1. Nature Energy：等溫量熱法探討富鋰正極中電壓滯后的熱效應(yīng)
富鋰正極材料展現(xiàn)出結(jié)合了陽離子和陰離子的氧化還原過程，目前急需解決一些實際瓶頸。其中，從基本熱化學(xué)角度來看，大電壓滯后仍然是不清楚的。
法國Charles Delacourt和Jean-Marie Tarascon團隊通過等溫量熱法直接測量Li/Li2Ru0.75Sn0.25O3 （Li / LRSO）電池在各種循環(huán)條件下產(chǎn)生的熱量來研究這個問題，LRSO是一個“模型”富鋰層狀正極材料，研究者展示了這種熱量熱力學(xué)如何與電池失活之間的關(guān)系，這對于實際應(yīng)用至關(guān)重要，并進一步揭示了充電和放電時的陰離子氧化還原采用具有不同焓勢的不同亞穩(wěn)態(tài)路徑，使得總Li含量不再保持獨特的反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，與完全路徑可逆的陽離子氧化還原不同。此外，還闡明了準(zhǔn)靜態(tài)電壓滯后如何與非平衡熵產(chǎn)生的熱耗散相關(guān)。
Gaurav Assat, Stephen L. Glazier, CharlesDelacourt, Jean-Marie Tarascon, Probing the thermal effects of voltagehysteresis in anionic redox-based lithium-rich cathodes using isothermalcalorimetry, Nature Energy, 2019.
DOI: 10.1038/s41560-019-0410-6
https://www.nature.com/articles/s41560-019-0410-6
2. Nature Methods：利用ASAP進行超分辨率結(jié)構(gòu)的定量分析
超分辨率顯微鏡成像可以顯示使細(xì)胞結(jié)構(gòu)的精細(xì)細(xì)節(jié)。然而，使用現(xiàn)有的工具對生成的圖像進行有效和定量的分析是具有挑戰(zhàn)性的。有鑒于此，德國圖賓根大學(xué)John S. H. Danial和Ana J. Garcia-Saez開發(fā)了一款程序-ASAP(自動結(jié)構(gòu)分析程序)，可以實現(xiàn)超分辨結(jié)構(gòu)的快速和自動化檢測、分類和量化。作者通過利用ASAP對核孔蛋白、TORC1復(fù)合物、內(nèi)吞小泡等圖像的分析，并與真實數(shù)據(jù)進行了驗證，證明了該程序具有廣泛的適用性。
John S. H. Danial & Ana J. Garcia-Saez.Quantitative analysis of super-resolved structures using ASAP. Nature Methods.2019
DOI：10.1038/s41592-019-0472-1
https://www.nature.com/articles/s41592-019-0472-1
3. Nature Commun.：內(nèi)嵌黑磷分子的細(xì)胞外囊泡用于分子識別指導(dǎo)的生物礦化
細(xì)胞外囊泡（EVs）會參與對細(xì)胞生理活動的調(diào)控和細(xì)胞外環(huán)境的重建等過程。基質(zhì)囊泡(MVs)是骨相關(guān)功能細(xì)胞釋放的一種EV，會參與細(xì)胞礦化調(diào)控。武漢大學(xué)王杰博士、袁荃教授和張玉峰教授合作報告了一種嵌入黑磷(BP)并利用細(xì)胞特異性適配體進行功能化的仿生MVs(Apt-bioinspiredMVs)用于進行生物礦化。該適配體可引導(dǎo)MVs直接作用于靶細(xì)胞，而BP可以通過增加無機磷酸鹽的濃度來促進細(xì)胞的生物礦化。同時，Apt-bioinspiredMVs所具有的光熱效應(yīng)也可以通過刺激熱休克蛋白和堿性磷酸酶的上調(diào)表達來促進生物礦化的過程。實驗結(jié)果表明，Apt-bioinspiredMVs具有十分優(yōu)異的骨再生性能。這一工作也為設(shè)計用于研究生物過程的機理和醫(yī)學(xué)工程的仿生材料提供了一種新的方法。
Yingqian Wang, Jie Wang, Yufeng Zhang, QuanYuan. et al. Bioinspired extracellular vesicles embedded with black phosphorusfor molecular recognition-guided biomineralization. Nature Communications. 2019
https://doi.org/10.1038/s41467-019-10761-5
4. Nature Commun.：鐵磁半導(dǎo)體量子阱混合結(jié)構(gòu)中交換耦合的低壓控制
納米級鐵磁性的電壓控制對于開發(fā)具有低功耗，高操作速度，可靠的可逆性和與半導(dǎo)體技術(shù)的兼容性的新型電子器件具有很大的吸引力。基于鐵磁和半導(dǎo)體構(gòu)建塊的組裝的混合結(jié)構(gòu)顯示出作為鐵磁體的磁性順序并且可作為半導(dǎo)體電調(diào)諧。近日，俄羅斯科學(xué)院伊夫研究所V.L. Korenev和I. A. Akimov研究團隊展示了由鐵磁Co層和半導(dǎo)體CdTe量子阱組成的混合交換耦合的電控制（由一個薄的非磁性（Cd，Mg）Te勢壘隔開）。電場控制聲子交流斯塔克效應(yīng)-由鐵磁體發(fā)射的橢圓偏振聲子介導(dǎo)的間接交換機制。交換相互作用的有效磁場達到2.5 Tesla，并且可以通過在異質(zhì)結(jié)構(gòu)上施加1V偏壓來打開和關(guān)閉。
Korenev, V. K. Akimov, I.A. et al. Low voltage control of exchange coupling in aferromagnet-semiconductor quantum well hybrid structure. Nat. Commun. 2019.
DOI:10.1038/s41467-019-10774-0
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10774-0.pdf
5. Nature Commun.：研究新進展！銫基鈣鈦礦納米晶擁有多個熒光團
各種類型的銫基鈣鈦礦納米晶（PNCs）中的光致發(fā)射的起源仍不清楚。近日，阿卜杜拉國王科技大學(xué)OmarF. Mohammed聯(lián)合德州大學(xué)達拉斯分校Anton V. Malko研究了單個三維和零維銫溴化鉛PNCs的光子發(fā)射。研究人員使用光子反聚束和壽命測量，證明兩種類型的PNCs的發(fā)射統(tǒng)計類似于單個分子熒光團，而不是傳統(tǒng)的半導(dǎo)體量子點。在密度泛函建模的幫助下，研究人員提供了令人信服的證據(jù)，即零維PNCs中的綠色發(fā)射源于鹵化鉛八面體內(nèi)溴離子空位中的激子重組，與外部限制無關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)提供了關(guān)于缺陷形成性質(zhì)和銫鉛鹵鈣鈦礦材料中發(fā)射起源的關(guān)鍵信息，這些信息促進了它們在新興光電子應(yīng)用中的應(yīng)用。
Zhang, Y. Mohammed, O. F. Malko, A. V.et al. Emergence of multiple fluorophores in individual cesium leadbromide nanocrystals. Nat. Commun. 2019.
DOI:10.1038/s41467-019-10870-1
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10870-1.pdf
6. Nature Commun.：Bi3O4Br原子層中的孤立單原子鈷可觸發(fā)有效的CO2光還原
設(shè)計高效穩(wěn)定的光催化劑，且無需犧牲試劑或額外的光敏劑即可實現(xiàn)穩(wěn)健的CO2還原仍具有挑戰(zhàn)性。南洋理工大學(xué)劉政、江蘇大學(xué)Jiexiang Xia和中科大Li Song團隊成功在Bi3O4Br原子層中摻入分離的單原子Co構(gòu)建Co-Bi3O4Br催化劑。Bi3O4Br中的鈷單原子有利于電荷轉(zhuǎn)移、載流子分離、CO2吸附和活化。它可以通過穩(wěn)定COOH*中間體來降低CO2活化能壘，并調(diào)節(jié)從吸附的中間COOH *的形成到CO *解吸的限速步驟。利用鈷單原子和二維超薄Bi3O4Br原子層，優(yōu)化的催化劑可以進行光驅(qū)動的CO2還原，選擇性CO生成速率為107.1 μmol g-1 h-1，大約比原子層Bi3O4Br和塊狀Bi3O4Br高4和32倍。
Jun Di, Chao Chen, Shi-Ze Yang, ShuangmingChen, Meilin Duan, Jun Xiong, Chao Zhu, Ran Long, Wei Hao, Zhen Chi, HailongChen, Yu-Xiang Weng, Jiexiang Xia, Li Song, Shuzhou Li, Huaming Li, Zheng Liu,Isolated single atom cobalt in Bi3O4Br atomic layers totrigger efficient CO2 photoreduction, Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-10392-w
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10392-w
7. Angew：合理設(shè)計晶體共價有機框架材料用于高效光催化CO2還原
以H2O為犧牲劑，利用太陽能驅(qū)動CO2轉(zhuǎn)化為燃料，仍然是光合作用領(lǐng)域中一個具有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域。近日，南京師范大學(xué)Ya-Qian Lan等多團隊合作，合成了一系列卟啉‐四硫富瓦烯共價有機框架(COFs)材料，并在不添加光敏劑、犧牲劑和貴金屬助催化劑的情況下，作為光催化劑以H2O為犧牲劑還原CO2。光生電子通過共價鍵從四硫富瓦烯轉(zhuǎn)移到卟啉，使得電子和空穴分離，促進了CO2還原和H2O氧化。通過調(diào)整TTCOFs的帶隙結(jié)構(gòu)，TTCOF-Zn材料光催化CO2還原為CO產(chǎn)量為12.33μmol，選擇性可達100%，并伴隨著H2O氧化為O2。此外，DFT計算與晶體結(jié)構(gòu)模型相結(jié)合，明確了構(gòu)效關(guān)系。
Meng Lu, Jiang Liu, Ya-Qian Lan*, etal. Rational Crystalline Covalent Organic Frameworks Design for EfficientCO2Photoreduction with H2O. Angew. Chem. Int.Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201906890
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201906890
8. Angew：鈀催化劑催化苯乙烯對映選擇性硫羰基化反應(yīng)
近日，中國科學(xué)院成都生物研究所Jian Liao通過Pd催化苯乙烯與CO和硫醇，實現(xiàn)了高對映選擇性的硫羰基化反應(yīng)，獲得了高度對映體富集的硫酯，且產(chǎn)率較高。該反應(yīng)成功進行的關(guān)鍵是使用了手性配體(SOP)。在溫和的反應(yīng)條件下(1 atm CO以及0℃)，硫羰基化反應(yīng)進展順利，且具有廣范的底物范圍。進一步研究表明這種轉(zhuǎn)化可以用CO的替代品進行，這大大提高了反應(yīng)的安全性。該方法的通用性和實用性體現(xiàn)在其應(yīng)用于硫酯產(chǎn)品的合成轉(zhuǎn)化以及含半胱氨酸二肽的直接酰化反應(yīng)。作者對其催化機理進行了研究，提出了一種合理的催化循環(huán)途徑。
Jian Liao. Palladium‐Catalyzed Enantioselective Thiocarbonylation of Styrenes. Angew.Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201905905
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201905905
9. Angew：負(fù)載原子分散硒的多孔碳膜作為肼燃料電池優(yōu)異電極
低成本的電化學(xué)功能多孔膜在現(xiàn)代環(huán)境和能源技術(shù)中使用的各種電化學(xué)裝置中具有吸引力。
南開大學(xué)Hong Wang課題組報道了第一個可擴展的半金屬單原子硒非均相膜催化劑的制造，即采用一種可擴展的策略，用于構(gòu)建含有原子分散的半金屬Se的分層多孔碳膜，表示為SeNCM。分離的Se原子由六原子環(huán)結(jié)構(gòu)形式的碳原子來穩(wěn)定，類似于硒苯結(jié)構(gòu)，其中Se原子位于SeNCM中石墨域的邊緣。這種獨特的原子配置與先前報道的過渡/貴金屬單原子催化劑完全不同。帶正電的Se、增大的石墨層、SeNCM的強大電化學(xué)性質(zhì)賦予了該材料優(yōu)異的催化活性，甚至優(yōu)于現(xiàn)有的商業(yè)Pt/C催化劑，并且在實際肼燃料電池中對肼氧化反應(yīng)具有長期操作穩(wěn)定性。該發(fā)現(xiàn)將闡明并開始開發(fā)和理解用于實際應(yīng)用的單個半金屬原子異質(zhì)催化劑族。
Hong Wang, Tongzhou Wang, Qiang Wang, YuchengWang, Yunli Da, Wu Zhou, Yue Shao, Debao Li, Sihui Zhan, Jiayin Yuan,Atomically Dispersed Semi‐Metallic Selenium on PorousCarbon Membrane as Excellent Electrode for Hydrazine Fuel Cell, AngewandteChemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201907752
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201907752
10. Angew綜述：多功能熒光探針用于在活細(xì)胞和體內(nèi)對超氧陰離子的成像
活性氧作為活細(xì)胞和體內(nèi)的代謝物，一直是人們廣泛關(guān)注的一個研究課題。超氧陰離子(O2??)是生物體產(chǎn)生的一種活性氧，它廣泛參與對細(xì)胞功能的調(diào)控，也與許多疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)。為了明確O2??在相關(guān)疾病中的病理作用，開發(fā)可以有效監(jiān)測生物系統(tǒng)中O2??的方法就至關(guān)重要。熒光成像技術(shù)具有靈敏度高、時空分辨率高等優(yōu)點，是對活體細(xì)胞和體內(nèi)各種生物活性分子進行示蹤的有力工具。山東師范大學(xué)李萍教授和唐波教授根據(jù)O2??的固有特性，系統(tǒng)地總結(jié)了設(shè)計對O2??響應(yīng)的熒光探針的方法及其應(yīng)用，這些探針可以對活細(xì)胞和體內(nèi)的O2??以及O2??相關(guān)活性分子的產(chǎn)生位點和濃度變化進行成像；隨后也對檢測O2??所面臨的潛在挑戰(zhàn)以及構(gòu)建新的熒光成像探針提出了看法和重要的建議。
Haibin Xiao, Wen Zhang, Ping Li, Bo Tang. etal. Versatile fluorescent probes for visualizing superoxide anion in livingcells and in vivo. Angewandte Chemie International Edition.2019
DOI: 10.1002/anie.201906793
http://dx.doi.org/10.1002/anie.201906793
11. ACS Nano：金-左炔諾孕酮納米團簇作為放療增敏劑增強癌癥治療
金納米團簇由于其超小的尺寸和強大的吸收、散射和再發(fā)射輻射的能力，已成為一種很有效的放療增敏劑。然而，以往報道的金納米團簇放療增敏劑大多沒有精確的原子結(jié)構(gòu)，這使得人們對其構(gòu)效關(guān)系的理解還遠遠不夠。鄭州大學(xué)趙雪利博士、劉俊啟博士和臧雙全教授合作，以具有明確結(jié)構(gòu)的金-左炔諾孕酮納米團簇Au8(C21H27O2)8 (Au8NC)為基礎(chǔ)，制備了一種具有良好生物相容性的納米放療增敏劑。當(dāng)Au8NCs被x射線照射時，它可以產(chǎn)生活性氧(ROS)進而誘導(dǎo)癌細(xì)胞發(fā)生不可逆的凋亡。體內(nèi)實驗結(jié)果表明，經(jīng)Au8NCs給藥后再利用一次放療就可顯著地抑制腫瘤發(fā)生。這一研究也為開發(fā)具有精確原子結(jié)構(gòu)的金納米團簇放療增敏劑提供了新的策略。
Tong-Tong Jia, Xueli Zhao, Jun-Qi Liu,Shuang-Quan Zang. et al. Atomically Precise Gold?LevonorgestrelNanocluster as a Radiosensitizer for Enhanced Cancer Therapy. ACS Nano.2019
DOI: 10.1021/acsnano.9b03767
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b03767
12. ACS Nano：具有金屬包覆納米纖維的透氣無刺激透明水凝膠隱形眼鏡設(shè)備
具有高透氣性、光學(xué)透明性和機械魯棒性的電子智能隱形眼鏡在很多領(lǐng)域都有著很好的應(yīng)用價值。但是大多數(shù)現(xiàn)有的隱形眼鏡電子產(chǎn)品都使用了不透氣的基底、電子元件和界面粘合層，這對于它們的日常穿戴來說十分不便。
北京大學(xué)段小潔團隊和北京大學(xué)人民醫(yī)院王凱團隊合作報道了一種以商用隱形眼鏡為基底，利用金屬包覆的納米纖維為導(dǎo)體，通過原位電化學(xué)在上面沉積聚PSS作為黏附材料構(gòu)建了一種水凝膠器件。該水凝膠隱形眼鏡裝置具有良好的透氣性、潤濕性、光學(xué)透明性和機械魯棒性。實驗使用兔子作為模型，發(fā)現(xiàn)當(dāng)兔子戴上這些水凝膠隱形眼鏡設(shè)備連續(xù)12小時后，它也不會對動物的角膜造成磨損或刺激，證明其具有很好的生物安全性。實驗也對家兔進行了全場視網(wǎng)膜電圖(ERG)檢查，證明了該裝置所具有的功能效果。這一工作為開發(fā)水凝膠電子平臺一實現(xiàn)對生物組織的健康監(jiān)測和治療提供了新的方法。
Shiyuan Wei, Kai Wang, Xiaojie Duan. et al.Gas-Permeable, Irritation-Free, Transparent Hydrogel Contact Lens Devices withMetalCoated Nanofiber Mesh for Eye Interfacing. ACS Nano.2019
DOI: 10.1021/acsnano.9b02305
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b02305
