面蒸发器的蒸发速率达4.93 kg m⁻² h⁻¹,高于常规设计的2.9 kg m⁻² h⁻¹,能量效率为89.6%(计入环境热增益与对流热增益)。该体系建立了耦合水传输、蒸汽生成、蒸汽扩散与热管理的液-液-汽传输动力学框架,并借助孔结构调控优化水传输、降低热损失。户外实验表明,优化阵列系统产水速率约1.95 kg m⁻² h⁻¹,且未检测到污染。
以1-吡喃硼酸(PyBA)作为分子导向剂调控Gd@C82在宽带隙钙钛矿/C60界面的吸附构型,硼酸基团锚定钙钛矿表面并钝化欠配位Pb相关缺陷,芘骨架与Gd@C82笼体结合稳定有利构型。优化后宽带隙电池效率达20.23%,全钙钛矿叠层器件效率28.44%;改性宽带隙器件在最大功率点跟踪1451 h和湿热1563 h后仍保持初始效率90%以上,叠层器件运行531 h后保持80%以上。
研究以 Mn 基普鲁士蓝类似物为对象,用机器学习原子间势结合同步辐射 EXAFS 解析高熵材料中 J-T 畸变被抑制的微观机制。EXAFS 谱未出现典型的 J-T Mn–N 键长分裂,而是更宽的 Mn–N 键长分布;计算显示 [MnN6] 八面体沿 x、y、z 轴的畸变随机取向,在宏观尺度上相互抵消。
推荐理由:用机器学习原子间势结合 EXAFS 解释高熵普鲁士蓝中 J-T 畸变如何在宏观尺度相互抵消,方法可迁移到其他无序电极材料。
在 Ag(111) 表面利用原位生成的三自由基三苯基三嗪分子,可控构建出具有短程有序、长程无序特征的非平衡超分子玻璃(SMG)。亲电三嗪核心在自由基位点富集电荷密度并增强分子—基底界面耦合,热激活后体系经历包含热力学上坡转变的四相非单调演化,被动力学捕获于亚稳态玻璃态而非直接弛豫至全局热力学最小值。该工作提出主链调控的自由基动力学策略,用于可调无序二维超分子材料的理性制备。
研究将 Ni3(HITP)2 框架组装在 PTFE 上构建分子栅栏界面,把常温接触电催化中的甲烷转化从 C1 氧化导向选择性 C2 偶联,C2 产率 0.58 mmol g−1 h−1、选择性 82.4%。
推荐理由:原文给出 Ni3(HITP)2@PTFE 界面在常温下把甲烷转化从 C1 氧化导向 C2 偶联的产率与选择性数据,可据此判断该界面设计的作用边界。
研究者在 SAM/钙钛矿埋底界面引入 3-(9H-咔唑-9-基)丙-1-铵碘化物(CzPA)作为分子桥,咔唑单元与 SAM 形成 π–π 相互作用以在极性溶剂中保持单分子层,末端铵基与含碘前驱体作用调控界面成核,碘离子则钝化埋底界面的碘空位。
推荐理由:原文给出分子桥 CzPA 在 SAM/钙钛矿埋底界面的作用机理与 1 cm² 叠层器件 33.4% 的效率数据,可供判断界面修饰路线的可行性。
这篇综述系统梳理了铁-铬液流电池(ICRFB)电极材料的研究进展,重点比较了机织与非织造纺织电极的特性与应用。文章归纳了调控表面化学、活性位点、电导率、孔结构与传质行为的多尺度改性策略,并总结了同步辐射方法与中子成像等先进表征技术在电极分析中的应用,为下一代液流电池电极设计提供依据。
硅负极因高理论容量和低锂化电位适用于硫化物全固态电池,但循环中硅的结构重构与体积变化、深度锂化 LiₓSi 对硫化物的强还原作用,共同引发界面相生长、活性锂损失、颗粒断裂、界面脱粘与接触损失。
半金属铁磁体 La0.67Sr0.33MnO3 薄膜上的手性分子层诱导出准垂直磁化构型,与常规铁磁体中磁化沿聚合物手性轴排列的行为不同。该准垂直取向源于热驱动的稳态,不同分子传输概率改变了畴壁能量景观。结果揭示了无净电流下 CISS 效应的作用机制,并为半金属薄膜自旋电子器件的磁化调控提供依据。
由 ZrO5F 八面体次级构筑单元与芘四膦酸酯连接体构建的微孔锆四膦酸酯框架 IEF-10,兼具永久可及微孔(等效 BET 比表面积约 430 m2·g–1)、可及膦酸基团(-PO3H)以及高达 450 °C 的热稳定性、>3 吨的机械稳定性和 pH 1–12 的化学稳定性。
晶格限域的 Ru 单原子通过缩短 Co–O 与 Ru–O 键长形成稳固 Ru–O–Co 桥,抑制 Co 溶解并优化电子结构,使 RuLCA-Co3O4 在 10 mA cm–2 下过电位仅 260 mV。加速耐久测试后其 Co 溶解量比表面配位的 RuSCA-Co3O4 低近 9 倍,AEMWE 体系中稳定运行超过 1000 h,降解速率低至 88.1 μV h–1。
综述将神经形态硬件中的时间噪声重新定位为可被利用的硬件原生资源,而非仅限可靠性的缺陷,并提出抑制、容忍、利用三类框架。低频噪声谱学被强调为识别涨落来源、谱特征与时间尺度的机制解析工具。噪声利用可将本征随机性转化为随机神经元与突触、熵产生、概率比特、贝叶斯推断与强化学习的基元。
研究团队设计四向连接子(4WJ)树状分子作为DNA可编程原子等价物(PAE)的核,与各向同性金纳米颗粒核PAE共组装,使组装方向性由4WJ而非颗粒形状决定。
推荐理由:作者用刚性四向连接子把DNA键合方向性与金纳米颗粒核几何解耦,读者可据此理解胶体晶体对称性的调控来源。
研究结合光物理表征与含时密度泛函理论计算,考察三种 TAPD 基 COF 在氧还原制 H2O2 中的光催化行为。三种材料的面内给体—受体电荷转移与激子解离行为相近,但电荷输运性质存在明显差异;计算显示电子倾向沿堆叠方向迁移,空穴则更多在 COF 平面内离域。层间耦合更强的 COF 更易形成层间电荷转移态,瞬态吸收测量观察到这一现象,使电子与空穴在相邻层间分离、降低复合损失,与光催化活性差异相符。
推荐理由:研究把层间电子耦合与光催化活性差异对应起来,为设计二维 COF 光催化剂提供了层间输运这一维度。
结合 NMR 与 DFT 计算表明,硫代亚胺酸酯在模型肽中的 trans/cis 近等量平衡及互变能垒对两侧氨基酸的位阻与立体化学基本不敏感,而增大 S 取代基位阻可产生最大的构象平衡移动,与 cis 异构体富集趋势一致。计算支持异构化经由氮再杂化的线性过渡态机制,而非绕 C═N 键直接旋转。这种序列独立性为硫代亚胺酸酯在肽合成与大环化中的动态构象应用提供了灵活性。
在 CuO 电极上向电解液添加 0.5 mM 十二烷基苯磺酸钠(SDBS),可将二甲胺与乙二醇共氧化制 DMF 的产率提升至 0.78 mmol h⁻¹ cm⁻²,是不加 SDBS 时的三倍以上。
在 WOx/TiO2/Pt 复合催化剂中构建纳米二极管,实现氢的单向迁移(Pt→TiO2→WOx)并抑制逆向路径。该结构将 WOx 与 Pt 分别分散于多孔 TiO2 纳米管外表面与内表面,TiO2–WOx 异质结的二极管特性同时阻碍质子与电子从 WOx 向 TiO2 转移。
环状(烷基)(氨基)卡宾(CAAC)配体可维持 Cu8(μ3-S)4 簇的溶液完整性与热稳定性,但无法阻止核介导的内部降解。电化学与质子化实验显示,该簇在化学应力下的结构边界由核心拓扑与 Cu–S 键不稳定性决定,而非局部金属–配体键合;DFT 分析表明 CAAC 通过显著的反式影响强化外围 Cu–S 键,三角锥形(μ3-S)基元仍易受质子诱导的键活化和氧化 S–S 偶联影响。
研究提出“框架挖掘”策略,在UiO-66中引入缺失Zr6节点的缺陷形成局部扩大空腔,原位组装Cu3分子簇得到Cu3@UiO-66-Exc。该材料在亚硝酸盐电还原中NH3法拉第效率达98.7%,产率19.21 mg cm−2 h−1,累计电解300 h性能稳定。DMPO-H自旋捕获、原位红外光谱与理论计算表明,限域的Cu3结构促进了活性氢生成及含氮中间体的连续加氢。
推荐理由:通过缺失Zr6节点的缺陷在UiO-66内造出局部空腔,为Cu3团簇的原位限域组装提供了一条可迁移的载体设计思路。
对 73 名受试者接种 Moderna mRNA-1273(三种配方)、Pfizer/BioNTech BNT162b2 或 RBD mRNA 疫苗(三个剂量)后的系列血样分析显示,mRNA 衰减速度以 mRNA-1273 最快、BNT162b2 居中、RBD 疫苗最慢,可电离脂质衰减顺序相同。
研究团队用主链 14C 标记的聚苯乙烯纳米塑料(PS-NPs,干态一次粒径约 80 nm)以 0.4 mg kg–1 day–1 剂量口服暴露蛋鸡,构建了全身体质量平衡分布图。
推荐理由:用主链 14C 标记的 PS 纳米塑料在蛋鸡体内做全身体质量平衡,给出各器官与蛋中的定量分布区间。
研究识别出胶原模拟肽C端一种含分子内CO···HN接触的β-转角样构象,它竞争性抑制三螺旋组装。在POG构架中,C端伯酰胺经涉及脯氨酸羰基的瞬态分子内接触促进该状态,削弱链间氢键并扰动末端聚脯氨酸II几何;N-甲基化或酯化可抑制β-转角形成,使稳定性最高提升7.5 °C,而GPO构架中同一端基反而强化链间氢键。
推荐理由:原文用DFT、NMR与晶体学数据把胶原三螺旋的构架依赖性稳定归因于C端β-转角竞争构象,为多肽端基设计提供了可迁移的结构依据。
这篇综述从状态变量可靠性角度讨论面向空间、航空航天、核与低温等极端环境的神经形态器件,指出辐射、温度极端和真空/低压会扰动缺陷生成、离子与电子输运、界面化学、开关路径和信号读出,从而改变模拟调制、塑性、记忆保持、阈值动态与读出稳定性。
该综述提出一个统一框架,将光热纳米材料工程、纳米尺度温度测量与热控制策略三个传统上相互脱节的方向整合起来,用于光热纳米反应器开发。文章系统分类并评估了现有温度传感与热调控技术,讨论其在纳米尺度光热应用中可靠运行的适配与集成方式,并指出理性设计可自主监测和调节自身热微环境的光热纳米反应器所需的基础科学与技术要求。
通过配位位点占据策略调控离域π共轭有机配体、d0 Mo6+中心与定域π共轭过氧配体三种SHG活性单元的几何排列与电子耦合,制得三种配位位点占据度递增的过氧钼酸盐配合物。
研究人员构建了 Eu 功能化的 Ce-MOF/CTF 异质界面,通过 Ce³⁺/Ce⁴⁺ 价态演化动态重构界面电荷转移网络,同步调控 Eu 中心发光、CTF 荧光与纳米酶催化输出,实现双模式 H₂O₂ 传感。该界面光学响应可集成到柔性静电纺丝膜与机器学习辅助视觉识别系统中,实现便携式双模式可视化传感。
研究报道了一种 Z 型 CuWO4/聚庚嗪酰亚胺异质结,其不对称 Cu2+/Cu+ 双位点用于 CO2 光催化还原制乙醇。CuWO4 中的位点选择性氧空位诱导生成结构相同但电荷不对称的相邻 Cu 位点,增强 CO2 活化并稳定相邻 *CO 中间体,促进 C─C 键形成;原子级键合的 O─W─N 异质界面实现定向 Z 型电荷转移,为 CuWO4 表面供给光生电子并稳定该双位点。
推荐理由:原文给出 Z 型异质结中不对称 Cu2+/Cu+ 双位点的构建思路与纯水中乙醇产率,可了解光催化 CO2 制多碳产物的界面设计路径。
在二维共轭有机框架中,通过邻近工程精确调控双原子 Co 位点的 Co–Co 间距并保持局域配位环境,诱导位点间电子耦合,形成高自旋与低自旋 Co 构型共存。该催化剂半波电位达 0.96 V(vs. RHE),优于空间分离对照样与商业 Pt/C,并可同时高效介导 O₂ 与 H₂O₂ 还原、抑制过氧化物分解。用于可充电锌–空气电池与过氧化物辅助铝–空气电池时性能提升。
球形表面胶体纳米晶堆积的相变研究中发现一种非常规固态区间,表现为疤痕涨落增强的快速动力学,该区间由疤痕的构象熵主导。这种熵效应对动力学的调控随体系尺寸呈非单调依赖,并在中等与大尺寸下产生此前实验和理论模型中均未出现的不同标度律。
在富水 AlCl3 溶液中,DMSO、DMA、DMF 通过氢键与 Al 配位水发生偶极–偶极作用,扭曲 [Al(H2O)6]3+ 溶剂化壳层,从而在不直接配位的情况下提高 Lewis 酸性 Al 中心的可及性,去屏蔽能力依次为 DMF < DMA < DMSO。
含手性嵌段的嵌段共聚物可自组装形成螺旋相(H*),三嵌段共聚物则形成交替 gyroid 相(GA),手性可控,经电子断层扫描证实。含聚乳酸的体系被用作代表,通过 ECD 追踪分子手性、C═O VCD 追踪构象手性、电子断层扫描表征相手性,C–O–C VCD 揭示链间手性相互作用。借助非共价手性诱导,将手性掺杂剂与无手性嵌段结合,可由无手性嵌段共聚物获得手性可控的 H*。
功能核酸(FNA,包括适配体与DNAzyme)在真实样本中常因核酸酶降解、基质效应和界面损失而失效,其稳定性须重新定义为在检测相关条件下保持折叠、结合、催化与信号生成的能力。
α-elastin 这一弹性蛋白来源的 IDP 在较宽离子强度范围内呈现两个不同的液−液相分离(LLPS)区间:低离子强度下 LLPS 被抑制,高离子强度下则被增强。低离子强度区间落在生物溶液常见范围内,高离子强度区间则超出生理条件。光散射表征显示,相边界对离子强度的敏感性源于净弱蛋白质−蛋白质相互作用与溶剂热力学(疏水水合)之间的耦合。
在 COK-47 系列中引入联苯二甲酸酯(biph)与联吡啶二甲酸酯(bipy)两种配体,365 nm 连续光照下 COK-47 biph 光催化活性最高,为 COK-47 bipy 的三倍;而 COK-47 bipy 的光充电容量提升八倍,经多光谱方法证实形成 Ti³⁺ 与还原态配体作为存储单元。
研究人员首次在金属–有机框架(MOF)中实现自旋的光学检测,所用体系为卟啉基铝MOF(Al-PMOF),其卟啉发色团配体可高效产生三重态。电子顺磁共振显示这些三重态在50 K下自旋相干时间T2约为几微秒,并在77 K下通过近红外ODMR成功检测到光学检测磁共振信号。该结果为利用自下而上组装的新一代量子传感应用开辟了道路。
干燥热处理加剧了橡胶木应拉木(TW)与正常木(NW)的结构与化学差异,TW 保留更高纤维素和更低木质素含量,其 G 层出现明显收缩、降解与部分剥离。210 °C 下 TW 的 G 层自荧光信号增强,提示可能形成碳水化合物来源的假木质素沉积,GC−MS 分析给出了 TW 与 NW 不同的假木质素潜在形成路径。G 层的高纤维素结晶度与低半纤维素含量使 TW 具有更优的热稳定性。