1. Nat. Nanotechnol.：探測量子點光伏器件極限的原位界面工程
量子點（QD）光伏器件以其低成本合成、可調帶隙和潛在的高功率轉換效率（PCE）而備受關注。然而，迄今為止，實驗獲得的效率仍遠不理想。東南大學Litao Sun、加利福尼亞大學段鑲鋒和浙江大學Ze Zhang聯合報道了使用定制的光電透射電子顯微鏡（TEM）支架原位制備和研究單個TiO2納米線/CdSe QD異質結太陽能電池（QDHSC）。采用移動式計數器電極對界面區進行精確的微調，實現了對界面區的實時光電測量，揭示了界面區對PCE的依賴性。
理論模擬表明，簡化的單根納米線太陽電池結構可以使界面面積和相關電荷散射最小化，從而實現有效的電荷收集。此外，納米線基量子點的光學天線效應可以進一步增強光的吸收和增強PCE。該研究在透射電鏡中為原位光電研究建立了一個強大的“納米實驗室”平臺，為納米太陽能電池的界面效應提供了有價值的見解。
Dong, H.; Xu, F.; Sun, Z.; Wu,X.; Zhang, Q.; Zhai, Y.; Tan, X. D.; He, L.; Xu, T.; Zhang, Z.; Duan, X.; Sun,L., In situ interface engineering for probing the limit of quantum dotphotovoltaic devices. Nature Nanotechnology 2019.
DOI：10.1038/s41565-019-0526-7
https://www.nature.com/articles/s41565-019-0526-7
2. Nat. Chem.：CO2轉化新策略，CO2+酒精+芳烴=芳香脂
將有機烴類和CO2共同反應可以給CO2的高效轉化利用提供了新的機會。然而，目前有機烴類和CO2之間形成碳-碳鍵的需要消耗化學計量試劑來克服底物低反應活性的缺陷。有鑒于此，斯坦福大學的Matthew W. Kanan教授等報道了一個簡單的半連續循環，可以將芳烴、二氧化碳和酒精轉化為芳香酯，而不需要使用化學計量試劑。該循環主要依賴于分散在介孔載體上的堿碳酸鹽(M2CO3，其中M+ = K+或Cs+)組成的固體堿。
研究表明，納米尺度的限制破壞了M2CO3的結晶度，使其在中等溫度下產生強堿性反應。整個循環包括兩個不同的步驟:(1)CO32-促進C-H羧基化，其中烴基被負載的M2CO3脫質子，與CO2反應形成負載的羧酸鹽(RCO2M);(2)甲基化，RCO2M與甲醇和CO2反應，生成可分離的甲酯，同時再生M2CO3。
DianneJ. Xiao, Emma D. Chant, Amy D. Frankhouser, Ying Chen, Allison Yau, Nancy M.Washton & Matthew W. Kanan. A closed cyclefor esterifying aromatic hydrocarbons with CO2 and alcohol. Nat. Chem.,2019
DOI:10.1038/s41557-019-0313-y
https://www.nature.com/articles/s41557-019-0313-y
3. Nat. Mater.：自旋電流作為量子材料的探針
歷史上自旋電流指的是攜帶自旋信息的電子流，特別是自20世紀80年代發現巨磁阻時。最近，已經發現自旋電流也可以通過自旋三重態超流，超導準粒子，閃子，磁子，自旋超流體等介導。
近日，北京大學Wei Han等團隊總結了利用自旋電流作為量子材料探針的研究進展。重點專注于鐵磁體/超導體異質結構，量子自旋液體，磁相變，磁子極化子，磁子極化子，磁子玻色 - 愛因斯坦凝聚體和自旋超流體中的自旋三重態超導和自旋動力學。作為探針的自旋電流的獨特特征將為將來研究自旋相關性質和新量子材料的鑒定提供豐富的成果。
WeiHan*, Sadamichi Maekawa, and Xin-Cheng Xie. Spin current as a probe of quantummaterials. Nat. Mater., 2019
DOI: 10.1038/s41563-019-0456-7
https://www.nature.com/articles/s41563-019-0456-7
4. Nat. Commun.: 分子鈷配合物用于非均相電催化還原CO2
CO2電化學轉化為醇是目前最具挑戰性的以高能燃料形式進行電能轉化和儲存方法之一，主要的挑戰在于高效催化劑的合理設計。有鑒于此，印度科學教育研究所Soumyajit Roy教授和奧地利林茨大學WolfgangSch?fberger教授等合成了鈷(III)三苯基膦吡咯配合物，并研究了其在CO2電化學反應中的催化過程。
研究發現，這種催化劑體系的在非均相CO2電還原為乙醇或甲醇反應中具有高效的活性。在中酸性水介質(pH= 6.0)中，鈷吡咯配合物修飾的碳紙電極對乙醇生成的法拉第效率(FE%)為48%。
SabrinaGonglach, Shounik Paul, Michael Haas, Felix Pillwein, Sreekumar S. Sreejith,Soumitra Barman, Ratnadip De, Stefan Müllegger, Philipp Gerschel, Ulf-Peter Apfel, Halime Coskun, AbdalazizAljabour, Philipp Stadler, Wolfgang Sch?fberger & Soumyajit Roy. Molecularcobalt corrole complex for the heterogeneous electrocatalytic reduction ofcarbon dioxide. Nat. Commun.,2019
DOI:10.1038/s41467-019-11868-5
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11868-5
5. Nat. Commun.：納米凝膠用于重塑腫瘤微環境并防止腫瘤轉移和復發
腫瘤免疫治療的效果不佳往往是由于腫瘤微環境(TME)中存在少量抗原特異性T細胞和大量的免疫抑制因子。韓國成均館大學Yong Taik Lim團隊、韓國建國大學Tae Heung Kang團隊和Yeong-Min Park團隊合作開發了一種可注射的、用于免疫調節的納米凝膠(iGel)，它可以通過重塑腫瘤TME進而增強免疫治療的效果。
實驗證明，從iGel中釋放的免疫調節藥物可以消耗免疫抑制細胞，并且會誘導免疫原性細胞死亡以及增強免疫原性。實驗在利用iGel進行術后治療發現，它會誘導產生全身性抗腫瘤免疫和記憶T細胞的反應，進而明顯抑制腫瘤的復發和轉移。
ChanyoungSong, Tae Heung Kang, Yeong-Min Park, Yong Taik Lim. et al. Syringeableimmunotherapeutic nanogel reshapes tumor microenvironment and prevents tumormetastasis and recurrence. Nature Communications. 2019
https://www.nature.com/articles/s41467-019-11730-8
6. Sci. Adv.：宏觀尺度油畫的近紫外-中紅外反射成像光譜
從近紫外到中紅外（IR）（350~25000 nm或28571~400cm-1）的寬光譜范圍反射成像光譜（BR-RIS）被用作成像方式，來提供有機和無機藝術作品的光譜成像。雖然已將可見-近紅外（NIR）反射和元素X射線熒光（XRF）成像光譜用于原位測繪，但每種方法都不足以進行可靠的識別。結合這兩種方法可以提高結果準確度，但需要進行復雜的數據處理。
為了測試BR-RIS，美國國家藝術館的J. K. Delaney使用兩個分光計獲，獲得了意大利文藝復興早期彩繪手稿的圖像立方體。繪制了顏料圖，包括與開采的藍銅礦有關的微量礦物及其相關的結合介質。BR-RIS的分析方法比NIR、MID-IR或XRF成像光譜學更為直接，相比之下，它為繪制藝術家材料提供了最大數量的宏觀信息。
Gabrieli, F.; Dooley, K. A.;Facini, M.; Delaney, J. K., Near-UV to mid-IR reflectance imaging spectroscopyof paintings on the macroscale. Science Advances 2019, 5 (8), eaaw7794.
DOI: 10.1126/sciadv.aaw7794
https://advances.sciencemag.org/content/5/8/eaaw7794
7. Sci. Adv.：半導體納米晶網絡中的金屬-絕緣體轉變
許多設想中的半導體納米晶體（NCs）應用，如熱電發生器和透明導體，需要金屬（非活化）電荷通過NC網絡傳輸。盡管已經報道了金屬或接近金屬傳輸的令人鼓舞的跡象，但在0 K極限下，完全證明非零電導率（σ）是不可能的。
明尼蘇達大學的Uwe R.Kortshagen和BenjaminL. Greenberg聯合報道了氧化鋅納米晶納米網格電導率（σ）與溫度依賴性。與以往的氧化鋅NCs研究（T低至50mK）相比，他們發現了從可變范圍跳躍狀態到金屬狀態的明顯轉變。過渡的臨界點以一個接近于σ∝T1/5的不尋常冪律為顯著標志。。他們分析了量子臨界尺度框架內的臨界導電率數據，并根據自由電子密度n和粒子間接觸半徑ρ估計了金屬-絕緣體轉變（MIT）準則。
Greenberg, B. L.; Robinson, Z.L.; Ayino, Y.; Held, J. T.; Peterson, T. A.; Mkhoyan, K. A.; Pribiag, V. S.;Aydil, E. S.; Kortshagen, U. R., Metal-insulator transition in a semiconductornanocrystal network. Science Advances 2019, 5 (8), eaaw1462.
DOI: 10.1126/sciadv.aaw1462
https://advances.sciencemag.org/content/5/8/eaaw1462
8. AM: 基于雜化有機-無機鈣鈦礦的自旋閥器件的可調諧自旋特性
混合有機-無機鈣鈦礦（HOIPs）形成一類新的半導體，顯示出有前途的光電器件應用。HOIP的光電特性可通過改變其構件的化學成分來調節。最近，HOIP自旋電子特性及其在自旋電子器件中的應用引起了極大興趣。猶他大學Zeev Valy Vardeny團隊研究了HOIPs中化學成分多樣性對其自旋電子特性的影響。制造基于具有不同有機陽離子和鹵素原子的HOIP的自旋閥裝置。
通過測量具有不同鈣鈦礦夾層厚度的自旋閥裝置中的巨磁阻（GMR）響應，在各種HOIP中獲得自旋擴散長度。此外，旋轉壽命也是從Hanle響應中測量的。發現HOIP的自旋電子特性主要由鹵素原子決定，而不是由有機陽離子決定。該研究為基于HOIP的工程自旋電子設備提供了明確的途徑。
TunableSpin Characteristic Properties in Spin Valve Devices Based on Hybrid Organic–Inorganic Perovskites，Advanced Materials, 2019
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201904059
9. AM綜述: 2維MOF作為多功能材料用于多相催化和電/光催化
金屬有機骨架(MOFs)是目前研究最廣泛的多相催化劑之一，為了提高它們的活性，目前的研究趨勢是開發相應的二維材料。有鑒于此，阿卜杜勒阿齊茲國王大學的Hermenegildo Garcia教授和馬杜賴卡瑪拉大學的AmarajothiDhakshinamoorthy教授等綜述了這些二維MOFs作為多功能材料用于多相催化和電/光催化的進展，并總結了這些二維材料與三維MOFs類似物的優點。二維MOFs的增強活性主要得益于擁有豐富的催化活性位點、更高密度的缺陷、可交換的配位點以及在電極表面優良的成膜能力。
Amarajothi Dhakshinamoorthy, Abdullah M. Asiri, Hermenegildo Garcia. 2D Metal–Organic Frameworks as Multifunctional Materials in Heterogeneous Catalysis and Electro/Photocatalysis. Adv. Mater. 2019
DOI:10.1002/adma.201900617
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201900617
10. Angew: 調整有機氮化合物的化學性質，助力全有機陰離子可充電電池
開發陰離子脫嵌電極的有機材料可以促進無金屬可充電電池的制造。然而，關于這種陰離子電池報道的實例很少。法國P. Poizot團隊展示了基于氮雜芳族化合物（兩性離子）N-取代鹽的兩種陰離子電極材料的設計。
NMR，EDS，FTIR光譜結合熱分析和XRD對該化合物進行結構和化學表征。由于陰離子在~2.2 V時進行可逆電化學脫嵌，與2,5-（二苯胺基）對苯二甲酸二鋰（Li2DAnT）正極的耦合能夠制造出第一個全有機陰離子可充電電池，能夠提供~27 mAh/g的特定容量，具有十幾個循環的穩定性。
PhilippePoizot, Alia Jouhara, Eric Quarez, Franck Dolhem, Michel Armand, Nicolas Dupré, Tuning the chemistry oforganic‐nitrogen compounds for promoting all‐organic anionic rechargeable batteries, Angewandte ChemieInternational Edition, 2019.
DOI:10.1002/anie.201908475
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201908475
11. Angew：單晶磷酸鈷納米片中性電解質中高效OER
為了提高能量轉換效率，開發具有與光合作用系統II（PS-II）相似結構特征的活性電催化劑，高效催化析氧反應（OER）是近年來的研究熱點。近日，紐卡斯爾大學Tian-Yi Ma與阿卜杜拉國王科技大學Yun-Pei Zhu等合作，設計合成了一種磷酸鈷納米片作為中性介質中的OER催化劑，該催化劑顯示出優異的性能，甚至優于RuO2催化劑。
實驗和理論計算結果表明，該催化劑的活性位點是邊緣的CoO9結構基序，其類似于PS-II的分子幾何結構。這種獨特的結構可以促進反應中間體的吸附并降低反應能壘，從而改善OER動力學。
YueShao, Xue Xiao, Yun-Pei Zhu*, Tian-Yi Ma*, et al. Single‐Crystal Cobalt PhosphateNanosheets for Biomimetic Oxygen Evolution in Neutral Electrolytes. Angew. Chem. Int.Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201909326
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201909326
12. Angew：單位點銅氮摻雜碳材料上的CO2電還原：乙醇的選擇性生成和金屬位點的可逆重組
通常認為，CO2電還原生成多碳產物（如乙醇或乙烯）要在金屬態銅表面進行，這意味著要多個銅協同作用。近日，索邦大學Marc Fontecave，Victor Mougel等多團隊合作，通過簡單的熱解法制備了一種廉價的Cu-N-C材料，該材料僅具有CuN4配位的單位點銅，且原子級分散在氮摻雜的導電碳基質中。
實驗發現，該材料在優化條件下（電解質：0.1 M CsHCO3，電位：-1.2V vs. RHE，氣相循環），電催化CO2還原生成乙醇的法拉第產率為55％，以及對CO電還原生成C2產物（乙醇和乙烯）的法拉第效率為80％。在電解過程中，該材料分離的位點瞬時轉化為金屬銅納米顆粒（可能是催化活性物質）；有趣的是，這個過程是可逆的，初始材料在電解后可完好無損地回收。
DilanKarapinar, Victor Mougel*, Marc Fontecave*, et al. Electroreductionof CO2 on Single‐Site Copper‐Nitrogen‐Doped Carbon Material: Selective Formation of Ethanol and ReversibleRestructuration of the Metal Sites. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201907994
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201907994
13. Angew: 基于光學顯微反應器的高能太陽能光化學
如何直接使用太陽光進行光化學是非常有趣的。荷蘭埃因霍溫技術大學Timothy No?l首次使用耐溶劑且廉價的基于發光太陽能聚光器的光學顯微反應器。這種反應器可以通過太陽輻射有效地為多種光子驅動的轉換提供動力。
藍色，綠色和紅色反應器可以適應均相和多相反應條件，包括光化學氧化、光催化三氟甲基化化學和金屬回轉化反應，因此可以跨越整個可見光光譜的應用。為了進一步說明這些新型太陽能反應器的功效，還制備了藥物相關分子，例如青蒿素的中間體。
Energy‐Efficient SolarPhotochemistry with Luminescent Solar Concentrator Based Photomicroreactors，Angew, 2019
DOI:10.1002/anie.201908553
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ange.201908553
14. ACS Nano：共摻雜納米閃爍體用于x射線激活的癌癥協同治療
放療和光動力治療是目前治療癌癥的兩種重要策略。但它們各自也都有著很突出的弊端，如外源光的穿透性差和x射線對正常組織產生的副作用高等。因此，開發一種具有診斷功能的，可以協同實現放療和光動力治療的多功能納米平臺來對抗癌癥是目前研究的一大熱點。此外，通過將癌癥治療與代謝組學分析相結合，也有望改善早期的診斷和預后。
上海交通大學李萬萬研究員團隊通過共摻雜Tb3+和Gd3+的策略來增強CeF3納米顆粒(NPs)的閃爍體性能。實驗在共摻雜的CeF3:Gd3+，Tb3+閃爍體NPs表面包覆介孔二氧化硅，然后負載光敏劑RB構建了CGTS-RB并將其用于CT和磁共振成像(MRI)指導的、x射線激發的協同放射治療(RT+XPDT)。實驗也進一步利用代謝組學分析對協同治療的機制進行了研究，并且證明這種分析可以為改善腫瘤治療的預后提供幫助。
FarooqAhmad, Wanwan Li. et al. Codoping Enhanced Radioluminescence ofNanoscintillators for X?ray-Activated Synergistic Cancer Therapy and PrognosisUsing Metabolomics. ACS Nano. 2019
DOI:10.1021/acsnano.9b04213
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b04213
