学科: 化学工程与技术

固态电池对可持续储能至关重要，具备长寿命、耐低温和高安全性等优势，但稳定固态电解质与界面的设计仍是重大挑战。人工智能作为颠覆性催化剂，为材料发现和能源系统重构带来新可能。本文综述其在电解质和界面工程中的应用进展，分析挑战并提出构建智能生态系统的路线图，有望加速可持续电池技术发展。

标签: 人工智能 固态电池 智能生态系统 电解质工程 界面工程

柔性电池的准固态聚合物电解质在大电流下离子传输效率低。本研究设计了嵌入对齐单壁碳纳米管（SWCNTs）作为离子通道的纳米流体水凝胶，提升离子电导率至30.3 mS/cm，使锌电池循环超7000小时，-15℃仍稳定，突破传统限制，助力可穿戴设备实现超快充放电与低温耐受。

标签: 准固态电解质 水系锌离子电池 碳纳米管 离子通道 纳米流体水凝胶

非传统外延技术需均匀二维表面。传统碳化硅制石墨烯高温（>1500°C）致表面不均，本研究用低温金属辅助石墨化在碳化硅上快速合成均匀单晶石墨烯，并成功制备高质量III-N（氮化铝、氮化镓）单晶薄膜。

标签: III族氮化物薄膜 二维材料外延 碳化硅上石墨烯 金属辅助石墨化

氨是化肥生产核心，传统哈伯 - 博施法能耗高且排碳。新研究用室温常压电化学硝酸盐还原法，发现氧化铜催化剂在负电压下形成金属铜，可高效产氨，为绿色氨开发提供新思路。

标签: 氧化铜催化剂 氨 电化学硝酸盐还原 绿色氨 金属铜

发表于《ACS Central Science》的研究阐明了金、银、铂等贵金属在催化过程中表现优异的原因，开发出等电位电子滴定（IET）技术可直接测量分子与金属间的电子共享分数，为设计先进催化材料开辟新可能。

标签: 催化材料 电子共享 电子分数转移 等电位电子滴定 贵金属

超市里整齐堆叠的橙子展示了材料科学的一个关键概念：表面均匀的对称物体能组装成密堆积结构，其近邻数量由热力学决定（通常为12个），与材料无关。而通过设计仅在特定位点相互作用的物体（如用微型模板沉积金属原子制成的3D打印微粒），这种‘补丁状’粒子可自组装成超结构，为制备具有特定孔结构、成分或光学性能的材料开辟了道路。

标签: 材料科学 自组装 补丁状粒子 超结构

镧系纳米晶体在电致发光方面有窄发射、高色纯等优势，但存在绝缘性导致的载流子传输难题。通过功能化配体修饰，解决了这一问题，实现了高效（外量子效率超5.9%）、多色电致发光，且无需改变器件结构，为开发光谱精确的发光材料提供了新方法。

标签: 电致发光 能量转移 配体工程 量子效率 镧系纳米晶体

无创皮肤渗透常用于小分子药物递送，但因皮肤屏障，蛋白质、肽等大分子难以透过。研究发现聚两性离子OP可穿透皮肤各层进入循环，其偶联胰岛素经皮给药能快速降低糖尿病小鼠（116 U/kg）和小型猪（29 U/kg）血糖至正常水平，有望替代注射，为蛋白质/肽类药物经皮递送提供新方法。

标签: 皮肤渗透 糖尿病治疗 聚两性离子 胰岛素 透皮给药

手性对生命至关重要，控制镜像分子（对映异构体）的形成是合成化学的核心。虽碳、硅等立体中心易调控，但胺中氮中心通常不稳定。本文提出手性布朗斯特酸催化氯化反应构建无环氮立体中心的策略，通过立体专一性分子内反应克服不稳定性，产物对映纯度良好，密度泛函理论证实氮手性可控，还成功合成含稳定氮中心的N-氯氮丙啶，实验表明为SN2反应路径。

标签: 对映选择性催化 氮手性 氯化反应 立体中心

非天然氨基酸（ncAA）编码是扩展蛋白质功能的强大工具，但受效率低下限制。本研究发现细胞对ncAA的摄取不足是主要障碍，通过劫持细菌ABC转运蛋白，主动导入可被细胞加工为ncAA的异肽键连接三肽来解决。开发了高通量定向进化平台改造转运蛋白，使大肠杆菌实现高效的单/多位点ncAA掺入，甚至共转运两种ncAA。证明改造摄取系统是导入多样化化学构建模块的有力策略。

标签: ABC转运蛋白 定向进化 遗传密码扩展 非天然氨基酸