1. Chem：一種具有可逆各向異性結構轉(zhuǎn)變并伴有發(fā)光響應性質(zhì)的金四邊形框架
多級結構和手性是生物分子的基本特征。多級手性自組裝和自發(fā)對稱性破缺化學有助于揭示生命活動的機制和自然界手性的起源。近日，香港大學Vivian Wing-Wah Yam（任詠華）團隊報道了一個由非手性陰離子簇[Au10(dpptrz)4S4]2? (dpptrz-Au10)組裝得到的具有C4對稱性的多級手性Au四方框架（GQF），其中dpptrz-Au10由點擊反應誘導和[(dppa)6Au18S8]2+(dppa-Au18)團簇Au(I)???Au(I)相互作用引發(fā)團簇-團簇轉(zhuǎn)換（CCT）得到。團簇間氫鍵和堿離子配位對GQF的手性多級自組裝具有輔助作用。實驗發(fā)現(xiàn)，該自下而上組裝的GQF晶體暴露于真空中后，呈現(xiàn)出各向異性的結構轉(zhuǎn)變，并伴隨著單晶到單晶(SCSC)的發(fā)光變化，這種變化在真空消除后是可逆的。
Liao-Yuan Yao, Kam-Hung Low and VivianWing-Wah Yam*. A Gold Quartet Framework with Reversible Anisotropic StructuralTransformation Accompanied by Luminescence Response. Chem, 2019
DOI: 10.1016/j.chempr.2019.06.012
https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(19)30274-8?rss=yes
2. Matter：貴金屬氣凝膠的歷史與展望
貴金屬氣凝膠（NMAs）是以貴金屬納米粒子（或納米線等）為結構單元，通過溶膠-凝膠過程以及后續(xù)干燥過程（冷凍干燥/超臨界干燥）獲得的一類多孔、自支撐材料。結合貴金屬與氣凝膠兩者的特點，NMAs在電催化、表面增強拉曼散射、傳感等方面具有重要實際應用價值。
A. Eychmüller教授團隊針對NMAs這一領域進行了評述，重點總結了NMAs的相關制備方法，簡要介紹了NMAs的性質(zhì)與應用，并給出這一領域存在的挑戰(zhàn)以及可能的發(fā)展方向。對于這一領域，合成方面的重要挑戰(zhàn)在于發(fā)展簡便、快速的新方法，實現(xiàn)對各種凝膠參數(shù)的大范圍調(diào)控，以及深入理解制備過程的內(nèi)在機制；應用方面的挑戰(zhàn)在于對構效關系的深入研究，而非僅僅追求性能指標。總得來說，NMAs是一個相對年輕且有極大發(fā)展空間的領域，需要化學、物理、材料等交叉學科的專家學者加盟，以實現(xiàn)合成與應用發(fā)展方面的突破。
Du, R.; Fan, X.; Jin, X.; Hübner, R.; Hu, Y.; Eychmüller, A., EmergingNoble Metal Aerogels: State of the Art and a Look Forward. Matter 2019, 1 (1),39-56.
https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(19)30031-1
3. Joule：表征鋰-固態(tài)電解質(zhì)界面動力學與堆壓和電流密度的關系
將傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)用固態(tài)電解質(zhì)進行取代能夠有效解決高比能鋰金屬電池的安全問題。但是，圍繞著固-固界面仍然存在著諸多問題，更好地理解鋰金屬-固態(tài)電解質(zhì)界面對于解決這些問題十分關鍵。在本文中，美國密歇根大學的Jeff Sakamoto團隊利用堆壓對鋰-電解質(zhì)電池在恒流循環(huán)過程中的力學與電化學行為的關系進行了研究。他們使用Li7La3Zr2O12固態(tài)電解質(zhì)構建了對稱電池并在動態(tài)堆壓條件下進行了直流技術和交流技術的測試。研究發(fā)現(xiàn)在高于臨界堆壓條件下恒流充放電過程中對稱電池會發(fā)生嚴重的極化。他們借助參比電極將鋰剝離行為對該效應的影響進行了排除。這表明在低壓條件下，鋰剝離速率超過了機械變形補充界面的速率，從而導致空隙的形成，最終增加了界面阻力。該工作不僅激發(fā)了對鋰金屬-固體電解質(zhì)界面進一步了解的需求，而且為未來所有固態(tài)電池的設計提供了指導。
Michael J. Wang, Jeff Sakamoto et al,Characterizing the Li-Solid-Electrolyte Interface Dynamics as a Function of Stack Pressure and Current Density, Joule, 2019
DOI: 10.1016/j.joule.2019.06.017
https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30308-3?rss=yes#
4. Nature Commun.：基于離子液體電解質(zhì)的安全且不易燃的鈉金屬電池
具有高能量密度的可充電鈉金屬電池的實現(xiàn)具有重要意義，但追求更高的能量密度也應具有高的安全性，而有機溶劑電解質(zhì)很難達到該要求。
斯坦福大學戴宏杰團隊提出了一種基于NaCl緩沖AlCl3/1-甲基-3-乙基咪唑氯化物的離子液體電解質(zhì)，用于安全和高能Na電池。兩種1至4 wt.％的電解質(zhì)添加劑，乙基二氯化鋁（EtAlCl2）和1-乙基-3-甲基咪唑雙（氟磺酰基）酰亞胺（[EMIm] FSI）是穩(wěn)定鈉負極上的SEI實現(xiàn)可逆鈉電鍍/剝離的關鍵。這是用于可充電鈉金屬電池的第一種基于氯鋁酸鹽的離子液體電解質(zhì)。固體電解質(zhì)界面（SEI）分析顯示SEI成分包括NaCl，Al2O3和NaF，其衍生自Na與IL電解質(zhì)中陰離子之間的反應。
在含有該IL電解質(zhì)的Na/Pt電池中，在約為100次可逆Na電鍍/剝離循環(huán)中，在0.5 mA cm-2下達到約為95％的庫倫效率（CE）。使用優(yōu)化的IL電解質(zhì)，將Na負極與磷酸釩鈉（NVP）和磷酸釩氟化鈉（NVPF）基正極配對，可提供高達~4 V的高放電電壓，高達99.9％的CE和最大能量功率密度分別為420Wh kg-1和1766 W kg-1。700次循環(huán)后，電池容量保持率為90％以上。
Hao Sun, Guanzhou Zhu, Xintong Xu, Meng Liao,Yuan-Yao Li, Michael Angell, Meng Gu, Yuanmin Zhu, Wei Hsuan Hung, Jiachen Li,Yun Kuang, Yongtao Meng, Meng-Chang Lin, Huisheng Peng, Hongjie Dai, A safe andnon-flammable sodium metal battery based on an ionic liquid electrolyte, NatureCommunications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-11102-2
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11102-2
5. Nature Commun.：自發(fā)反應保護多孔鋰電極助力鋰硫電池
可充電鋰負極需要多孔結構以獲得高容量，當用于Li-S電池時，需要穩(wěn)定的電極/電解質(zhì)界面以防止枝晶形成和多硫化物穿梭。香港科技大學趙天壽和Q. Chen團隊設計了兩個簡單的自發(fā)反應步驟來保護多孔鋰電極。首先，將熔融Li注入到硫浸漬的碳納米纖維中，形成具有鋰殼和碳核的多孔纖維網(wǎng)絡Li復合材料。然后，多孔Li復合物與金屬氟化物絡合物（BiF3-P2S5）反應，以自發(fā)形成緊密錨定在Li表面上的Li3Bi合金和LiF。P2S5還與多孔電極上殘留的Li2S聚合，形成離子導電的無定形Li2S-P2S5固體電解質(zhì)層。自發(fā)實現(xiàn)的多尺度保護能夠使Li-S全電池在6.0 mA cm-2時相當高的硫負荷（10.2 mg cm-2）下穩(wěn)定運行200多個循環(huán)。
Y. X. Ren, L. Zeng, H. R. Jiang, W. Q. Ruan,Q. Chen, T. S. Zhao, Rational design of spontaneous reactions for protectingporous lithium electrodes in lithium–sulfur batteries, Nature Communications,2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-11168-y
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11168-y
6. Angew：Sb基復合材料負載在P摻雜的C上提高NRR法拉第效率
以氮氣為原料，在常溫常壓條件下，采用電化學方法大規(guī)模、高選擇性地合成氨，是一項極具挑戰(zhàn)性的研究課題。近日，青島科技大學Xien Liu，Qing Qin，韓國蔚山科學技術院Jaephil Cho等多團隊合作，報道了一種新型PC/Sb/SbPO4納米復合材料(PC，磷摻雜碳)，該材料在常溫常壓下，在酸性和中性電解質(zhì)中均能高效電催化N2轉(zhuǎn)化為NH3。
在‐0.15 V的還原電位下（相對于RHE），PC/Sb/SbPO4催化劑在溫和的條件下，0.1 M HCl中，生成NH3的法拉第效率(FE) 高達31%。此外，在0.1 MNa2SO4溶液中，‐0.1 V(相對于RHE)的還原電位下，F(xiàn)E值達到了34%，這比大多數(shù)報道的中性電解質(zhì)中溫和條件下的NRR電催化劑要好。作者進一步研究了氮氣還原前后PC/Sb/SbPO4催化劑表面物種和電催化性能的變化。PC和SbPO4均被認為是提高NRR性能的活性物質(zhì)。
Xien Liu,* Qing Qin,* Jaephil Cho*, et al.Antimony‐Based Composites Loading on Phosphorus‐Doped Carbon for Boosting Faradaic Efficiency of the Electrochemical Nitrogen Reduction Reaction. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201906521
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201906521
7. AEM：抑制離子遷移，提高立方FAPbX3的相穩(wěn)定性
阿卜杜拉國王科技大學Udo Schwingenschl?gl研究了甲脒（FA）與FAPbX3（X = Br，I）的無機鈣鈦礦骨架的化學鍵合。與甲基銨的鈣鈦礦相比，F(xiàn)APbX3鈣鈦礦無機籠具有更強的氫鍵，π-陰離子鍵合的存在，以及更多的空間位阻。與FA相比，并提出了有機陽離子摻雜劑能夠提供雙重結合強度的氫和鹵素鍵合。摻雜劑被證明不僅抑制鹵素遷移，而且還抑制FAPbI3的α-δ相變。
Oranskaia, A., Schwingenschl?gl, U.,Suppressing X‐Migrations and Enhancing the Phase Stability ofCubic FAPbX3 (X = Br, I). Adv. Energy Mater. 2019, 1901411.
https://doi.org/10.1002/aenm.201901411
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201901411
8. ACS Nano：用于醫(yī)療診斷、農(nóng)業(yè)和電信的光纖耦合發(fā)光聚光器
一般來說，發(fā)光聚光器(LCs)主要用于收集陽光并將其轉(zhuǎn)化為電能，但是目前其在眾多其他領域也有很突出的應用前景。美國UbiQD公司Nikolay S. Makarov團隊通過將基于CuInSexS2-x/ZnS量子點的高性能LCs耦合到具有從可見光到近紅外光譜發(fā)射的光纖中，制備了一種可用于醫(yī)學診斷、農(nóng)業(yè)和電信領域的一種低成本小型設備，并對各種設計考慮因素和性能進行了討論和總結說明。研究結果表明，這些新型設備有望對空間通信系統(tǒng)、醫(yī)療診斷和溫室作物的產(chǎn)量的提供許多重要的幫助。
Nikolay S.Makarov. et al. Fiber-Coupled Luminescent Concentrators for MedicalDiagnostics, Agriculture, and Telecommunications. ACS Nano. 2019
DOI:10.1021/acsnano.9b03335
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b03335
9. AFM：診療納米工具箱用于再生角膜植入
角膜疾病是致盲的主要原因，而世界各地的供體角膜短缺也在日益加劇。雖然目前再生醫(yī)學領域取得了一定的進展，但人工角膜的成功移植在臨床實踐中還尚未完全實現(xiàn)。這種人工角膜植入失敗是很多因素造成的，例如病毒和其他微生物的在感染和植入物降解困難等等。因此，迫切需要開發(fā)新的角膜植入物以適應宿主環(huán)境并對抗后續(xù)炎癥或感染造成的負面影響。劍橋大學Hirak K. Patra博士團隊設計了一個納米工具箱，并將其作為防止感染、促進角膜再生和原位對角膜環(huán)境進行非侵入性監(jiān)測的工具。這一納米系統(tǒng)可以被植入到用于再生的生物合成植入物中來構建診療設備，進而實現(xiàn)對植入后的生物變化做出對應的反應。
Hirak K. Patra. et al. Rational Nanotoolboxwith Theranostic Potential for Medicated Pro-Regenerative CornealImplants. Advanced Functional Materials. 2019
DOI: 10.1002/adfm.201903760
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201903760
10. Adv. Sci.：可調(diào)、可注射的3D水凝膠作為干細胞生態(tài)位
基于干細胞的組織工程需要提高干細胞的保留、存活能力和分化控制。而使用生物相容性支架來封裝干細胞則可以解決第一個和第二個問題。而為了控制干細胞的命運，就有必要使用具有生物活性分子的可調(diào)生物相容性支架。然而，干細胞支架的可調(diào)性卻往往與其可注射性存在沖突。韓國科學技術研究所Soo-Chang Song團隊開發(fā)了一種可微調(diào)的3 D可注射水凝膠系統(tǒng)。實驗結果表明，該水凝膠系統(tǒng)在活體中也具有良好的排列性和可調(diào)諧的性能。實驗通過在該水凝膠中注射間充質(zhì)干細胞三周后發(fā)現(xiàn)會有不同水平的軟骨分化出現(xiàn)，從而證明該水凝膠系統(tǒng)具有作為干細胞生態(tài)位的潛力。
Ki Hyun Hong, Soo-Chang Song. et al.Fine-Tunable and Injectable 3D Hydrogel for On-Demand Stem Cell Niche. Advanced Science.2019
DOI: 10.1002/advs.201900597
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201900597
