Abstract Designing non‐precious electrocatalysts to synergistically achieve a facilitated mass/electron transfer and exposure of abundant active sites is highly desired but remains a significant challenge. Herein, a composite electrocatalyst consisting of highly dispersed Co/CoP heterojunction embedded within a hierarchically ordered macroporous‐mesoporous‐microporous carbon matrix (Co/CoP@HOMC) is rationally designed through the pyrolysis of polystyrene sphere‐templated zeolite imidazolate framework‐67 (ZIF‐67) assemblies. The combined experimental and theoretical calculations reveal that Co/CoP interfaces not only provide richly exposed active sites but also optimize hydrogen/water absorption free energy via electronic coupling, while the interconnected macroporous structure enables a superior mass transfer to all accessible active sites. As a result, the as‐developed Co/CoP@HOMC composites exhibit outstanding catalytic activity with overpotentials of only 120 and 260 mV at 10 mA cm −2 for the hydrogen evolution reaction and oxygen evolution reaction in 1.0 m KOH, respectively. Moreover, an alkaline electrolyzer constructed by Co/CoP@HOMC requires an ultralow cell voltage of 1.54 V to achieve 10 mA cm −2 , outperforming that of the Pt@C||IrO 2 @C couple (1.64 V).

Abstract Creating a diverse dipolar microenvironment around the active site is of great significance for the targeted induction of intermediate behaviors to achieve complicated chemical transformations. Herein, an efficient and general strategy is reported to construct hypercross‐linked polymers (HCPs) equipped with tunable dipolar microenvironments by knitting arene monomers together with dipolar functional groups into porous network skeletons. Benefiting from the electron beam irradiation modification technique, the catalytic sites are anchored in an efficient way in the vicinity of the microenvironment, which effectively facilitates the processing of the reactants delivered to the catalytic sites. By varying the composition of the microenvironment scaffold structure, the contact and interaction behavior with the reaction participants can be tuned, thereby affecting the catalytic activity and selectivity. As a result, the framework catalysts produced in this way exhibit excellent catalytic performance in the synthesis of glycinate esters and indole derivatives. This manipulation is reminiscent of enzymatic catalysis, which adjusts the internal polarity environment and controls the output of products by altering the scaffold structure.

Polarization plays a paramount role in scaling the optical network capacity. Anisotropic two-dimensional (2D) materials offer opportunities to exploit optical polarization-sensitive responses in various photonic and optoelectronic applications. However, the exploration of optical anisotropy in fiber in-line devices, critical for ultrafast pulse generation and modulation, remains limited. In this study, we present a fiber-integrated device based on a single-crystalline tellurene nanosheet. Benefiting from the chiral-chain crystal lattice and distinct optical dichroism of tellurene, multifunctional optical devices possessing diverse excellent properties can be achieved. By inserting the in-line device into a 1.5 μm fiber laser cavity, we generated both linearly polarized and dual-wavelength mode-locking pulses with a degree of polarization of 98% and exceptional long-term stability. Through a twisted configuration of two tellurene nanosheets, we realized an all-optical switching operation with a fast response. The multifunctional device also serves as a broadband photodetector. Notably, bipolar polarization encoding communication at 1550 nm can be achieved without any external voltage. The device's multifunctionality and stability in ambient environments established a promising prototype for integrating polarization as an additional physical dimension in fiber optical networks, encompassing diverse applications in light generation, modulation, and detection.

To investigate the dynamic propagation process of the fracturing crack across the coal-rock interface, similar materials were used to prepare coal-rock combined specimens. Three-point bending tests and true triaxial hydraulic fracturing tests were carried out. By the digital speckle technology and the acoustic emission (AE) technology, the dynamic propagation characteristics of the fracturing crack were captured. The fracture pattern and its influencing factors were analyzed. The results show that in the three-point bending test, the crack can penetrate into the coal seam directly from the roof without changing direction at the interface. The peak stress required for the specimen fracturing is reduced while increasing the prefabricated crack length. In the true triaxial hydraulic fracturing test, due to the strong plasticity of the coal seam, the crack height and length in the roof are both larger than those in the coal seam, and the proportion of acoustic emission events in the roof is also higher than that in the coal seam. When the crack propagates across layers, increasing the distance between the horizontal well and the top surface of the coal seam will lead to the extension of the crack propagation time. Increasing the injection rate of the fracturing fluid can increase the penetration depth of the crack into the coal seam, but it is easy to cause the crack height to be out of control and the reduction of crack length. The fracturing method with variable injection rates was proposed. In the initial stage, the fracturing fluid injection with a large rate promotes the crack propagation across layers, and then the injection rate is reduced to promote the lateral propagation of the crack in the roof and coal seam. There is a competitive propagation phenomenon among cracks when multiple cracks are initiated synchronously, and part of the cracks can not propagate across layers. The research results can provide support for mastering the propagation characteristics of the crack across the coal-rock interface and optimizing the hydraulic fracturing parameters.