Two-dimensional materials, especially the newly emerging MXene, have attracted numerous interests in the fields of energy conversion/storage and electromagnetic shielding/absorption. However, the inherently inevitable aggregation and absence of magnetic loss of MXene considerably limit its electromagnetic absorption application. The introduction of magnetic component and favorable structural engineering are the alternatives to improve the microwave absorption (MA) performance. Herein, we report a spheroidization strategy to assemble double-shell MXene@Ni microspheres, where the commonly lamellar MXene are reshaped into three-dimensional microspheres that provide the substrate for oriented growth of Ni nanospikes. Whereas this structural feature offers massive accessible active surfaces that effectively promote the dielectric loss ability, the introduction of magnetic Ni nanospikes enables the additional magnetic loss capacity. Benefiting from these merits, the synthesized 3D MXene@Ni microspheres exhibit superior MA performance with the minimum reflection loss value of -59.6 dB at an ultrathin thickness (∼1.5 mm) and effective absorption bandwidth of 4.48 GHz. Moreover, the electron holography results reveal that the high-density anisotropy magnetism plays an important role in the improvement of MA performance, which provides an insight for the design of MXene-based materials as high-efficient microwave absorbers.

One pot successive layer-by-layer (SLBL) strategy is introduced to fabricate the core/shell upconversion nanoparticles (NPs) for the first time by using high boiling-point Re-OA (rare-earth chlorides dissolved in oleic acid at 140 °C) and Na-TFA-OA (sodium trifluoroacetate dissolved in oleic acid at room temperature) as shell precursor solutions. This protocol is flexible to deposit uniform multishell on both hexagonal (β) and cubic (α) phase cores by successive introducing of the shell precursor solutions. Shell thickness of the obtained NPs with narrow size distribution (σ < 10%) can be well controlled from 1 monolayer (∼0.36 nm) to more than 20 monolayers (∼8 nm) by simply tuning the amounts of the shell precursors. Furthermore, the tunable doping positions (core doping and shell doping) can also be achieved by adjusting the species and addition sequence of the shell precursors. As a result of the high quality uniform shell and advanced core/shell structures, the optical properties of the obtained core/shell NPs could be improved in upconversion luminescence efficiency (up to 0.51 ± 0.08%), stability (more resistant to quenching by water) and multicolor luminescence emission.

The emergence of a topologically nontrivial vortex-like magnetic structure, the magnetic skyrmion, has launched new concepts for memory devices. Extensive studies have theoretically demonstrated the ability to encode information bits by using a chain of skyrmions in one-dimensional nanostripes. Here, we report experimental observation of the skyrmion chain in FeGe nanostripes by using high-resolution Lorentz transmission electron microscopy. Under an applied magnetic field, we observe that the helical ground states with distorted edge spins evolve into individual skyrmions, which assemble in the form of a chain at low field and move collectively into the interior of the nanostripes at elevated fields. Such a skyrmion chain survives even when the width of the nanostripe is much larger than the size of single skyrmion. This discovery demonstrates a way of skyrmion formation through the edge effect, and might, in the long term, shed light on potential applications.

A facile and efficient strategy for the synthesis of hierarchical yolk-shell microspheres with magnetic Fe3O4 cores and dielectric TiO2 shells has been developed. Various Fe3O4@TiO2 yolk-shell microspheres with different core sizes, interstitial void volumes, and shell thicknesses have been successfully synthesized by controlling the synthetic parameters. Moreover, the microwave absorption properties of these yolk-shell microspheres, such as the complex permittivity and permeability, were investigated. The electromagnetic data demonstrate that the as-synthesized Fe3O4@TiO2 yolk-shell microspheres exhibit significantly enhanced microwave absorption properties compared with pure Fe3O4 and our previously reported Fe3O4@TiO2 core-shell microspheres, which may result from the unique yolk-shell structure with a large surface area and high porosity, as well as synergistic effects between the functional Fe3O4 cores and TiO2 shells.

Multilayered microwave absorbers which can provide massive interfaces are highly needed for electromagnetic-wave absorption property enhancement. Meanwhile, how to effectively avoid agglomeration and further widen the absorption band is still a challenge. Herein, accordion-like magnetized MXene/Ni composites were fabricated by the electrostatic self-assembly interaction between multilayer MXene and Ni(OH)2 nanoplates and subsequent in situ reduction in the H2/Ar atmosphere. Ni nanoparticles were uniformly distributed without magnetic agglomeration between the multilayered gaps of the adjacent 2D (2 dimension) MXene (Ti3C2Tx) of MXene/Ni nanocomposites (magnetized MXene), which hold the distinct absorption performance that the reflection loss maximum measures up to -50.5 dB at 5.5 GHz. Moreover, dynamic magnetic response of the magnetized MXene absorber was first researched by the electron holography analysis. The related key mechanism includes the enhanced magnetic loss, less dual-agglomeration (multilayer MXene itself and magnetic agglomeration), and more interfaces and intrinsic defects for related polarization. A broadened absorption bandwidth can further be obtained by changing the mass ratio of MXene to Ni that possesses the widest absorption bandwidth of 5.28 GHz. This work provides a new route for the balance among strong absorption intensity, tunable electromagnetic properties, and wide absorption bandwidth of the MXene-based nanocomposites.

Mott insulator possesses the property of converting into semiconductor under supernormal conditions and achieving the Mott insulator-semiconductor transition (IST) holds great scientific value. Nevertheless, current IST methodologies possess certain limitations because they are not capable of being implemented under conventional conditions, thereby limiting their practical applications. Herein, a highly mixed index facets (HMIF) strategy is proposed to construct homogeneous interfaces with gradient work function (WF) in Mott insulator NiO, accompanied by numerous oxygen vacancies. These vacancies provide additional defect energy levels and inhomogeneous charge distributions, resulting in a 180 fold enhancement of conductivity, realizing the IST process, and inducing the defect polarization. In addition, HMIF configuration induces electron transport along the index facets with gradient WF, ultimately leading to accumulation on the specific facet. This accumulation allows this facet can be considered as a dipole with its adjacent facets and makes NiO to attenuate electromagnetic waves (EMW) through dipole polarization. Therefore, NiO with exposed HMIF possesses improved EMW absorption properties (80-fold higher than that of commercial NiO), realizing the transition from EMW-transmissive to EMW-absorbing materials. This research presents an approach for the IST process, discovers the polarization behavior that occurred on specific index facet, and extends its potential application in EMW absorption.

Correction for ‘Hollow MoC/NC sphere for electromagnetic wave attenuation: direct observation of interfacial polarization on nanoscale hetero-interfaces’ by Wenhuan Huang et al. , J. Mater. Chem. A , 2022, 10 , 1290–1298, https://doi.org/10.1039/D1TA09357F.

Abstract Metal single atoms (SA)‐support interactions inherently exhibit significant electrochemical activity, demonstrating potential in energy catalysis. However, leveraging these interactions to modulate electronic properties and extend application fields is a formidable challenge, demanding in‐depth understanding and quantitative control of atomic‐scale interactions. Herein, in situ, off‐axis electron holography technique is utilized to directly visualize the interactions between SAs and the graphene surface. These interactions facilitate the formation of dispersed nanoscale regions with high charge density and are highly sensitive to external electromagnetic (EM) fields, resulting in controllable dynamic relaxation processes for charge accumulation and restoration. This leads to customized dielectric relaxation, which is difficult to achieve with current band engineering methods. Moreover, these electronic behaviors are insensitive to elevated temperatures, having characteristics distinct from those of typical metallic or semiconducting materials. Based on these results, programmable EM wave absorption properties are achieved by developing a library of SA‐graphene materials and precisely controlling SA‐support interactions to tailor their responses to EM waves in terms of frequency and intensity. This advancement addresses the customized anti‐EM interference requirements of electronic components, greatly enhancing the development of integrated circuits and micro‐nano chips. Future efforts will concentrate on manipulating atomic interactions in SA‐support, potentially revolutionizing nanoelectronics and optoelectronics.

A porous hedgehog-like Co3O4/NiO/Graphene oxide (denoted as PHCNO/GO) microspheres was prepared by the facile solvothermal method and annealing treatment in argon atmosphere. The excellent lithium storage performance was obtained due...