Advanced Functional Materials

Among diverse wetting phenomena in surface science, superamphiphobicity is regarded as one of the most special super‐antiwetting states. In this paper, a systematic summary is presented to cover the characterization of surface wettability, the construction techniques, and selected functional applications. With respect to fabrication techniques, the following three types of technology routes, viz., “pre‐texturing + post‐modifying,” “pre‐modifying + post‐texturing,” and in situ one‐step construction will be discussed. The merits and demerits of each technology route are discussed. It is vital to rationally design or adopt appropriate construction strategies in diverse conditions. Appropriately constructed superamphiphobic multifunctional surfaces can be applied in many fields, however, most have not been scaled‐up and utilized for practical applications due to some specific difficulties required to be resolved in the future. These challenges and further outlook for super‐antiwetting surfaces are discussed in this review.

In recent years, organic resistive memory devices in which active organic materials possess at least two stable resistance states have been extensively investigated for their promising memory potential. From the perspective of device fabrication, their advantages include simple device structures, low fabrication costs, and printability. Furthermore, their exceptional electrical performances such as a nondestructive reading process, nonvolatility, a high ON/OFF ratio, and a fast switching speed meet the requirements for viable memory technologies. Full understanding of the underlying physics behind the interesting phenomena is still challenging. However, many studies have provided useful insights into scientific and technical issues surrounding organic resistive memory. This Feature Article begins with a summary on general characteristics of the materials, device structures, and switching mechanisms used in organic resistive devices. Strategies for performance enhancement, integration, and advanced architectures in these devices are also presented, which may open a way toward practically applicable organic memory devices.

Charge recombination due to interfacial defects is an important source of loss in perovskite solar cells. Here, a two‐sided passivation strategy is implemented by incorporating a bilinker molecule, thiophene‐based carboxylic acid (TCA), which passivates defects on both the perovskite side and the TiO₂ side of the electron‐extracting heterojunction in perovskite solar cells. Density functional theory and ultrafast charge dynamics reveal a 50% reduction in charge recombination at this interface. Perovskite solar cells made using TCA‐passivated heterojunctions achieve a power conversion efficiency of 21.2% compared to 19.8% for control cells. The TCA‐containing cells retain 96% of initial efficiency following 50 h of UV‐filtered MPP testing.

The time‐of‐flight method has been used to study the effect of P3HT molecular weight (M_n = 13–121 kDa) on charge mobility in pristine and PCBM blend films using highly regioregular P3HT. Hole mobility was observed to remain constant at 10⁻⁴ cm²V⁻¹s⁻¹ as molecular weight was increased from 13–18 kDa, but then decreased by one order of magnitude as molecular weight was further increased from 34–121 kDa. The decrease in charge mobility observed in blend films is accompanied by a change in surface morphology, and leads to a decrease in the performance of photovoltaic devices made from these blend films.

The fabrication of a skin‐attachable, stretchable array of high‐sensitivity temperature sensors is demonstrated. The temperature sensor consists of a single‐walled carbon nanotube field‐effect transistor with a suspended gate electrode of poly(N‐isopropylacrylamide) (PNIPAM)‐coated gold grid/poly(3,4‐ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate and thermochromic leuco dye. The sensor exhibits a very high sensitivity of 6.5% °C⁻¹ at temperatures between 25 and 45 °C. With increasing temperature, the suspended gate electrode bends due to the deswelling of the PNIPAM, resulting in the reduction of the air gap to increase the drain current under a constant gate voltage. At the same time, the leuco dye coated on top of the transparent gate electrode changes color to visualize changes in temperature. The 4 × 6 integrated temperature sensor array integrated using liquid metal interconnections exhibits mechanical and electrical stability under 50% biaxial stretching and allows for the spatial mapping of temperature with visual color display regardless of wrist movement while attached to the skin of the wrist. This work is expected to be widely useful in the development of skin‐attachable electronics for medical and health‐care monitoring.

Các tiến bộ gần đây trong việc kiểm soát hình thái và chức năng hóa bề mặt của các hạt nan silica xốp (MSNs) đã cải thiện độ tương thích sinh học của các vật liệu này với diện tích bề mặt và thể tích lỗ cao. Nhiều báo cáo gần đây đã chứng minh rằng các MSNs có thể được hấp thụ hiệu quả bởi các tế bào động vật và thực vật. Việc chức năng hóa MSNs bằng các phần tử hữu cơ hoặc các cấu trúc nano khác mang lại khả năng giải phóng có kiểm soát và nhận diện phân tử cho các vật liệu xốp này cho ứng dụng giao phối thuốc/gene và cảm biến. Trong tài liệu này, chúng tôi xem xét các tiến bộ nghiên cứu gần đây về thiết kế các vật liệu MSN chức năng với nhiều cơ chế giải phóng có kiểm soát, cùng với khả năng đạt được giải phóng bằng không khi không có kích thích, và việc giới thiệu các đặc điểm mới để cho phép sử dụng các phân tử không chọn lọc như bộ lọc cho việc xây dựng các hệ thống cảm biến chọn lọc cao.

Bài báo này cung cấp một mô tả chi tiết về các thuộc tính điện, trạng thái hóa học và cấu trúc của các phim mỏng graphene oxide (GO) đơn và ít lớp đồng nhất ở các giai đoạn khác nhau của quá trình khử. Hàm lượng oxy còn lại và cấu trúc của GO được theo dõi, và những đặc tính hóa học và cấu trúc này có mối tương quan với các thuộc tính điện của các phim mỏng ở các giai đoạn khử khác nhau. Kết quả cho thấy rằng các thuộc tính điện của GO đã khử không tiến gần đến các thuộc tính của graphene nguyên chất thu được bằng cách tách cơ học, bởi vì vật liệu vẫn còn bị oxy hóa đáng kể. Oxy còn lại hình thành các liên kết sp³ với các nguyên tử carbon trong mặt phẳng cơ bản, do đó tỷ lệ liên kết carbon sp² trong GO đã khử hoàn toàn khoảng 0.80. Các liên kết sp³ thiểu số gây rối loạn sự vận chuyển của các hạt mang điện không định hình trong mạng sp², hạn chế tính di động và độ dẫn điện của các phim mỏng GO đã khử. Việc ngoại suy dữ liệu độ dẫn điện theo hàm của hàm lượng oxy cho thấy rằng việc loại bỏ hoàn toàn oxy sẽ dẫn đến các thuộc tính so sánh được với graphene.

Nhu cầu ngày càng tăng về lưu trữ năng lượng điện đã thúc đẩy việc tìm kiếm các loại pin tiên tiến thay thế. Pin ion kẽm (ZIB) đang nhận được sự chú ý ngày càng nhiều nhờ chi phí thấp, độ an toàn cao và hiệu quả sinh thái tốt. Tuy nhiên, việc phát triển các loại vật liệu cực dương phù hợp cho việc intercalation các ion kẽm vẫn còn là một thách thức lớn. Bài tổng quan này cung cấp thông tin kịp thời cho các nhà nghiên cứu về các hoạt động gần đây liên quan đến ZIB. Trước tiên, các vật liệu cực dương bao gồm các oxit mangan khác nhau, hợp chất vanadi và các tương tự của màu xanh Prussian được tóm tắt với các chi tiết về cấu trúc tinh thể và cơ chế lưu trữ ion kẽm. Sau đó, các điện giải và ảnh hưởng của chúng lên các quá trình điện hóa được thảo luận. Cuối cùng, bài viết nêu lên những ý kiến về thách thức hiện tại của ZIB và triển vọng cho các hướng nghiên cứu trong tương lai.

Các tế bào quang điện perovskite gốc organometal trihalide đã thể hiện hiệu suất cao nhất tính đến thời điểm hiện tại khi được tích hợp vào các hợp chất có cấu trúc trung gian. Tuy nhiên, các lớp phim rắn mỏng của vật liệu hấp thụ perovskite phải có khả năng hoạt động với hiệu suất cao nhất trong cấu hình dị hợp tầng phẳng đơn giản. Ở đây, hình thái của phim là một vấn đề quan trọng trong các tế bào quang điện CH₃NH₃PbI_3‐xCl_x. Hình thái được kiểm soát cẩn thận bằng cách thay đổi các điều kiện chế biến, và có thể nhận thấy rằng các dòng điện quang cao nhất chỉ đạt được khi có độ phủ bề mặt perovskite cao nhất. Với quá trình hình thành phim dựa trên dung dịch được tối ưu hóa, hiệu suất chuyển đổi năng lượng đạt tới 11,4%, đây là báo cáo đầu tiên về các hiệu suất trên 10% trong các tế bào quang điện perovskite được chế biến từ dung dịch hoàn toàn không có lớp xốp trung gian.

Siêu tụ điện không đối xứng với mật độ năng lượng cao đã được phát triển thành công bằng cách sử dụng hợp chất graphene/MnO₂ làm điện cực dương và sợi nano carbon hoạt hóa (ACN) làm điện cực âm trong dung dịch điện phân Na₂SO₄ trung hòa. Nhờ vào khả năng tích trữ điện cao và hiệu suất tuyệt vời của graphene/MnO₂ và ACN, cùng với các hiệu ứng tương hỗ của hai điện cực, tế bào không đối xứng này thể hiện hiệu suất điện hóa học vượt trội. Siêu tụ điện không đối xứng tối ưu có thể được chu kỳ hóa theo cách có thể đảo ngược trong khoảng điện áp từ 0–1.8 V, và thể hiện mật độ năng lượng tối đa là 51.1 Wh kg⁻¹, cao hơn nhiều so với tế bào MnO₂//DWNT (29.1 Wh kg⁻¹). Thêm vào đó, siêu tụ điện không đối xứng graphene/MnO₂//ACN thể hiện độ bền chu kỳ tuyệt vời, với 97% điện dung riêng được giữ lại ngay cả sau 1000 chu kỳ. Những kết quả khả quan này cho thấy tiềm năng lớn trong việc phát triển các thiết bị lưu trữ năng lượng với mật độ năng lượng và công suất cao cho các ứng dụng thực tiễn.