4. Chem. Soc. Rev.: 基于二維材料鈣鈦礦太陽能電池的電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)、效率及穩(wěn)定性
鈣鈦礦作為第三代太陽能電池最有前途的材料之一已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。但其在設(shè)備效率和穩(wěn)定性方面仍存在一些重大和持久的問題有待解決。鈣鈦礦型太陽能電池（PSC）的光伏效率嚴(yán)重依賴于電荷載流子動(dòng)力學(xué)。這一復(fù)雜的過程包括電荷載流子的產(chǎn)生、提取、傳輸和收集，每一個(gè)過程都需要以良好的方式進(jìn)行調(diào)制以獲得高性能。二維材料（TDMS）包括石墨烯及其衍生物、過渡金屬二羥基化物（MoS2、WS2）、黑磷（BP）、金屬納米片和二維鈣鈦礦活性層等由于其在鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用受到廣泛關(guān)注。高載流子遷移率和可調(diào)工作函數(shù)特性對(duì)PSC的載流子動(dòng)力學(xué)有很大的影響。迄今為止，基于TDM的PSC領(lǐng)域已經(jīng)取得了重大進(jìn)展。
在本文中，溫州大學(xué)的王舜, 南京大學(xué)的鄒志剛以及佐治亞理工大學(xué)的林志群等概括了在PSC中作為電極、空穴傳輸層、電子傳輸層和緩沖層的TDMS（即石墨烯、石墨烯、過渡金屬二茂金屬、BP等）的發(fā)展和應(yīng)用的最新進(jìn)展。文章總結(jié)了在PSC中作為主動(dòng)吸收材料的二維鈣鈦礦并討論了TDMS和二維鈣鈦礦對(duì)PSC電荷載流子動(dòng)力學(xué)的影響。最后作者強(qiáng)調(diào)了PSC器件面臨的挑戰(zhàn)，并針對(duì)這些問題提出了相應(yīng)的解決方案，以期提高光伏器件的效率和穩(wěn)定性。
BingWang, Shun Wang, Zhigang Zou, Zhiqun Lin et al, The charge carrier dynamics,efficiency and stability of two-dimensional material-based perovskite solarcells, Chem. Soc. Rev., 2019
DOI:10.1039/C9CS00254E
https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2019/CS/C9CS00254E#!divAbstract
5. AM：利用堿基對(duì)相互作用來保持穩(wěn)定的納米膠囊用于藥物遞送
納米藥物遞送系統(tǒng)的靶向和持續(xù)藥物釋放往往因其結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆和不受控制的破壞而無法實(shí)現(xiàn)。福州大學(xué)宋繼彬教授團(tuán)隊(duì)和美國NIH陳小元教授團(tuán)隊(duì)合作制備了一種仿生納米膠囊，它是通過將聚胸腺嘧啶和光異構(gòu)化聚偶氮苯(PETAzo) 進(jìn)行交聯(lián)并與腺嘌呤修飾的ZnS納米顆粒(ZnS-A)通過堿基配對(duì)相連接組成的。
ZnS-A– NPs可將x射線轉(zhuǎn)化為紫外光使得偶氮苯基團(tuán)發(fā)生異構(gòu)化，從而使得活性載荷在雙層膜上發(fā)生可控?cái)U(kuò)散。此外，PETAzo和ZnS-A之間的堿基配對(duì)相互作用可以防止藥物在體內(nèi)循環(huán)過程中發(fā)生滲漏，這樣不僅可以增強(qiáng)其在腫瘤中的累積，還可以使其保持穩(wěn)定。研究表明，該納米膠囊具有長時(shí)間的腫瘤保留、可遠(yuǎn)程控制的藥物釋放、增強(qiáng)的腫瘤積累和有效的抗腫瘤作用等優(yōu)點(diǎn)，因此是一種很好的抗癌藥物遞送系統(tǒng)。
HongzhangDeng, Jibin Song, Xiaoyuan Chen. et al. X-ray-Controlled Bilayer Permeabilityof Bionic Nanocapsules Stabilized by Nucleobase Pairing Interactions forPulsatile Drug Delivery. Advanced Materials. 2019
DOI:10.1002/adma.201903443
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201903443
6. AM綜述：智能熒光納米粒子的腫瘤靶向策略及其在腫瘤診療中的應(yīng)用
熒光納米粒子（FNPs）具有信號(hào)強(qiáng)度高、耐光漂白、熒光發(fā)射可調(diào)、靈敏度高、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)，非常適合用于癌癥診療領(lǐng)域。此外，F(xiàn)NPs也具有較大的表面積，易于對(duì)其修飾從而構(gòu)建具有腫瘤靶向和相關(guān)的診療功能的多功能納米顆粒(MFNPs)。而為了獲得更好的靶向性和治療效果，就有必要對(duì)FNPs的性質(zhì)和靶向機(jī)制進(jìn)行充分了解。
米尼奧大學(xué)Rui L. Reis教授、上海大學(xué)吳明紅教授和王艷麗博士合作綜述了近年來被人們廣泛接受和應(yīng)用的靶向機(jī)制，如EPR效應(yīng)、主動(dòng)靶向、腫瘤微環(huán)境(TME)靶向等；此外還對(duì)新發(fā)現(xiàn)的靶向機(jī)制即細(xì)胞膜通透性靶向(CMPT)進(jìn)行了介紹，它可以將納米材料靶向腫瘤的效率從單純依靠EPR效應(yīng)的不足5%提高到50%以上；最后對(duì)設(shè)計(jì)新的腫瘤靶向藥物和其臨床應(yīng)用的轉(zhuǎn)化前景進(jìn)行了總結(jié)。
JiuyangHe, Minghong Wu, Rui L. Reis, Yanli Wang. et al. Tumor Targeting Strategies ofSmart Fluorescent Nanoparticles and Their Applications in Cancer Diagnosis and Treatment. Advanced Materials. 2019
DOI:10.1002/adma.201902409
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201902409
7. AM:竹節(jié)狀氮摻雜碳納米管陣列作為自供電柔性Li-CO2電池的無金屬催化劑
Li-CO2電池具有放電平臺(tái)長、能量密度高、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有前途的可穿戴電子產(chǎn)品儲(chǔ)能裝置。然而，由于缺乏柔韌耐用的催化劑電極，其循環(huán)性和機(jī)械剛度較差，嚴(yán)重阻礙了其應(yīng)用。
阿貢實(shí)驗(yàn)室陸俊、中國工程物理研究院Jianli Cheng、Bin Wang團(tuán)隊(duì)利用竹狀N摻雜碳納米管纖維（B-NCNT）作為柔性、耐用的無金屬催化劑，制備了具有超長循環(huán)壽命、高倍率和大比容量的柔性纖維狀Li-CO2電池，用于CO2還原和演化反應(yīng)。由于具有豐富的吡啶基、豐富的缺陷和周期性竹節(jié)活性部位的高氮摻雜，所制備的Li-CO2電池顯示出出色的電化學(xué)性能，具有23328 mAh g?1的高全放電容量，高倍率的低功耗能力。
在電流密度為1000 mA g?1時(shí)，低電位間隙高達(dá)1.96 V，360次循環(huán)的穩(wěn)定性和良好的柔韌性。同時(shí)，雙功能B-BCNT被用作纖維型染料敏化太陽能電池的對(duì)電極，以制造一種自供電的纖維型Li-CO2電池，其光化學(xué)-電能轉(zhuǎn)換效率高達(dá)4.6%。該設(shè)計(jì)以呼吸監(jiān)測儀為例，具有穩(wěn)定的電壓輸出，在可穿戴電子產(chǎn)品中具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和應(yīng)用潛力。
Li, X. et al. Bamboo-Like Nitrogen-Doped Carbon NanotubeForests as Durable Metal-Free Catalysts for Self-Powered Flexible Li–CO2Batteries. Adv. Mater. 0, 1903852,
DOI: 10.1002/adma.201903852.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201903852
8. AM綜述: 二維材料的納米限域催化用于能量轉(zhuǎn)換
2D材料獨(dú)特的電子和結(jié)構(gòu)特性引發(fā)了在催化領(lǐng)域中的研究興趣。2D材料的晶格和2D覆蓋層與其他基板之間的界面為活性位點(diǎn)提供了有趣的限制環(huán)境，這刺激了“2D材料的納米限域催化”的不斷研究。對(duì)2D材料納米限域催化的基本理解將有利于合理設(shè)計(jì)高性能2D納米催化劑。目前，二維材料的納米限域催化已經(jīng)在能量相關(guān)的反應(yīng)過程中得到廣泛應(yīng)用，特別是在轉(zhuǎn)化小的能量相關(guān)分子如O2，CH4，CO，CO2，H2O和CH3OH。目前已經(jīng)應(yīng)用兩種代表性策略，即2D晶格限制單原子和2D覆蓋約束金屬，以構(gòu)建具有優(yōu)異催化活性和穩(wěn)定性的2D納米限域催化體系。
中科院大連化物所鄧德會(huì)團(tuán)隊(duì)介紹了二維材料納米限域催化的最新進(jìn)展及其在幾個(gè)重要的能源相關(guān)催化過程中的廣泛應(yīng)用，包括水電解，燃料電池和C1分子轉(zhuǎn)化。重點(diǎn)討論了兩種代表性策略2D納米限域催化體系的設(shè)計(jì)、應(yīng)用和結(jié)構(gòu)-性能分析的最新進(jìn)展。分析了用于調(diào)節(jié)2D納米限域催化劑的電子狀態(tài)的不同途徑，并且提供了關(guān)于2D材料的納米限域催化對(duì)未來能量轉(zhuǎn)換和利用的觀點(diǎn)。
LeiTang, Xianguang Meng, Dehui Deng, Xinhe Bao, Confinement Catalysis with 2DMaterials for Energy Conversion, Advanced Materials, 2019.
DOI:10.1002/adma.201901996
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201901996
9. AM：效率超過16％！環(huán)境友好溶劑制備有機(jī)光伏電池
非富勒烯受體（NFA）的最新進(jìn)展使得有機(jī)光伏（OPV）電池的效率（PCE）快速增加。然而，使用的高毒性溶劑不適用于大面積加工方法，成為阻礙OPV的大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)應(yīng)用的最大因素之一。因此，在設(shè)計(jì)高效的OPV材料時(shí)，獲得良好的環(huán)境友好加工性非常重要。
化學(xué)所的侯劍輝，葛子義，Huifeng Yao和韓國高麗大學(xué)Han Young Woo團(tuán)隊(duì)采用環(huán)境友好溶劑實(shí)現(xiàn)了NFA的高效率和良好的可加工性。與聚合物供體PBDB-TF組合，BTP-4F-12顯示最佳PCE為16.4％。重要的是，當(dāng)聚合物供體PBDB-TF被具有更好溶解性的T1替代時(shí)，可以應(yīng)用各種環(huán)境友好溶劑來制造OPV器件。最后，通過刮刀涂布法，用四氫呋喃（THF）作為1.07 cm2 OPV電池的處理溶劑，獲得超過14％的效率。結(jié)果表明，側(cè)鏈的簡單改性可用于調(diào)節(jié)活性層材料的可加工性，從而使其更適用于使用環(huán)境友好溶劑的大規(guī)模生產(chǎn)。
Hong,L., Yao, H., Wu, Z., Cui, Y., Zhang, T., Xu, Y., Yu, R., Liao, Q., Gao, B.,Xian, K., Woo, H. Y., Ge, Z., Hou, J., Eco‐Compatible Solvent‐Processed OrganicPhotovoltaic Cells with Over 16% Efficiency. Adv. Mater. 2019, 1903441.
DOI:10.1002/adma.201903441
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201903441
10. AM：用于生物傳感和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的DNA水凝膠和微凝膠
DNA水凝膠具有DNA功能基序的獨(dú)特性質(zhì)，如特異性分子識(shí)別、可編程和高精度組裝、多功能和良好的生物相容性等，在諸多領(lǐng)域尤其是生物傳感和生物醫(yī)學(xué)等方面體現(xiàn)出很好的應(yīng)用價(jià)值。而智能DNA水凝膠可以通過改變其膨脹體積、交聯(lián)密度和光學(xué)或機(jī)械性能等來對(duì)外界刺激作出響應(yīng)，這也大大促進(jìn)了基于DNA水凝膠的體外生物傳感系統(tǒng)的發(fā)展。
當(dāng)將DNA水凝膠的尺寸縮小到微米或納米級(jí)時(shí)，其響應(yīng)性和遞送能力往往會(huì)更好，從而滿足快速檢測、體內(nèi)實(shí)時(shí)傳感和藥物遞送等應(yīng)用的需要。南開大學(xué)郭瑋煒教授團(tuán)隊(duì)綜述了近年來對(duì)用于生物傳感和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的智能DNA水凝膠和DNA微凝膠的研究進(jìn)展，并對(duì)其面臨的挑戰(zhàn)和未來的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。
FengyunLi, Weiwei Guo. et al. DNA Hydrogels and Microgels for Biosensing and Biomedical Applications. Advanced Materials. 2019
DOI:10.1002/adma.201806538
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201806538
11. AM: 通過功能化 氫氟化石墨烯化合物調(diào)整表面性質(zhì)
伊利諾伊大學(xué)厄巴納 - 香檳分校Arend M. van der Zande團(tuán)隊(duì)表明新的二維氫氟化石墨烯（HFG）復(fù)合材料的相對(duì)氫/氟濃度可以在氫化石墨烯（HG）和氟化石墨烯（FG）的兩極之間進(jìn)行調(diào)整，從而能夠定制材料性質(zhì)，使得面內(nèi)圖案化產(chǎn)生具有不同表面性質(zhì)的微米級(jí)區(qū)域。該石墨烯是通過將石墨烯依次暴露于低能H等離子體和XeF2氣體中制成。
研究者展示了該技術(shù)用于調(diào)整表面潤濕性、表面摩擦和導(dǎo)電性的效用：1）HFG化合物在接觸角為95°±5°的純FG和接觸角為42°±2°的純HG之間顯示出潤濕性；2）HFG表面摩擦可以在兩個(gè)極端之間定制；3）當(dāng)從FG轉(zhuǎn)變?yōu)镠G時(shí)，在FG部分轉(zhuǎn)變?yōu)闅浞┢陂g，官能化石墨烯的電學(xué)性質(zhì)顯示出異常的電導(dǎo)恢復(fù)，HFG電導(dǎo)率變動(dòng)了五個(gè)數(shù)量級(jí)。
模擬結(jié)果表明產(chǎn)生該化合物的機(jī)制是吸附原子解吸和替代的動(dòng)態(tài)過程。電導(dǎo)恢復(fù)是化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)換動(dòng)力學(xué)的結(jié)果，當(dāng)暴露于外來H吸附原子時(shí)，F(xiàn)原子從FG表面除去，然后H原子與新打開的石墨烯位點(diǎn)結(jié)合。該研究開辟了一類新的2D復(fù)合材料和化學(xué)圖案，應(yīng)用于由化學(xué)/電調(diào)制區(qū)域組成的原子級(jí)薄2D電路。
JangyupSon, Nikita Buzov, Sihan Chen, Dongchul Sung, Huije Ryu, Junyoung Kwon, SunPhilKim, Shunya Namiki, Jingwei Xu, Suklyun Hong, Kenji Watanabe, TakashiTaniguchi, William P. King, Gwan-Hyoung Lee, and Arend M. van der Zande,Tailoring Surface Properties via Functionalized Hydrofluorinated GrapheneCompounds, Advanced Materials, 2019.
DOI:10.1002/adma.201903424
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201903424
12. AEM: 超薄雙層石墨烯-SiO2界面層助力穩(wěn)定鋰金屬負(fù)極
鋰金屬負(fù)極被視為能夠驅(qū)動(dòng)高能量密度的儲(chǔ)能需求。然而，由于不穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)界面和不受控的枝晶生長，如果直接使用金屬鋰則會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全問題、較差的倍率性能和較短的循環(huán)壽命。為了解決這些問題，中國工程物理研究院的Wenhua Zhang和美國南卡達(dá)科他州立大學(xué)的Yue Zhou和Qiquan Qiao等首次在金屬鋰片上射頻濺射超薄雙層石墨烯-SiO2保護(hù)層來解決這些問題。
這種有效的保護(hù)層能夠獲得穩(wěn)定的極化曲線和長期鋰沉積-剝離穩(wěn)定性。石墨烯-SiO2保護(hù)層修飾后的鋰金屬在于NCM111和LTO等匹配組裝成全電池時(shí)相比裸露的鋰金屬能夠獲得更高的長期循環(huán)穩(wěn)定性、更好地倍率保持率和更低的電壓極化。保護(hù)層中的石墨烯能夠作為電子橋梁聯(lián)結(jié)沉積鋰與鋰電極從而降低阻抗并緩沖沉積造成的體積膨脹。添加SiO2能夠促進(jìn)鋰離子傳導(dǎo)及其鋰化-去鋰化，為SEI膜提供了更高的電解液親和力、更高的化學(xué)穩(wěn)定性和更大的楊氏模量來抑制鋰枝晶生長。
Rajesh Pathak, Wenhua Zhang, Yue Zhou,Qiquan Qiao et al, Ultrathin Bilayer of Graphite/SiO2 as SolidInterface for Reviving Li Metal Anode, Advanced Energy Materials, 2019
DOI: 10.1002/aenm.201901486
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201901486
13. AFM：尺寸可變的納米團(tuán)簇用于磁共振成像指導(dǎo)的光熱治療
基于蛋白質(zhì)的診療試劑 (PBTA)在癌癥的診療方面具有優(yōu)越的性能，但是其在體內(nèi)的應(yīng)用也會(huì)受到不良的積累、滲透和選擇性等因素的限制。中國醫(yī)科大學(xué)孫敏捷博士團(tuán)隊(duì)制備了一種對(duì)ATP超敏感的蛋白簇，用于增強(qiáng)PBTA的遞送和實(shí)現(xiàn)磁共振成像(MRI)指導(dǎo)的腫瘤光熱治療。
實(shí)驗(yàn)將尺寸為9nm，共負(fù)載有Gd3+和CuS的牛血清白蛋白納米顆粒(GdCuB)為模型，將其封裝進(jìn)電荷可變的聚合陽離子(DEP)中形成了120 nm的DEP/GdCuB納米團(tuán)簇。實(shí)驗(yàn)表明，DEP/GdCuB具有較長的血液循環(huán)半衰期，因此其在腫瘤中的積累效果較好。當(dāng)其到達(dá)腫瘤部位后，細(xì)胞外的腺苷三磷酸(ATP)可以有效地觸發(fā)GdCuB的釋放,實(shí)現(xiàn)其向腫瘤的深處滲透并激活T1加權(quán)的磁共振成像指導(dǎo)的腫瘤光熱治療。
ZhanweiZhou, Minjie Sun. et al. Size Switchable Nanoclusters Fueled by ExtracellularATP for Promoting Deep Penetration and MRI-Guided Tumor Photothermal Therapy. Advanced Functional Materials. 2019
DOI:10.1002/adfm.201904144
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201904144
