1. Nature Materials: 電子高階拓撲絕緣子中的穩健零能量模式
量子模擬器是了解復雜量子材料的重要工具。迄今為止，基于光學晶格中的超冷原子的平臺和光子器件一直引領著該領域，但是正在開發電子量子模擬器的基礎。烏得勒支大學C. Morais Smith和I. Swart團隊通過實驗實現了電子高階拓撲絕緣子（HOTI）。
進一步設計了交替的弱鍵和強鍵，以表明拓撲狀態出現在非平凡配置的拐角，但在平凡配置中卻不存在。與常規拓撲絕緣體不同，拓撲狀態的二維尺寸小于體積尺寸，表示為HOTI。設計人工晶格的通用方法有望揭示出新穎的物質量子相。
Robustzero-energy modes in an electronic higher-order topological insulator，Nature Materials (2019)
https://www.nature.com/articles/s41563-019-0483-4
2. Nature Nanotechnology: 基于單層WS2的室溫極化發光二極管
紐約市立大學Vinod M. Menon團隊報道了一種電驅動的極化發光二極管（LED），該極化LED在室溫下使用單層二硫化鎢（WS2）作為發光材料。提取的外部量子效率為?0.1％，可與最近的大量有機物和基于碳納米管的極化子電致發光（EL）器件的性能相媲美。
在室溫下在原子薄半導體中實現電驅動極化子LED的可能性為在這些系統以及使用范德華（vdW）材料的超快微腔LED中實現無反轉電驅動激光器提供了有希望的一步。
A room-temperature polariton light-emitting diode based on monolayer WS2，Nature Nanotechnology
https://www.nature.com/articles/s41565-019-0543-6
3. Nature Materials: 有機半導體薄膜中無陷阱電荷傳輸的窗口
在設備（例如太陽能電池，發光二極管和場效應晶體管）中用作活性成分的有機半導體通常表現出高度單極性的電荷傳輸，這意味著它們主要傳導電子或空穴。德國馬普高分子所Gert-Jan A. H.Wetzelaer團隊確定了一個能量窗口，在該能量窗口內，對于100-300 nm范圍內與器件相關的厚度，有機半導體不會經歷電荷陷阱，從而產生兩個載流子的無陷阱電荷傳輸。
當材料的電離能超過6 eV時，空穴俘獲將限制空穴傳輸，而低于3.6 eV的電子親和力將導致陷阱限制電子傳輸。當兩個能級都在此窗口內時，將發生無陷阱雙極電荷傳輸。在模擬的基礎上，提出水團簇是空穴陷阱的來源。能級位于該能級窗口內的有機半導體可能會導致光電子器件性能增強。但是，對于需要3 eV的能隙的藍光的發光二極管，去除或禁用電荷陷阱將仍然是一個挑戰。
A window to trap-free charge transport in organic semiconducting thin films，Nature Materials (2019)
https://www.nature.com/articles/s41563-019-0473-6
4. Nature Catal.：水煤氣變換催化過程中通過原位生成的亞穩態活性位形成羧基中間體
低溫水煤氣變換反應中催化途徑和活性位點的確切實驗證據仍然難以捕獲。近日，太平洋西北國家實驗室János Szanyi，Vassiliki-Alexandra Glezakou等結合光譜，動力學和計算分析，通過研究Pd/Al2O3上的逆水煤氣變換反應來解決長達數十年的機理爭議。作者通過同位素瞬態動力學分析確定了甲酸酯中間體的次要作用，通過氫滴定實驗證實了羧基的中間體。
作者確定了向CO2表現出區域和化學選擇性加氫并產生羧基中間體的活性位點。研究發現，亞穩態活性位是在原位形成的，導致金屬-載體界面的羥基化和電子重組。此外，活性位點的電子結構和機理的原子模擬提供了與實驗觀察結果一致的框架。該工作突出了由相鄰載體位點上的底物吸附引起配位不飽和金屬位點的重要性。
NicholasC. Nelson, Vassiliki-Alexandra Glezakou,* János Szanyi,* et al. Carboxyl intermediateformation via an in situ-generated metastable active site during water-gasshift catalysis. Nat. Catal., 2019
DOI: 10.1038/s41929-019-0343-2
https://www.nature.com/articles/s41929-019-0343-2
5. Nature Electronics：任性！！！任意制作三維彎曲電子產品
電子設備通常以平面布局制造，但是從光電到可穿戴設備的許多新興應用都需要三維彎曲結構。然而，尤其由于缺乏有效的制造技術，該結構的制造極具挑戰性。休斯頓大學余存江團隊采用了保形加蓋印章（CAS）印刷技術可用于可靠地制造三維彎曲電子產品。
CAS印刷采用充氣的彈性體氣球作為保形壓印介質，以拾取預制的電子設備并將其打印在彎曲的表面上。為了說明該方法的功能，使用它來創建具有彎曲形狀的各種設備：硅粒，光電探測器陣列，電小天線，半球形太陽能電池和智能隱形眼鏡。CAS印刷可用于在任意三維表面上印刷。
Three-dimensionalcurvy electronics created using conformal additive stamp printing，Nature Electronics (2019)
https://www.nature.com/articles/s41928-019-0304-4
6. Nature Electronics：具有超高阻抗的超導熱開關，用于超導體界面性半導體
當前用于量子和神經形態計算的許多方法都使用超導體作為其平臺的基礎或作為測量組件，并且需要在低溫下運行。半導體系統通常被作為這些體系結構中的頂層控制，其中低溫無源組件和中間超導電子器件將充當最低溫度級的直接界面。因此，這些架構需要低功率的超導體/半導體界面。
美國國家標準與技術研究院A. N. McCaughan和J. M. Shainline團隊報道了一種超導開關，該開關能夠在開爾文標度溫度（1 K或4 K）下將低壓超導輸入直接轉換為半導體兼容（1,000（mV以上）的輸出。為了說明超導體和半導體界面的能力，用其來驅動光子集成電路中的發光二極管，從低壓輸入產生1 K的光子，并用片上超導單光子檢測器對其進行檢測。還表征了設備的時序響應（開啟時小于300ps，關閉時小于15 ns），輸出阻抗（大于1 MΩ）和能量要求（0.18 fJ m-2、3.24 mV nW-1）。
A superconducting thermal switch with ultrahigh impedance for interfacingsuperconductors to semiconductors，Nature Electronics (2019)
https://www.nature.com/articles/s41928-019-0300-8
7. Nature Commun.：用于藥物輸送的超長效可調節、可生物降解、可移動的控釋植入物
近日，美國北卡羅來納大學教堂山分校J. Victor Garcia研究團隊報道了一種基于聚合物的超長效可調節、可生物降解和可移動的傳輸系統，該系統可為HIV治療或預防提供長達一年的持續藥物輸送。這種穩健制劑具有將多種藥物整合為一次注射的能力，這對于解決單一治療的耐藥性尤為重要。
根據抗逆轉錄病毒藥物在N-甲基-2-吡咯烷酮中的溶解度以及與HIV治療或預防相結合的相關性，本研究選擇了六種抗逆轉錄病毒藥物。所有藥物的釋放濃度均高于其蛋白調節抑制濃度，并在制劑內和釋放后保留其物理和化學性質。該制劑可整合多種藥物的多功能性并維持數周乃至長達一年的血漿濃度，并具有在必要時可去除以終止治療的能力，將其作為藥物輸送系統具有廣泛的應用價值。
S.Rahima Benhabbour, Martina Kovarova, J. Victor Garcia, et al. Ultra-long-actingtunable biodegradable and removable controlled release implants for drugdelivery. Nat. Commun., 2019.
https://doi.org/10.1038/s41467-019-12141-5
8. Nature Commun.：熱響應三功能納米轉運體在多藥耐藥細菌感染光熱化療中的應用
據世界衛生組織統計，近80%多藥耐藥（MDR）或極度耐藥（XDR）微生物的出現是由于全球過度使用或濫用抗生素而導致的，這些菌株的感染伴隨有嚴重的副作用，如血栓性靜脈炎或表皮壞死松解，因此，迫切需要開發一種對多藥耐藥菌具有高抗菌作用的新策略。近日，國家納米科學中心梁興杰研究團隊聯合重慶大學羅陽研究團隊設計了一種巧妙的三功能納米結構，即TRIDENT（熱響應應激藥物輸送納米轉運體），用于可靠的細菌根除。其強大的抗菌效果歸功于將熒光檢測與協同化學光熱滅活相整合。
其中，近紅外輻射產生的升溫不僅通過相變機制熔化了納米轉運體，而且不可逆轉地破壞了細菌膜以促進亞胺培南的滲透，從而干擾細胞壁生物合成，最終導致細菌快速死亡。體內和體外實驗都表明，即使是封裝了低劑量的亞胺培南TRIDENT也能根除臨床耐甲氧西林金黃色葡萄球菌，而單用亞胺培南的效果是有限的。由于受感染部位的迅速恢復和良好的生物相容性，此抗菌策略可用于對抗多藥耐藥或極端耐藥細菌。
Guangchao Qing, Yang Luo, Xing-Jie Liang, et al. Thermo-responsive triple-functionnanotransporter for efficient chemo-photothermal therapy of multidrug-resistantbacterial infection. Nat. Commun., 2019.
https://doi.org/10.1038/s41467-019-12313-3
9. Joule: 氧化鈍化金屬鹵化物鈣鈦礦
牛津大學Henry J.Snaith和Bernard Wenger團隊提出了一種綜合機制，用于鈍化金屬鹵化物鈣鈦礦。研究表明，過氧化氫形成鉛-氧鍵是減少鈣鈦礦缺陷的關鍵因素。過氧化氫可以直接用作有效的“后處理”以模擬該過程，并顯著提高光致發光的量子效率。進一步將該處理方法用于入光伏器件中，以使開路電壓增加50 mV，混合陽離子FA0.83Cs0.17Pb(I0.83Br0.17)3鈣鈦礦太陽能電池具有高達19.2％的穩態效率。
Oxidative Passivation of Metal Halide Perovskites，Joule
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435119303812
10. ACS Energy Lett.：BiVO4暴露于H2O中的表面還原反應
截至目前，研究者還未在原子層面上完全厘清光/電催化分解水的反應機理。研究的瓶頸在于H2O與光/電催化材料表面的相互作用不明。針對這一問題，德國達姆施塔特工業大學的WolframJaegermann等人選擇光催化氧化H2O活性極佳的BiVO4為研究模型，探究了催化反應過程中H2O與金屬氧化物表面的相互作用。
具體而言，研究者分別在室溫和77 K的溫度下，將表面潔凈的多晶BiVO4樣品暴露于H2O中，并通過光電子能譜分析了材料表面的電子遷移、化學反應。實驗結果表明，當BiVO4暴露于H2O中時，會有表面氫氧化物形成；與此同時，材料費米能級上升，表面O2減少，鉍和釩部分減少。基于此，研究者認為H2O與BiVO4的相互作用遵循還原性的水解離過程。
Yannick Hermans, Sebastián Murcia-López,Andreas Klein, and Wolfram Jaegermann. BiVO4 Surface Reduction uponWater Exposure. ACS Energy Lett., 2019.
DOI: 10.1021/acsenergylett.9b01667
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.9b01667
11. ACS Nano：水凝膠納米貼片用于調節干細胞行為
垂直排列的納米材料，如納米線和納米針等都可以作為一種有效的生物醫學平臺來對活細胞或組織進行操作。然而，這些材料都有著剛性的力學性能和復雜的制造工藝流程，這使得它們很難與柔性的組織適應性支架相集成，從而也限制了它們的進一步應用。全南國立大學Jangho Kim和蔚山國家科學技術研究院Hoon Eui Jeong合作制備了一種具有釘狀水凝膠納米陣列結構的高柔性貼片，并將其用于促進干細胞的生長和分化和抑制生物膜的形成。
體外研究表明，該水凝膠納米貼片對干細胞膜具有強烈的物理刺激作用，可以在不改變細胞活力的前提下，增強干細胞的成骨、軟骨、脂肪分化和關鍵可溶性因子的分泌。同時，該材料對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌也均表現出良好的抑菌性能。體內研究進一步證明，該柔性水凝膠貼片可以有效抑制小鼠的致病性細菌感染，同時也能顯著促進受損顱骨骨組織的再生。
SunhoPark, Jangho Kim, Hoon Eui Jeong. et al. Hydrogel Nanospike Patch as a FlexibleAntiPathogenic Scaffold for Regulating Stem Cell Behavior. ACS Nano.2019
DOI:10.1021/acsnano.9b04109
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b04109
