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半结晶聚合物本应仅在熔点温度以上呈现流动性的固体材料。通过纳米圆柱形孔道的空间约束作用，我们发现半结晶聚合物可在熔点以下温度发生流动，其粘度介于熔体态与晶体态之间。该过程中，毛细作用力持续驱动聚合物链在孔道内迁移，同时保持晶体结构不熔融。这种在保留聚合物晶态前提下的异常流动增强现象，对低温聚合物加工工艺设计具有重要意义，例如聚四氟乙烯的冷拉伸成型、自修复材料开发，以及有机电子器件中纳米约束下的给体-受体聚合物体系应用。

生物矿化组织中基质蛋白的超分子结构可引导无机材料结晶。本研究通过嵌段共聚物层状图案（含交替亲水-疏水区域）调控釉原蛋白衍生肽纳米带的自组装，其通过构建低能界面引导磷酸钙成核。结果表明：图案化纳米带保持β-折叠结构及功能，精准诱导丝状/板状磷酸钙形成——其物相（无定形或结晶态）取决于矿物前驱体选择，而图案保真度则受控于肽序列。超分子体系在化学适配表面的普遍组装能力，结合模板矿化多种无机材料的特性，表明该方法为有机-无机杂化材料的自下而上图案化构建提供了通用平台。

许多催化过程依赖于气态分子在（多孔）功能材料表面的吸附与转化。这些过程往往优先发生在特定的、配位不饱和的外表面位点。本研究通过结合原位光诱导力显微镜（PiFM）与密度泛函理论（DFT）计算，以纳米级分辨率研究了甲醛在明确晶面定义的ZIF-8微晶外表面的位点特异性吸附与转化过程。我们观察到甲醛在高指数晶面上的优先吸附现象。此外，原位PiFM技术成功实现了对扩展外晶面内不饱和纳米域的可视化，揭示了纳米尺度上增强的吸附行为。在缺陷型ZIF-8晶体中，还发现了通过路易斯酸介导的甲氧基与甲酸盐机制进行的甲醛结构敏感转化。值得注意的是，吸附与转化过程受外表面终止方式的影响远大于缺陷浓度。DFT计算表明，这一现象源于高指数晶表面特定原子排列的存在。本研究充分展示了原位PiFM技术在多孔功能材料结构敏感性研究中的巨大潜力。

聚烯烃催化剂具有多层次复杂结构特性，这使催化剂与形成聚合物相间相互作用的研究变得复杂。本研究通过采用球形帽状齐格勒型催化剂模型系统进行乙烯聚合，引入了平面模型体系与工业级球形催化剂颗粒之间形态学差异的桥梁。具体而言，我们设计了一种具有增强成像对比度的湿度稳定LaOCl载体框架来负载TiCl4预活性位点，该体系可模拟工业上常用高吸湿性MgCl2载体的行为。随着聚合时间的推移，LaOCl载体的碎裂行为从缩核模型（即在表面剥离小型聚乙烯碎片）与连续二分模型（即载体内部裂解）的混合模式，逐渐转变为以连续二分模型为主导——这种转变与预估聚乙烯体积的演变以及形成的结晶聚乙烯分数密切相关。球形帽模型系统与先进显微光谱分析工具的结合，为在纳米尺度上对具有工业相关形态的催化剂功能进行高通量筛选开辟了新途径。

局部介电谱（LDS）是一种基于动态模式原子力显微镜（AFM）的扫描探针技术，可实现纳米级横向分辨率的表面介电特性分析。迄今为止，尚未见LDS实现10纳米以下分辨率的报道，而该分辨率尺度对于研究玻璃形成体中结构阻滞相关的协同性长度（2-3纳米）等基础物理现象至关重要。本研究开发并深入探索了通过AFM间歇接触式特殊变体——恒激励频率调制模式实现的LDS技术，以评估其最佳分辨率性能。系统研究了介电成像与谱学分辨率和对比度对操作参数的依赖性，包括探针振荡振幅、自由振幅、产生的频移以及探针/表面距离调节反馈增益等。通过采用具有纳米级相分离特征的聚苯乙烯（PS）/聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）二嵌段共聚物薄膜，在优化参数条件下，介电成像与局部谱学分析均实现了至少3纳米的横向分辨率。成功绘制了层状PS/PMMA界面图谱，最佳界面宽度测量值介于1至3纳米之间，并成功追踪了PMMA次级（β）弛豫过程特征时间在PS界面处的变化规律。

溶液加工有机光伏器件（OPVs）具有重量轻、成本低、制备简便、机械柔韧性好和半透明性优异等优势，因而在下一代光伏技术中展现出巨大潜力。全小分子有机光伏器件（SMPVs）凭借小分子材料明确的化学结构和卓越的批次重复性等独特优势，在商业化应用中前景广阔。通过材料创新与器件工艺的协同努力，目前SMPVs的光电转换效率（PCE）已突破17%，但其性能仍落后于聚合物基有机光伏器件。系统总结SMPVs领域的研究成果对进一步提升器件性能具有重要意义。本综述从小分子材料设计与器件工艺优化两方面梳理SMPVs的发展脉络，并提出该领域面临的挑战与未来发展方向。通过对SMPVs典型研究成果的总结，将为研究人员开发新型小分子材料及制备高效全小分子有机光伏器件提供重要指导。

非富勒烯受体（NFAs）因其可使有机太阳能电池能量转换效率（PCE）突破18%，被视为高效器件的明星候选材料。然而与NFA材料的快速发展形成对比的是，从根本上决定器件性能的激发态动力学机制仍不明确。本文聚焦基于NFA的有机太阳能电池（OSCs）中光诱导电荷转移与复合动力学的最新进展，重点探讨以下方面：双相空穴转移过程及其与形貌的关联性、驱动力与马库斯正常区域行为对界面空穴转移动力学的调控机制、以及NFA三重态形成导致的电荷复合能量损失。同时阐述了如何通过相态形貌调控与分子设计来控制电荷转移与复合过程以提升OSC性能的策略，最后提出该领域未来研究方向，包括界面电荷转移与分离机制、低填充因子的起源以及多组分OSCs中的复杂激发态动力学问题。

病毒感染正成为全球范围内发病率、死亡率和经济损失的首要驱动因素。由于基础设施不足、资金缺乏以及快速、准确、易用的检测方法或设备的稀缺，某些致命病毒相关疾病的治疗面临巨大挑战。生物传感器的出现成功解决了传统诊断方法面临的难题，其在诊断领域取得的成就已得到验证。特别值得注意的是，将适配体作为生物识别元件引入生物传感器设计，为开发对环境变化不敏感、快速、经济且特异性强的检测设备开辟了新途径。过去十年中，适配体已成为检测金属离子、小分子与大分子乃至细胞等多种分析物的高效生物识别元件。检测过程中的信号生成取决于不同参数，其中关键参数在于是否引入标记分子来监控传感过程。根据标记策略，生物传感器可分为标记型与无标记型，两者各具显著优势与局限性。本文重点综述了适配体在传感设备转导系统中的应用优势，深入讨论了用于各类病毒检测的标记型与无标记型光电化学适配体传感器，并以表格形式系统阐释了全球范围内针对不同病毒类型开发的多款适配体传感器。

食品安全领域快速灵敏的检测技术对污染物监控具有至关重要的作用。由于食品基质的复杂性与污染物的痕量分布特性，传统检测方法往往存在准确性、灵敏度或特异性不足的缺陷。过去数十年间，单分子检测（SMD）技术凭借其快速、超灵敏、低样品消耗等优势，在食品污染物检测领域展现出巨大潜力。例如，基于纳米孔技术已开发出简单有效的食品污染物单分子分析方法。据我们所知，目前罕有聚焦食品安全SMD技术的综述文章。本综述系统梳理了食品安全领域的典型SMD方法，包括电化学方法、光谱技术及原子力显微技术等，重点评述了这些技术在生物毒素、农药残留、重金属及非法添加剂等污染物检测中的最新应用，最后展望了该领域当前面临的挑战与未来发展趋势。

现阶段高性能有机太阳能电池（OSCs）主要通过卤化溶剂（如氯仿）加工制备，但由于其对健康和环境的不利影响，这类溶剂在大规模生产中会受到限制。因此，开发基于非卤化溶剂加工的高性能OSCs显得尤为重要，但目前该领域研究仍显著滞后。本文研究表明，通过热旋涂工艺处理多种非卤化溶剂均可获得高性能OSCs，并实现了目前非卤化溶剂加工OSCs的最高效率。研究揭示了三元共混体系在从溶液到固态的相变过程中，其相演化与基底温度存在相关性。通过升高热旋涂的基底温度，可在不同种类非卤化溶剂中获得优化的共混薄膜。最终制备的OSCs表现出优异的光电转换效率：邻二甲苯溶剂体系达18.25%，对二甲苯体系达18.20%，甲苯体系达18.12%。据作者所知，这些结果代表了目前非卤化溶剂制备OSCs的最高性能水平。

在钙钛矿生长溶液中添加大尺寸A位阳离子（如二甲铵，DMA）已被证明可提升卤化物钙钛矿太阳能电池的性能与长期运行稳定性。为深入探究其改善机理，本研究以DMA0.1FA0.6Cs0.3Pb(I0.8Br0.2)3化学计量比为例，系统分析了甲脒（FA）-铯-铅混合卤化物钙钛矿在添加DMA后薄膜结构、组成及光学特性的变化。通过飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）证实DMA成功掺入钙钛矿晶格且表面浓度更高；结合光致发光（PL）显微技术与光诱导力显微镜（PiFM）纳米红外（nanoIR）分析，发现DMA引入会导致局部带隙异质性增强及甲脒离子（CH5N2+）组成簇聚；进一步利用纳米X射线衍射证明DMA掺入还会通过改变局部晶面间距分布和晶粒尺寸来调控微观结构组成。结果表明，A位有机阳离子的组成变化是DMA掺杂薄膜出现结构异质性的主要驱动力。虽然当前基于DMA添加剂的方案确实有益于运行稳定性与器件性能，但通过工艺优化实现局部组成与结构均一性有望进一步提升这两方面的性能增益，为采用DMA添加剂的太阳能电池带来更大突破。

工况表征技术在揭示有机混合离子/电子导体（OMIECs）的结构-性能关系方面发挥着重要作用，能够直接观测器件工作过程中的动态变化，从而指导新材料的开发。本综述重点论述不同工况表征技术在OMIEC研究中的应用，着重阐释通过这些技术获取的随时间与偏压变化的结构、组分及形貌信息。我们首先阐明工况表征的需求、技术要求与挑战，继而系统综述相关实验技术，包括光谱学、散射技术、微量天平、微探针以及电子显微技术。同时比较了多种计算机模拟方法，并讨论了这些计算方法与实验技术间的相互补充关系。最后，我们对基于OMIEC器件的工况表征技术发展前景作出展望，提出通过多模态工况技术以实现更全面准确描述OMIEC材料的发展方向。

在半导体制造中，以极端精度控制剂量和位置的光刻胶图形化是首要关键步骤。然而，如何以足够空间分辨率准确测量现代复杂光刻胶组分的活化状态？没有任何已曝光的纳米级光刻胶图形能够在不改变自身状态的情况下承受强光子或电子束的检测，即使经过处理和显影后也是如此。本文通过实验证明：红外原子力显微镜（IR-AFM）具有足够的灵敏度和轻柔特性，可在显影前对化学放大抗蚀剂中脆弱但极具价值的曝光后光刻图形进行化学记录。因此，IR-AFM计量技术为潜像抗蚀剂图像中各组分的化学与空间分布变化（无论是曝光后即刻还是处理过程中）提供了长期渴求的观测手段。凭借这些即将获得的理解，光刻胶设计与处理工艺有望实现颠覆性加速。

低维材料中的极化激元模式可实现强光-物质相互作用及纳米尺度的光操控。近年来，一类新型极化激元在纳米光子学领域引发广泛关注：范德华晶体中的成像极化激元——当极化激元材料与高导电金属紧密相邻时，极化激元模式会与其镜面镜像发生耦合而形成。成像模式构成了极具吸引力的纳米光子学平台，不仅能将光场无与伦比地压缩至纳米级体积，与非金属基底上的传统范德华晶体极化激元模式相比，还展现出更低的归一化传播损耗。此外，这种超压缩成像模式为探索光-物质相互作用的非局域范畴提供了途径。本综述系统回顾了成像极化激元这一年轻而快速发展的领域，具体探讨成像模式的色散特性，展示各类范德华材料中多样化极化激元的现存形态，并重点强调凭借成像极化激元独特属性所实现的实验突破。

开发先进表征技术以探索三元有机太阳能电池（OSCs）复杂共混薄膜的三维纳米尺度形貌具有迫切需求。本研究通过引入非富勒烯受体苝二酰亚胺- diketopyrrolopyrrole-苝二酰亚胺（PDI-DPP-PDI）构建三元体系，并深入表征其形貌以理解性能变化规律。特别采用光诱导力显微镜（PiFM）耦合红外激光光谱技术：通过化学识别定性研究共混膜中给体与受体的分布，借助PiFM成像与数据处理定量分析PDI-DPP-PDI受体引入后的相区分割与域尺寸分布。此外，首次在光伏领域应用配备能量损失谱的能量过滤透射电子显微镜，对真实器件构型中的超薄切片进行纳米尺度形貌可视化。这些测量手段实现了表面与截面形貌的"三维透视"，并提供强有力证据表明PDI-DPP-PDI受体可抑制富勒烯分子聚集，形成具有更高程度分子混合相的均质形貌，从而有效阻止电荷复合并稳定光活性层结构。

2019冠状病毒病（COVID-19）的大规模快速诊断对阻断感染传播至关重要。目前严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）的两种标准筛查方法——通过病毒RNA进行的聚合酶链反应（PCR）和通过检测病毒感染应答产生抗体的血清学检测——存在检测复杂度高、成本昂贵及分析耗时较长等问题，亟需开发新型检测技术。本文报道一种基于丝网印刷碳电极平台开发的适配体生物传感器，可实现SARS-CoV-2的快速、灵敏及便捷检测。该适配体传感器依赖于靶向SARS-CoV-2刺突蛋白（S蛋白）受体结合域（RBD）的适配体。通过光诱导力显微镜在770-1910 cm-1电磁波谱范围内首次进行映射研究，发现固定于金纳米颗粒上的适配体以及与靶标形成的适配体-目标复合物中的S蛋白均质分布在传感探针表面。通过与不同浓度分析物孵育40分钟后采用电化学阻抗谱检测，实现了对SARS-CoV-2 S蛋白的检测，检测限达1.30 pM（66 pg/mL）。此外，该适配体传感器成功应用于SARS-CoV-2假病毒检测，表明其成为COVID-19诊断工具的潜力。

亚细胞层面的小生物分子是复杂生物活动呈现的基本单元。然而传统光学显微镜的低空间分辨率与弱灵敏度长期制约着生物系统的非侵入性原位研究。传统红外光谱显微技术虽可实现化学键的免标记可视化，但仍受阿贝衍射极限限制。本综述介绍了一种突破光学衍射极限并提升中红外方法灵敏度的技术路径——利用轻敲模式与峰值力轻敲模式原子力显微镜中针尖增强的光近场效应。文章将简要阐述成熟技术散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）以及两种新兴技术（光诱导力显微镜PiFM与峰值力红外显微镜PFIR）的工作原理。这些技术具有约10-20纳米的空间分辨率与单分子层检测灵敏度，我们将重点评述其在揭示生物分子、细胞、组织及生物材料等广泛生物体系中纳米级化学异质性的最新应用。最后展望原子力显微镜基轻敲模式与峰值力敲击模式纳米红外技术的未来改进方向，以期将其发展为揭示基础层面生物机理的通用型研究平台。