中空多殼層結構（HollowMultishelled Structure，以下簡稱HoMS）材料是一類具有多個（≥2）殼層和被殼層分隔開的閉合空腔（空腔之間既相互獨立又可通過殼層相互連通）的新型功能材料。由於其不僅可以解決微小顆粒在應用中易於團聚的問題，而且可以最大限度地保持大的有效比表面積，被廣泛應用於能源存儲、催化、吸波、藥物釋放等研究領域。隨著HoMSs材料研究的蓬勃發展，研究人員發現了其具有的獨特屬性，即時空順序的物質傳輸特性。具體表現為：物質（分子、離子、光子、電勢場等）在由最外殼層進入HoMSs最內殼層時，必須由外至內依次穿過全部殼層，才能最終到達內部；反之，物質在離開HoMSs最內殼層到最外殼層時，也必須由內至外依次穿過全部殼層。該物質傳輸特性有望為串聯催化、電磁波的次序吸收、藥物次序緩釋等研究領域帶來新的突破。
中國科學院過程工程研究所王丹研究員團隊系統綜述了HoMSs材料的研究現狀，梳理歸納了這類材料的主要合成方法，及其在應用領域中的性能調控策略，並展望了其未來應用的前景和將面臨的挑戰。
相關結果發表在
Small Structures（DOI：10.1002/sstr.202000041）上。作者首先從基本顆粒單元，殼層結構，以及功能組裝體HoMSs三個層次介紹了近年來HoMSs材料的主要合成方法，特別是 「次序模板法」對HoMSs材料化學組分（金屬氧化物，硫化物，磷化物，碳化物，碳酸鹽，鈣鈦礦，碳材料，有機聚合物等）和結構（晶相結構、晶面結構、殼層數目、殼層厚度、殼層間距等）的精準調控。隨後，作者分析討論了如何通過化學組分與結構設計來調控HoMSs材料在能量存儲（離子電池，超級電容器），催化（電解水，CO2還原），電磁波吸收（太陽光的吸收），以及藥物緩釋應用中的性能，並揭示了其中的「結構-性能」的構效關係。最後，作者對HoMSs材料的未來發展進行了展望，包括推進異質型HoMS材料的設計與精準製備研究，以充分發揮其時空順序特性在串聯催化、光的次序吸收、藥物次序釋放等應用領域中的優勢，甚至基於該特性來開拓新的應用領域）；發展具有外部環境響應性的智能HoMSs材料，實現對特定環境信號的響應，並自發完成自身結構特性的改變，這種HoMSs材料的動態智能屬性有望應用於智能藥物釋放，智能器件等研究領域；在材料製備方法上，也可以從基本結構單元的設計入手，以實際應用要求為導向，通過組裝方法來精準製備HoMSs材料。
具有時空順序特性的HoMSs材料順應了智能、高效、有應用價值的科學研究趨勢，隨著研究人員對HoMSs材料的進一步探索與研究，相信其能夠為更廣泛的應用領域帶來新的增長點和突破口。相關論文「SmallStructures Bring Big Things: Performance Control of Hollow MultishelledStructures」在線發表在
Small Structures (DOI：10.1002/sstr.202000041)上。
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