本周精选
1.斯坦福大学Nat. Mater. 电化学可变软超表面
开发了一种电化学可变的软超表面，利用软导电聚合物的溶胀/去溶胀来改变超表面元件的形状和相关的谐振响应。这种几何调谐克服了实现实质性调谐和低光学损耗之间的典型权衡，这是依赖于材料折射率调谐的动态超表面所固有的。使用商用聚合物 PEDOT:PSS，通过电化学诱导的离子插层和去插层，PEDOT:PSS层的膨胀和收缩可以改变光在Fabry-Perot腔中的传播相位，从而实现对反射颜色和相位的动态控制，展示了动态、高分辨率颜色调谐和高衍射效率 (>19%) 光束控制设备，可在 CMOS 兼容电压 (~1.5 V) 下运行。
链接:https://doi.org/10.1038/s41563-024-02042-4
2. 中国石油大学赵震Nat. Commun. | ZnO中晶格氧位点的电子不对称促进光催化甲烷氧化偶联
本工作基于晶格氧的电子不对称设计，在氧化锌-负载金催化剂上引入铈，提高光催化甲烷氧化的耦合活性，以获得有价值的多碳产物。最终，甲烷转化率超过16000 μmol g−1 h−1，多碳选择性为94.9%，催化稳定性为3天，且在更多热辅助下可增加至34000 μmol g−1 h−1，乙烷的转化频率为507 h−1，在350 nm波长处的量子效率为33.7%。研究表明，铈掺杂物不仅可以促进活性氧物种的形成，还可以通过调节金属-氧键强度来干预晶格氧的活性，从而有利于甲基脱附形成乙烷以及快速水解。
链接: https://doi.org/10.1038/s41467-024-54226-w
3. 浙江大学Joule |26.31% 通过激子吸收提高钙钛矿太阳能电池的效率
调整钙钛矿的带隙使其接近理想带隙，能够提升钙钛矿太阳能电池的功率转换效率。研究证明了通过调节钙钛矿的激子结合能来实现光学带隙变窄，这种方法可以直接导致光电流增加，从而提高效率。结合理论和实验研究，团队发现Eb与钙钛矿中空位缺陷的密度密切相关，这归因于空位缺陷的潜在屏蔽效应。利用前驱体工程，通过降低钙钛矿薄膜中空位缺陷的密度来增强Eb。因此，甲脒铅碘（FAPbI3）中增强的激子吸收显著拓宽了光谱响应范围，从而将最佳太阳能电池的效率提升至26.31%（认证效率为26.09%），这主要得益于光电流的提升。
链接: https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.10.012
4.四川大学Nat. Commun.|用于柔性显示器的有机-无机共价-离子网络一体化多功能涂层
开发了一种具有优异光学、抗静电、抗污损、柔韧性、抗划伤和可回收的单片层涂层，通过引入有机-无机共价离子杂化网络，利用硅氧烷和氟离子之间的重组相互作用，使涂层具备多功能一体化，以单一的方式将必要的多功能集成到柔性显示盖窗口中。这种方案比现有的保护材料更具全面性，使其有望成为未来显示器件的理想选择，有助于消费电子产品的生态可持续性。
链接: https://doi.org/10.1038/s41467-024-54083-7
5. 武汉理工大学 Nat. Commun. | 超晶格界面与S型异质结促进超快电荷分离和光催化产氢
光催化技术中，半导体材料的光生载流子快速复合是限制效率的重要因素。武汉理工大学通过构筑基于Mn0.5Cd0.5S纳米棒的超晶格界面和S型异质结，有效促进了超快电荷分离和传输。研究显示，轴向分布的锌闪锌矿/纤锌矿超晶格界面通过内建电场促进了体相分离，而与MnWO4纳米颗粒形成的S型异质结进一步加速了表面电荷分离。最终，该催化剂在无助催化剂的模拟太阳光照下实现了54.4 mmol·g⁻¹·h⁻¹的高效产氢速率，显著优于传统对照样品，同时在420 nm波长下量子效率达到63.1%。
链接: https://doi.org/10.1038/s41467-024-53951-6
6. 中科院长春光机所Science |垂直表面的亚环境辐射制冷
辐射冷却技术通过利用大气窗口将热量以红外辐射的形式排放到外太空，提供了一种高效的被动冷却方法。理论和实验分析表明，要实现垂直表面的日间冷却，必须将太阳吸收率限制在40 W m-2以下，并采用角度不对称的热发射特性，以减少对地面辐射的吸收。本文提出了一种分层设计、角度不对称的光谱选择性热发射器，展示了在峰值阳光下垂直表面低于环境温度的日间辐射冷却效果。在每平方米约920 W的峰值阳光照射下，该发射器的温度比环境温度低约2.5 ℃，相较于二氧化硅聚合物和商用白色油漆辐射冷却器，分别实现了约4.3 ℃和8.9 ℃的降温效果。
链接: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn2524
7. 东华大学Adv. Mater. | 一体化构建高效稳定超吸湿海绵用于水电联产
高盐含量在长期吸湿过程中可能引发盐泄漏风险。本文通过多巴胺分子中的-OH和-NH2基团与氯化锂发生螯合作用，实现LiCl在海绵中的均匀稳定固定，显著提升吸湿性能。加入碳纳米管(CNTs)后形成的LiCl/PMS/CNTs复合海绵具有三维多孔结构，吸湿/解吸动力学优异，在模拟的干旱环境（30℃，30%RH）下，基于LiCl/PMS/CNTs的水收集器实现了惊人的日产量，达到了3.47 kg kg-1 day-1。为了充分利用吸湿/解吸过程中产生的低品位热量，作者成功地将LiCl/PMS/CNTs复合海绵与热电模块相结合，打造出了一个兼具淡水生产和电力供应功能的双功能装置。该装置在吸湿和解吸过程中分别展现出了35.4 mW m⁻² 和454.4 mW m⁻² 的最大输出功率密度。
链接: https://doi.org/10.1002/adma.202414285
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