Cell Reports Physical Science 2月刊编辑精选

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Cell Reports Physical Science的编辑团队精选了发表在最新一期2020年2月刊的优秀论文。Cell Press微信公众号特将这5篇论文的摘要部分翻译成中文，与大家分享（识别下图中的二维码阅读论文）。

In Situ Swelling-Gated Chemical Sensing Actuator

原位可控膨胀弹性体有望用于新型化学传感器

刺激响应型弹性有机凝胶有可能作为一种传感器。然而，如何制备一种利用原位溶胀为驱动力来产生可控形变，并在有机溶剂中反复进行吸附/解吸操作后，仍能够保持其运动活性的刺激响应型材料，具有很大的挑战。本文中，华东师范大学张利东教授团队通过开环聚合长链环氧单体形成交联氟化网络结构(CFN)，制备出一种可拉伸且结实耐用的弹性有机凝胶。这一结构使得有机凝胶能够吸收极性有机溶剂（最大膨胀性为178%±10%），并可持续发生形变。作者还指出，这种由有机液滴产生的原位溶胀可在不借助任何结构性设计（诸如表面图案化、双层结构和DNA折纸术）的条件下，诱导材料发生可控形变。此外，作者通过一系列的运动学实验表明所制备的CFN凝胶有望应用于化学传感器的构建。相关结果发表在Cell Press旗下期刊Cell Reports Physcial Science上，识别下图二维码免费阅读论文。

Surface Water Loading on Titanium Dioxide Modulates Photocatalytic Water Splitting

提高光催化水分解效率：调节二氧化钛表面负载水

在过去的几十年里，众多科研工作者在光催化领域中付出了很多努力，但所报道的大多数光催化剂仍存在太阳能转换效率低的问题。在本工作中，中国科学院武汉物理与数学研究所邓风团队联合冯宁东团队作利用原位固态核磁共振和电子自旋共振光谱法，深入研究了Pt/TiO₂催化剂的水裂解光催化机理。实验结果表明，H₂和O₂⁻的形成以及随后O₂⁻对表面分子的氧化均发生在助催化剂Pt的表面。在没有牺牲剂的情况下，O₂⁻不可避免地与邻近的H₂发生反应，又重新生成了H₂O。本文中，作者提出了一种新的解决策略，即通过控制TiO₂表面的水负载情况来进行纯水光解，这一策略可以有效阻止H₂与O₂的相互作用从而抑制H₂O的再生成。该方案的产氢效率可以达到∼560 μmol H₂/g/h，且总太阳能转换效率可达∼0.46 %，这高于传统光催化水分解所能实现的产氢效率和太阳能转化率。相关结果发表在Cell Press旗下期刊Cell Reports Physcial Science上，识别下图二维码免费阅读论文。

Facile-Processed Nanocarbon-Promoted Sulfur Cathode for Highly Stable Sodium-Sulfur Batteries

纳米碳改性硫正极用以制备高稳定钠硫电池

常温钠硫电池(Na-S)是一种极具发展前景的新型储能系统。然而，大尺寸商用硫正极的实际应用却受其可逆容量小、库仑效率低和循环稳定性差等问题的制约。在本文中，达特茅斯学院李玮瑒教授团队联合南开大学陈军院士团队通过使用易加工、纳米碳改性、大尺寸商业硫正极和聚合物电解质，构建了一个高度稳定的室温Na-S电池。经过处理的纳米碳化物对硫和多硫化物具有高亲和力，因此可以极大促进硫的反应动力学，提高硫正极的可逆性。同时，通过包覆一层易处理的纳米碳薄层，能够在聚合物电解质中避免死硫的形成，从而大大增强电池的容量保持能力。作者所制备的Na-S电池的可逆容量高于700 mAh·g⁻¹，库仑效率接近100%.且当电流密度为0.2C时，200次循环后容量保持率高达98.2%。相关结果发表在Cell Press旗下期刊Cell Reports Physcial Science上，识别下图二维码免费阅读论文。

Ultrastable Mesoporous Hydrogen-Bonded Organic Framework-Based Fiber Composites toward Mustard Gas Detoxification

可以解毒芥子气的超稳介孔氢键有机骨架

制备大孔隙结晶多孔材料通常由于材料内部易发生相互穿透、错层堆积或骨架稳定性差等问题而困难重重。为解决这些问题，美国西北大学Omar K. Farha团队联合复旦大学李鹏博士提出了一种基于“形状匹配”的分子间π-π堆叠相互作用的孔洞尺寸扩展策略，利用具有可延伸共轭体系的含有分子臂的苯基类基元自组装而形成二维氢键有机框架(HOFs)结构。作者使用这一策略，避免了材料合成过程中的互穿作用或错层堆积现象，并增大HOF材料的孔径，成功获得了介孔材料：HOF-102。该材料的表面积约为2500 m²/g，并是现有报道中孔隙体积最大(1.3 cm³/g)的材料。更重要的是，作者利用粉末X射线衍射和N2吸脱附曲线证实所制备的HOF-102介孔材料，在经过极端的条件处理后，其热稳定性和化学稳定性显著增强。这一特性将有利于制备HOF-102/光纤复合材料，并实现了对芥子气类似物的高效光化学解毒。相关结果发表在Cell Press旗下期刊Cell Reports Physcial Science上，识别下图二维码免费阅读论文。

Pressure-Driven Interface Evolution in Solid-State Lithium Metal Batteries

固态锂金属电池中压力驱动的界面演变

由于锂金属（Li）和固体电解质（SEs）之间复杂的界面接触条件，固态电池的发展遇到了许多问题。最近相关实验表明，利用外加压力（堆叠压力）可以有效改善这些问题。在本文中，劳伦斯伯克利国家实验室的研究团队提出了一个多尺度三维时间相关的接触模型，用以描述在外加压力下Li-Se界面的变化规律。模拟从Li和SEs的表面粗糙度、Li的弹塑性、Li蠕变以及Li金属的沉积/剥离过程等几个方面考虑。两个不同课题组的最新实验之间的一致性表明，在这些实验中使用的锂金属的有效屈服强度为16 ± 2 MPa。基于此，研究人员认为优选的外加压力至少要达到20 MPa，以在减小孔隙体积的同时保持较小的界面阻抗。相关结果发表在Cell Press旗下期刊Cell Reports Physcial Science上，识别下图二维码免费阅读论文。

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关于Cell Reports Physical Science

Cell Reports Physical Science是一本高水平定位的开放获取期刊，致力于报道化学、能源、材料和物理等整个物质科学领域的高质量研究成果。文章形式包括Report（短小的原创研究报道），Article（原创研究论文），Reviews （综述）和Preview (亮点评述)。

Cell Reports Physical Science期刊主编Luke Batchelor博士具有丰富的学术出版经验，他于2019年加入Cell Press，目前主持Cell Reports Physical Science的创刊工作。Cell Press 非常重视中国的科学研究发展，也非常重视中国的读者、作者和审稿人的意见。此前，我们特邀请广大读者参与了对这位主编的采访，向他提出大家所关心的问题→查看CRPS主编专访。

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