1. Nature Mater.：間苯二酚甲醛樹脂作為無金屬半導體光催化劑用于太陽能-H2O2能量轉換
人工光合作用是可持續能源技術的關鍵。H2O2是一種可儲存運輸并可直接用于發電的燃料，利用太陽能將H2O和O2光催化生成H2O2是一種很有前景的人工光合作用技術。然而，所有先前報道的粉末光催化劑催化生成H2O2都存在效率低的問題。
近日，大阪大學Yasuhiro Shiraishi等多團隊合作，利用間苯二酚甲醛樹脂這一應用廣泛的廉價聚合物作為高效的半導體光催化劑，為H2O2的生成提供了新的基礎。作者通過簡單地高溫水熱合成法(~523 K)合成了該窄帶隙的間苯二酚甲醛樹脂材料。實驗發現，該材料具有寬的光吸收范圍（至700 nm），并通過光生電荷催化H2O氧化和O2還原。在模擬太陽光照射下，該材料可穩定光催化H2O氧化和O2還原生成H2O2，光化學轉換效率超過0.5%。該材料作為一種新型的人工光合作用體系具有重要的應用前景。
Yasuhiro Shiraishi*, et al. Resorcinol–formaldehyde resins as metal-free semiconductor photocatalysts forsolar-to-hydrogen peroxide energy conversion. Nat. Mater., 2019
DOI: 10.1038/s41563-019-0398-0
https://www.nature.com/articles/s41563-019-0398-0
2. Nature Photon.：光波驅動的無隙超導性和太赫茲對稱性破壞的禁量子拍
光誘導超電流為量子工程應用的應急材料相和集體模式的電磁設計繪制了前進的道路。然而，表征這種非平衡宏觀量子態的復數階參數的受控空間-時間調制仍然是難以捉摸的。這種超快相位幅度調制可以通過高次諧波模式表現出超過平衡對稱性所允許的模式。
近日，美國愛荷華州立大學Wang, J研究團隊通過非線性振蕩太赫茲光電流實現的子循環動態對稱破壞來驅動凝結態。這些具有破壞反演對稱性的非平衡宏觀量子態通過不對稱和多周期太赫茲光激發的Cooper對加速來控制。研究人員觀測到的超電流攜帶狀態在光波周期中演化并表現出三個顯著特征：平衡對稱禁止的Anderson偽旋轉進動，配對輔助的強高諧波相干振蕩和長壽命無間隙超流體，凝結淬火最小。持續光電流的光波調諧可以擴展到非常規超導體和拓撲物質的量子控制，對量子門和傳感功能有影響。
Yang, X. Wang, J. et al. Lightwave-drivengapless superconductivity and forbidden quantum beats by terahertz symmetrybreaking. Nat. Commun. 2019.
DOI:10.1038/s41566-019-0470-y
https://www.nature.com/articles/s41566-019-0470-y
3. Nature Commun.：新奇納米結構制備高效白光OLED
有機發光二極管（OLED）受到嚴重的光捕獲，而導致其外部量子效率低。德累斯頓工業大學Sebastian Reineke團隊報道了一種簡便，可擴展，無光刻的方法，以生成具有方向隨機性和維度順序的可控納米結構，明顯地提高白色OLED的效率。聚（二甲基硅氧烷）表面上的機械變形響應于壓縮應力釋放，通過反應離子蝕刻初始化，周期性和深度分布范圍從幾十納米到微米。研究證明，獨立調整平均深度和主導周期的可能性。將這些納米結構整合到雙單元串聯白色OLED中，利用提取的襯底模式實現76.3％的最大外量子效率和95.7 lm W-1的發光效率。在10,000 cd m-2時，增強因子為1.53±0.12。通過考慮偶極子取向，發射波長和正弦納米紋理上的偶極子位置來構建光學模型。
Li, Y., Kova?i?, M. et al. Tailor-made nanostructures bridging chaos and order forhighly efficient white organic light-emitting diodes. Nat. Commun. 10, 2972,2019
Doi:10.1038/s41467-019-11032-z.
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11032-z
4. Nature Commun.：有機半導體薄膜摻雜團簇調整電荷運輸動力學
在有機熱電材料的設計中，一個重要的挑戰是同時實現高電導率和高感應電壓對熱梯度的響應。傳統觀點認為，聚合物本身決定了熱電效率。近日，馬薩諸塞大學阿默斯特分校ZlatanAksamija、D. Venkataraman等多團隊合作，發現摻雜（尤其是共軛聚合物薄膜中摻雜團簇）對其熱電性能有著重要的影響。作者將I摻雜的P3HT和PDPP4T薄膜的塞貝克系數和電導率與開爾文探針力顯微鏡相關聯，以確定摻雜物的空間分布對總體電荷輸運的作用。作者進一步將實驗數據擬合到聲子輔助躍遷模型中，發現摻雜物的分布改變了態密度分布和Kang– Snyder輸運參數。該工作表明控制摻雜劑在共軛聚合物薄膜中的分布對于熱電和其它電子應用具有重要的作用。
Connor J. Boyle, MeenakshiUpadhyaya, Zlatan Aksamija*, D. Venkataraman*, et al. Tuning charge transportdynamics via clustering of doping in organic semiconductor thin films. Nat.Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-10567-5
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10567-5
5. AM：纖維和紡織電子領域的應用挑戰
現代電子設備正朝著小型化和集成方向發展，并且正在關注可穿戴電子產品。由于它們與人體的緊密接觸，可穿戴電子設備具有新的要求，包括重量輕，尺寸小和靈活性。傳統的3D和2D電子設備由于其剛性和體積而不能有效地滿足這些要求。因此，包括能量收集設備，能量存儲設備，發光設備和傳感設備在內的一系列新型一維光纖電子設備由于其直徑小，重量輕，靈活性和可柔軟性而成為一項挑戰。近日，復旦大學Peining Chen、Bingjie Wang以及彭慧勝討論了光纖和紡織電子設備從單纖維形狀設備到連續可擴展制造，封裝和測試以及應用模式探索所面臨的應用挑戰。然后總結了纖維和紡織電子的發展趨勢。最后，強調了促進其商業化所需的未來方向。
Wang, L. Chen, P. Wang, B. Peng, H. et al.Application Challenges in Fiber and Textile Electronics. AM 2019.
DOI:10.1002/adma.201901971
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201901971
6. AM：用于可穿戴應用的智能紡織集成微電子系統
智能紡織品的可編程特性使其成為新興技術領域不可或缺的一部分。智能紡織集成微電子系統（STIMES）結合了微電子技術和人工智能以及增強或虛擬現實等技術，已經得到了深入探索。醫療保健，物聯網（IoT），智能城市管理，機器人等領域的許多有前途的應用已經在世界各地得到證明。近日，香港理工大學Wei Chen、Yang Chai以及Xiaoming Tao概述了過去五年中該領域進展情況。涵蓋了功能材料，智能紡織部件的主要制造工藝，功能設備，系統架構和異構集成，人類和非人類相關領域的可穿戴應用，以及STIMES的安全性和安全性。詳細討論了主要類型的紡織綜合非傳統功能設備：傳感器，執行器，顯示器，天線，能量采集器及其混合動力，電池和超級電容器，電路板和存儲設備。
Shi, J. Chen, W. Chai, Y. Tao, X. et al. Smart Textile‐Integrated Microelectronic Systems for WearableApplications. AM 2019.
DOI:10.1002/adma.201901958
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201901958
7. AM：用于數字化醫療的柔性混合電子產品
目前，人們在對柔性混合電子產品的材料和結構進行創新設計時取得了一系列進展，這些進步使得這些具有優異性能的電子產品能夠被拉伸,彎曲或者扭曲成任意形狀，進而實現其從傳統醫療到數字化醫療的變換。清華大學馮雪教授團隊綜述了目前人們在柔性混合電子器件領域對材料創新和結構設計的研究；介紹了這類電子器件在生物醫學領域，如生物電監測和刺激、光學監測和治療、聲學模擬和監測以及和體液檢測等方面的應用；最后對未來柔性混合電子設備研究所面臨的挑戰提出了看法。
Yinji Ma, Xue Feng. et al. Flexible HybridElectronics for Digital Healthcare. Advanced Materials. 2019
DOI: 10.1002/adma.201902062
https://doi.org/10.1002/adma.201902062
8. AM綜述：用于免疫治療的材料
材料工程的快速發展使得其在免疫治療的臨床前研究中得到了廣泛的應用。將化學和材料科學進行相互交叉則有望對免疫調節試劑的負載、靶向和釋放進行改善。哈佛大學Samir Mitragotri教授和C. Wyatt Shields IV博士合作概述了目前在臨床前研究中用于提高免疫治療效果的材料。不同的材料可以根據其長度尺寸進行劃分，它們往往也具有不同的功能特性。例如，納米材料可以提高靶向效果以及組織細胞對免疫調節試劑的浸潤；微米尺度的材料則可以促進細胞介導的轉運過程并作為一種人工的抗原遞呈細胞；而宏觀尺度的材料可以形成人工微環境以促進細胞的浸潤和重組。最后，文章也簡要展望了這些材料的發展軌跡以及該領域尚未解決的一些重大挑戰。
C. Wyatt Shields IV, Samir Mitragotri. et al.Materials for Immunotherapy. Advanced Materials. 2019
DOI: 10.1002/adma.201901633
https://doi.org/10.1002/adma.201901633
9. AM：全有機半導體C3N4/PDINH異質結構用于光催化抗菌治療
近年來，光催化抗菌療法被證明可以有效地對抗耐藥細菌。許多無機納米系統已也被開發用于進行細菌感染的光催化治療，但由于重金屬存在一定的毒性風險，其進一步的應用也受到了很大的限制。有機半導體光催化材料具有良好的生物相容性、可調諧的電子結構、多樣的結構、合適的帶隙和低成本等眾多優勢，因此受到人們的廣泛關注。
西北大學劉晶教授團隊、國家納米科學中心陳春英團隊和濟南大學于欣博士團隊合作，通過在C3N4表面原位重結晶PDINH得到了一種全有機復合光催化納米材料C3N4/PDINH異質結構，該材料具有很高的光催化效率。實驗結果表明，該復合結構的吸收光譜可以從紫外光擴展到近紅外光(750 nm)，從而利用增強的光催化作用來產生更多的活性氧，因此其對革蘭氏陰性菌和陽性菌都有很好的滅活作用，而對正常組織細胞的毒性則可以忽略不計。研究表明，該異質結構對感染金黃色葡萄球菌的小鼠真皮傷口感染傷口再生具有有效的促進作用。這種全有機異質結構在傷口消毒中具有廣闊的應用前景。
Longwei Wang, Xin Yu, Jing Liu, Chunying Chen.et al. An All-Organic Semiconductor C3N4/PDINH Heterostructure with Advanced Antibacterial Photocatalytic Therapy Activity. Advanced Materials. 2019
DOI: 10.1002/adma.201901965
https://doi.org/10.1002/adma.201901965
10. AM綜述：半導體量子點：一種新興的CO2光還原候選材料
作為解決能源危機和環境問題最關鍵的方法之一，將CO2光還原為高附加值的化學物質和太陽能燃料(如CO、HCOOH、CH3OH、CH4)引起了廣泛的關注。在自然界中，光合生物利用陽光將CO2和H2O有效地轉化為碳水化合物和氧氣(O2)，這激發了低成本、穩定、高效的CO2光還原人工光催化劑的開發。半導體量子點(QDs)具有成本低、合成簡單、光捕獲性能好、產生多個激子、載流子調控可行、表面位置豐富等優點，近年來被認為是最有希望建立高效人工光系統的材料之一。
近日，中科院物理化學技術研究所吳驪珠，Xu-Bing Li團隊總結了用半導體量子點進行CO2光還原的最新進展。首先，分析了半導體量子點獨特的光物理和結構特性，這使其在太陽能轉換方面具有廣泛的應用。然后介紹了量子點在光催化CO2還原中的最新應用，主要分為三類:二元II-VI半導體量子點(如CdSe、CdS和ZnSe)、三元I-III-VI半導體量子點(如CuInS2和CuAlS2)和鈣鈦礦型量子點(如CsPbBr3、CH3NH3PbBr3和Cs2AgBiBr6)。最后，討論了量子點在太陽能CO2還原方面的挑戰和前景。
Hao-Lin Wu, Xu-Bing Li,* Chen-Ho Tung, Li-ZhuWu*. Semiconductor Quantum Dots: AnEmerging Candidate for CO2 Photoreduction. Adv. Mater. 2019,
DOI: 10.1002/adma.201900709
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201900709
11. AM：升高的器件溫度和過量載流子對鈣鈦礦太陽能電池快速光誘導降解
隨著功率轉換效率現在達到24.2％，限制使用鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的高效發電的主要因素是它們的長期穩定性。特別是，PSC已經證明在光照下快速降解，其驅動機制尚待理解。近日，北卡羅來納大學教堂山分校黃勁松研究團隊的研究結果表明，由于恒定照射，升高的器件溫度與過量的電荷載流子相結合是在照射下封裝的鈣鈦礦太陽能電池快速降解的主要力量。
將器件冷卻至20°C并在最大功率點下工作，與在60°C的開路條件下工作相比，CH3NH3PbI3太陽能電池的穩定性提高了100倍以上。在CH3NH3PbI3中也觀察到源自光熱誘導的擴增的光誘導的應變，其排除了其他光誘導應變機制。然而，在照射下CH3NH3PbI3太陽能電池的初始快速降解中，應變和電場似乎不起任何作用。結果表明，升高的溫度和過量的電荷載體促進PSC中額外的重組中心的形成最終導致快速的光誘導降解。還給出了測量PSC穩定性的最佳方法指南。
Chen, B. Huang, J. et al. Synergistic Effect of Elevated Device Temperature and Excess Charge Carriers on the Rapid Light‐Induced Degradation of Perovskite Solar Cells.AM 2019.
DOI:10.1002/adma.201902413
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201902413
12. AM：17.39%記錄效率！低維鈣鈦礦電池
低維Ruddlesden-Popper（LDRP）鈣鈦礦是太陽能研究的當前研究熱點，因為研究人員試圖從中制造穩定的光伏器件。然而，較差的激子解離和不充分快速的電荷轉移減慢了器件中的電荷提取，導致性能較差。
宋延林聯合邢貴川團隊采用1,4-丁二胺（BEA）制備低維鈣鈦礦，提高電荷提取效率。研究表明，這些層狀鈣鈦礦是通過層間空間（B-ACI）中的二銨（BEA2+）和單銨（MA +）陽離子的交替排序形成的，具有式(BEA)0.5MAnPbnI3n+1。與典型的LDRP對應物相比，這些B-ACI鈣鈦礦具有更寬的光吸收窗口和更低的激子結合能，具有更穩定的層狀鈣鈦礦結構。此外，超快瞬態吸收表明B-ACI鈣鈦礦表現出窄的量子阱寬度分布，產生無障礙和平衡的載流子傳輸路徑，增強的載流子擴散（電子和空穴）長度超過350 nm。
結合BEA配體的鈣鈦礦太陽能電池對于(BEA)0.5MA3Pb3I10實現了14.86％的記錄效率，對于(BEA)0.5Cs0.15(FA0.83MA0.17)2.85Pb3(I0.83Br0.17)10實現了17.39％的記錄效率，且無回滯。此外，在儲存2400 h后，三陽離子B-ACI器件可以保持其初始效率的90％以上，并且在光照下超過500h沒有明顯地降解。
Li, P., Liang, C., Liu, X.‐L., Li, F., Zhang, Y., Liu, X.‐T., Gu, H.,Hu, X., Xing, G., Tao, X., Song, Y., Low‐DimensionalPerovskites with Diammonium and Monoammonium Alternant Cations for High‐Performance Photovoltaics. Adv. Mater. 2019, 1901966.
https://doi.org/10.1002/adma.201901966
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201901966
13. Nano Lett.：溶液化學法合成單晶六方石墨烯量子點
由于存在帶隙，具有納米尺寸的石墨烯基碳納米結構引起了極大的興趣。到目前為止，由于當前合成方法的精度有限，尚未直接觀察到有序的邊緣結構和均勻合成的包括六方單晶結構的石墨烯量子點（GQD）。近日，韓國高麗大學Sang Hyuk Im、三星先進技術研究院Tae-Ho Kim以及韓國科學技術院O OkPark報道了一種新方法，不僅可以用于合成具有六邊形的尺寸控制的單晶GQD，而且可以還用于通過催化溶液化學從D-葡萄糖構建2D和3D石墨烯單晶結構的新發現。通過尺寸控制的單晶GQD，可以從晶體尺寸和激子壽命之間的相關性闡明邊緣狀態對光的關鍵作用。此外，藍色發光單晶GQD用作發光二極管上的發射極，能夠表現出穩定的深藍色發射。
Lee, S. H. lm, S. H. Kim, T.-H. Park, O, O.et al. Synthesis of single-crystalline hexagonal graphene quantum dotsfrom solution chemistry. Nano Lett. 2019.
DOI:10.1021/acs.nanolett.9b01940
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.nanolett.9b01940
14. ACS Nano：用于癌癥免疫治療的棒狀免疫靶向給藥系統的設計策略
通過增強抗腫瘤免疫應答來突破與腫瘤免疫抑制微環境相關的活化能屏障，是腫瘤免疫治療的一個熱門研究領域。而利用載體系統去幫助遞送免疫刺激分子對于這一領域來說則至關重要。然而，遞送系統的尺寸效應對免疫靶向位點和抗癌免疫反應的影響目前還尚未得到很好的研究。
日本產業技術綜合研究所Xiupeng Wang和Xia Li合作，制備了長度從100納米到10μm的棒狀羥基磷灰石(HA)粒子，并發現這些粒子刺激產生的免疫抗癌效果與尺寸相關。長度在100到500納米之間的HA粒子可以促進細胞對抗原的攝取、樹突狀細胞(DC)的成熟和淋巴結靶向；500納米到10μm的HA粒子則可以延長抗原的保留時間并增加DC的積累；而長度為500 nm的HA粒子則兼具二者的優勢，可以在體內實現最佳的免疫抗癌療效。這一研究為未來設計用于癌癥免疫治療的棒狀免疫靶向給藥系統提供了新的策略。
Xiupeng Wang, Xia Li. et al. Rod-Scale Design Strategies for Immune-Targeted Delivery System toward CancerImmunotherapy. ACS Nano. 2019
DOI: 10.1021/acsnano.9b01271
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b01271
