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使用范德华异质结二极管检测和控制通过纳米孔的 DNA 转运
固态纳米孔传感的一个长期未实现的目标是在转位过程中实现 DNA 的平面外电传感和控制，这是实现碱基逐个棘轮的先决条件，从而实现生物纳米孔中的 DNA 测序。二维 (2D) 异质结构能够以原子层精度构建平面外电子器件，是用作电传感膜的理想但尚未探索的候选材料。在这里，我们展示了一种纳米孔架构，使用由 n 型 MoS 2 上的 p 型 WSe 2 组成的垂直 2D 异质结二极管。该二极管表现出由离子势调制的整流层间隧穿电流，而异质结势则相互整流通过纳米孔的离子传输。我们同时使用离子和二极管电流实现了 DNA 转位的检测，并展示了 2.3 倍的静电减慢的转位速度。封装层可实现稳健的操作，同时保留用于传感的原子级锐利 2D 异质界面的空间分辨率。这些结果为单个生物分子的非平面电传感和控制建立了范例。
通过原子层沉积对环保型汽车进行先进催化和能源材料的原子级工程
摘要 零排放环保汽车采用部分或完全电动动力系统，对减少空气污染物排放和提高能源效率的需求迅速增加。先进的催化和能源材料是环保汽车尾气排放控制系统、动力锂离子电池和氢燃料电池等关键技术的重要组成部分。需要功能材料和电极的精确合成和表面改性，以满足高效的表面和界面催化以及快速的电子/离子传输。原子层沉积（ALD）是一种原子和近原子尺度的制造方法，具有精确的厚度控制、薄膜沉积的均匀性和保形性等独特特性，已成为设计和制造先进催化和能源材料的重要技术。本综述总结了ALD在金属和氧化物催化剂以及锂离子电池和燃料电池电极的可控制备和改性方面的最新进展。讨论了 ALD 制备的独特纳米结构增强的催化和电化学性能。重点介绍了用于大规模生产的 ALD 反应器的最新研究。介绍了 ALD 在未来实际应用方面的研究和开发面临的挑战，包括前体和沉积工艺研究、实际设备性能评估、大规模高效生产等。
研究了来自原子分子动力学模拟的阴离子交换膜中氢氧离子传输的相关性
摘要：阴离子交换膜为更昂贵的质子交换膜燃料电池提供了有希望的替代品。但是，对阴离子交换膜中的氢氧化离子电导率知之甚少。在本文中，我们使用经典的分子动力学模拟来研究由乙烯 - 二乙烯基乙酸（EVA）制备的四种不同聚乙烯膜的结构和离子传输性能。我们检查了膜的微观结构，发现与具有广泛空腔分布的膜相比，腔尺寸分布狭窄的聚合物在氢氧化离子周围的水分子堆积更紧。我们计算水合膜的结构因子，并找到1和4 nm -1之间的峰，这是这些材料中离子簇的特征。我们估计水和氢氧化物离子的自扩散系数，发现水分子在所有系统中的扩散量高于氢氧化离子。氢氧化物扩散的趋势与实验电导率测量很好地对齐。对于具有广泛空腔的系统，水促进了通过车辆运输的氢氧化物扩散，并且在空腔狭窄的系统中，观察到离子跳和车辆运输。通过计算离子 - 离子和离子 - 溶剂相关性通过Onsager传输系数框架来量化这一点。关键字：聚合物膜，离子交换，分子动力学模拟，氢氧化物传输，离子体■简介
在锂金属电池快速充电期间的故障过程，具有弱溶性荧光电解质
摘要：在改善锂金属（LI）库仑效率的虽然是电解质设计的重点，但高电流下的性能较少，但与实际应用相关。在这里，我们使用三种类型的弱溶解荧光电解质来评估电荷率依赖性循环稳定性。尽管在低电流密度下的所有三个电解质中都实现了良好的循环寿命，但它们均表现出在各种阈值电流密度（2至5.2 mA cm -2之间）的柔软短路行为。我们将电流依赖性电极形态归因于LI生长和残留的固体电解质界面（RSEI）生长过程。在早期周期中，Li形态指导了RSEI结构的形成。在后来的周期中，RSEI结构部分影响了LI的生长。在低电流密度下，RSEI不均匀，具有较大的空隙，可用于随后的大量锂生长。在高电流密度下，RSEI变得更加致密，这加剧了通过RSEI的高表面/体积比率的生长。在三个弱溶剂荧光电解质中，观察到离子电导率较低的电解质在较少的周期内和较低的电荷电流密度下短。我们的工作表明，电解质中的快速离子传输可能是高能密度锂金属电池> 1c充电的稳定操作的理想特征。■简介
超级电容器电极用过渡金属基复合材料综述
过渡金属基电极材料具有大的比表面积和多孔结构，可以为氧化还原反应暴露更多的电活性位点，并提供电极和电解质之间的大接触面积。18-20多级多孔纳米结构不仅提供更多的活性位点，而且还提供快速的电极/电解质相互作用和离子传输/电子交换，从而提高功率密度和倍率能力。21,22此外，基于对电荷存储机制的理解，探索了多价金属阳离子之间的协同效应。复合材料的组成协同作用可以使电极中的离子和电荷轻松转移，从而确保更丰富的氧化还原反应。 22 – 25此外，人们付出了巨大的努力来设计各种三元和四元过渡金属基电极，这些电极已被证明与单金属氧化物相比具有金属导电性、更丰富的氧化还原反应位点和电化学稳定性等显著优势。26 – 30最后，粉末状电极材料机械不稳定，其电导率通常太低，无法快速充电 – 放电。由于电解质扩散到电极中的距离短，只有材料表面对总电容有有效贡献。设计无添加剂的电极材料，直接在导电多孔基底上生长（如泡沫镍），不仅可以提高导电性和电极中电解质的丰富度，还可以提高电极的稳定性。
在锂提取中精确离子筛分的聚酰胺膜互层的纳米形态发生
纳米过滤（NF）提供了一种可扩展且节能的方法，用于从盐湖中提取锂。然而，由于其水合离子半径的紧密相似性，锂与镁的选择性分离，尤其是在镁浓度高的盐水中，仍然是一个重大挑战。有限的LI + / mg 2 +当前NF膜的选择性主要归因于对孔径和表面电荷的控制不足。在这项研究中，我们报告了结合功能化的磺化carge胶以调节界面聚合过程的层间薄膜复合材料（ITFC）膜的发展。该集成的层间在控制胺基单体的扩散和空间分布中起着至关重要的作用，从而导致形成致密的纳米条纹聚酰胺网络。与常规的TFC膜相比，这些结构改进，包括精致的孔径和减少负电荷可显着提高LI + /Mg 2 +选择性（133.5）和渗透率增加2.5倍。此外，纳米条纹结构优化了膜过滤区域，同时最大程度地降低了离子传输抗性，从而有效克服了离子选择性和渗透性之间的传统权衡。这项研究强调了ITFC膜在达到高锂纯度和恢复的潜力，为大规模从盐水中提取大规模锂的途径有前途的途径。
新见解，可用于无钴全稳态电池的AlioLovalent替代卤化物固体电解质
更广泛的背景随着对清洁和可持续能源的需求不断增长，发展高性能和安全的能源存储已成为关键的研究优先事项。卤化物固态电解质（SSE）由于高电压下的高离子电导率和出色的稳定性而成为常规液体电解质的有希望的替代品。将这些材料集成到没有液体组件的全稳态状态电池（ASSB）中，并且可以增强能量密度，安全性和更长的循环寿命，可以显着提高电池技术的性能和安全性。然而，仍然缺乏对卤化物SSES结构 - 专业关系的基本理解。这项研究强调了为ASB开发高效且稳定的卤化物SSE的设计原理。通过探索离子和空位位点浓度对离子电导率的影响，作者发现，在六边形的近距离包装阴离子sublattice中实现离子的平衡和空置位点浓度对于有效的离子传输至关重要，这对于高度离子扩散率和最高的激活能量至关重要。这项研究还表明，Aliovalent取代可以增强卤化物SSE的氧化稳定性，但会损害其还原稳定性。这项研究为开发具有较长骑自行车稳定性的无钴屁股提供了重要的见解，这对于广泛采用可持续能量存储至关重要。
在磁场中实现纳米结构的远程任意均匀对准设计用于多功能性的结构阳性电极
多功能结构电池对各种高强度和轻量级应用都具有很高的兴趣。结构电池通常使用原始的碳纤维作为负电极，功能化的碳纤维作为正电极，以及机械强大的锂离子运输电解质。然而，基于碳纤维的阳性电极的电化学循环仍限于液体电解质的测试，该测试不允许以真实的方式引入多功能性。为了克服这些局限性，开发了带有结构电池电解质（SBE）的结构电池。这种方法可提供无质量的能源存储。电极是使用经济友好，丰富，廉价和无毒的铁基材料（如Olivine Lifepo 4）制造的。氧化石墨烯以其高表面积和电导率而闻名，以增强离子传输机制。此外，固化吸尘器注入的固体电解质以增强碳纤维的机械强度，并为锂离子迁移提供了介质。电泳沉积被选为绿色过程，以制造具有均匀质量负荷的结构阳性电极。可以在C/20时达到112 mAh g-1的特定能力，从而使Li-ion在SBE的存在下平稳运输。阳性电极的模量超过80 GPa。在各种质量载荷中都证明了结构性电池阳性的半细胞，从而为消费技术，电动汽车和航空航天部门的多种应用而量身定制它们。
回顾了用于高性能超级电容器的过渡金属氧化物和基于聚合物的纤维
由于高电力，快速充电/放电速率和长周期稳定性，对超级电容器在储能系统中的应用越来越兴趣。研究人员最近专注于开发纳米材料，以增强其超级电容器的电容性能。尤其是，由于其扩大的特定表面积，将纤维作为模板的利用带来了理论和实用的优势，这会导致快速电解质离子扩散。此外，据信，氧化还原活性成分（例如过渡金属氧化物（TMO）和导电聚合物（CPS））被认为在改善基于晶格材料的电化学行为方面起着重要作用。尽管如此，含有基于TMO和CP的纤维的超级电容器通常患有下等离子传输动力学和电子电导率较差，这会影响电极的速率能力和循环稳定性。因此，基于TMO/CP的脑的发展引起了广泛的关注，因为它们协同结合了两种元素的优势，从而在电化学领域具有革命性的应用。本综述描述并重点介绍了基于TMO-，CP-和TMO/CP基于其设计方法，为超级电容器应用的配置和电化学性能的开发的进展，同时为未来的存储技术提供了新的机会。©2019作者。由Elsevier Ltd.这是CC BY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）下的开放访问文章。
盐水电解质能否缓解锌电池的问题？
锌金属电池 (ZnBs) 因其在水性电解质中的可操作性、Zn 含量丰富和可回收性而安全且可持续。然而，Zn 金属在水性电解质中的热力学不稳定性是其商业化的主要瓶颈。因此，Zn 沉积 (Zn 2 + → Zn(s)) 不断伴随着氢析出反应 (HER) (2H + → H 2 ) 和树枝状生长，进一步加剧了 HER。因此，Zn 电极周围的局部 pH 值增加并促进 Zn 上形成不活跃和/或导电性差的 Zn 钝化物质 (Zn + 2H 2 O → Zn(OH) 2 + H 2 )。这加剧了 Zn 和电解质的消耗并降低了 ZnB 的性能。为了推动 HER 超越其热力学电位（pH 0 时 0 V vs 标准氢电极 (SHE)），水包盐电解质 (WISE) 的概念已用于 ZnBs。自 2016 年发表第一篇关于 ZnB WISE 的文章以来，这一研究领域不断取得进展。本文概述并讨论了这一有希望加速 ZnBs 成熟的研究方向。本综述简要介绍了 ZnBs 中传统水性电解质的当前问题，包括 WISE 的历史概述和基本理解。此外，还详细介绍了 WISE 在 ZnBs 中的应用场景，并描述了各种关键机制（例如副反应、Zn 电沉积、金属氧化物或石墨中的阴离子或阳离子插入以及低温下的离子传输）。