1. Nat. Commun.：泡沫鎳(NF)負載Ni-Fe配位聚合物用作高效OER催化劑
通過水裂解產生氧氣，進而形成氫氣，是最常見的氫氣制備方法，然而緩慢的OER反應會嚴重限制整體的能量轉換效率，此前有科研人員研究出了金屬銥作為催化劑來提升反應效率，但其價格十分昂貴。另外，人們發展出大量高效且穩定的堿性OER電催化劑，然而在酸性OER電催化劑的研究卻相對較少。由于在酸性PEM電解池中進行電催化反應具有更高的傳質速度、產物純度以及效率等優勢，因此開發高效的酸性OER電催化劑具有重要意義。因此，設計制備高活性且穩定的pH范圍廣的OER電催化劑仍是一個巨大的挑戰。
近日，大連理工大學的孫立成、李福勝等采用原位電化學沉積方法，設計制備了一種泡沫鎳(NF)負載Ni-Fe配位聚合物(NiFeCP/NF)，用作OER的催化劑，其中電沉積后同時保留了配位和不配位的羧酸鹽基團，NiFeCP/NF具有出色的電催化OER活性，在1.0KOH中10mA/cm2的過電位為188mV，同時Tafel斜率小，穩定性好。NiFeCP/NF在可逆氫電極上與pH無關的OER活性表明，協同質子-耦合電子轉移(c-PET)過程是OER過程中的決速步。氘動力學同位素效應、質子庫存研究和原子-質子轉移測試表明，未配位的羧酸鹽可以起到質子轉移的作用，具有與氨基酸殘基類似的功能，加速了質子轉移的速度。該工作為設計制備高活性、低成本的OER催化劑提供了一種新的思路。
Wenlong Li, Fusheng Li, Hao Yang, Xiujuan Wu, PeiliZhang, Yu Shan, Licheng Sun. A bio-inspired coordination polymer as outstandingwater oxidation catalyst via second coordination sphere engineering. NatureCommunications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-13052-1
https://doi.org/10.1038/s41467-019-13052-1
2. JACS：手性介孔Ni催化劑的設計合成，表征及電化學應用
手性化合物的對映選擇性合成對廣泛的潛在應用（特別是在化妝品和制藥工業中）至關重要。近來，由金屬電沉積制備的手性imprinted介孔Pt膜，在同時存在非離子表面活性劑的溶變液晶相作為介孔原和手性模板的情況下，已被用作不對稱合成的電催化劑和選擇性固定相分離手性化合物。但是，Pt是一種昂貴的金屬，因此必須探索將這一概念應用于其它金屬的方法。
近日，泰國Vidyasirimedhi科學技術研究所Chularat Wattanakit，波爾多大學Alexander Kuhn等團隊合作，在非離子表面活性劑Brij C10和手性化合物苯乙醇同時存在下，將醋酸鎳進行電沉積，成功地制備了手性介孔Ni催化劑。DPV實驗發現，所合成的手性介孔Ni材料可區分（R）-PE和（S）-PE對映體；并且可以電催化前手性化合物苯乙酮對映選擇性還原，優先生成一種或另一種苯乙醇對映體，對映體選擇性高達80％ee。該工作為開發用于合成手性化合物的低成本非貴金屬基催化劑開辟了道路。
SunpetAssavapanumat, Marisa Ketkaew, Alexander Kuhn*, and Chularat Wattanakit*. Synthesis,Characterization and Electrochemical Applications of Chiral ImprintedMesoporous Ni Surfaces. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b10507
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b10507
3. JACS：簇-核共組裝形成小于1 nm的二維雜化CuO-PMA納米片
在小于1 nm的尺度范圍內，納米材料顯示出一些新穎而有趣的化學和物理特性，例如柔韌性，類聚合物的流變性等。然而，如何將雜化納米材料的尺寸限制在1 nm以下仍是一個巨大的挑戰。近日，清華大學王訓等通過在成核步驟中將磷鉬酸（PMA）團簇摻入無機材料（CuO）中，首次合成了小于1 nm二維（2D）雜化CuO-PMA納米片（SNSs）。分子動力學（MD）模擬表明，PMA簇與CuO分子相互作用并共組裝成穩定的2D正方形SNSs。
實驗發現，CuO-PMA SNSs不僅在808 nm激光下表現出良好的光熱轉換性能，而且可以在1個日光照射下以95.72％的能量轉換效率應用于太陽能蒸汽的產生。該工作為基于簇-無機材料的二維混合SNSs的合成與應用提供了廣闊的前景。
JunliLiu, Wenxiong Shi, and Xun Wang*. Cluster-nuclei co-assemble into twodimensional hybrid CuO-PMA sub-1 nm nanosheets. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b08818
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b08818
4. Nat. Commun.: 用于提取有機半導體激子性質的廣義斯塔克效應電調制模型
電調制（EM）光譜技術可以監測光激發時材料的極化率p和偶極矩u的變化，它可以直接洞察材料的激子性質。但是，從電調制光譜中提取Δp和Δu取決于材料的光吸收擬合，而不同器件幾何結構中的光學效應可能會導致提取值發生較大變化。近日，香港城市大學Sai-WingTsang研究團隊在常用的反射和傳輸設備體系結構中采用各種擬合方法進行的系統電調制研究。
研究發現，從測量結果和擬合結果之間的偏差得出的先前確定的連續狀態閾值是可疑的。研究人員認為這種偏差是由忽略的光學干涉和電折射效應引起的。基于以上的發現，研究人員提出了一種綜合了這兩種效應的廣義電調制模型，并且在所有有機膜厚度下，提取的Δp和Δu在反射和透射模式下均具有出色的一致性。
Tsang, S.-W. et al. Ageneralized Stark effect electromodulation model for extracting excitonicproperties in organic semiconductors. Nat. Commun. 2019.
https://www.nature.com/articles/s41467-019-13081-w.pdf
5. Nat. Commun.: 可吸入的納米顆粒用于長期控制肺轉移
越來越多的證據表明，腫瘤微環境具有免疫抑制作用。因此，減輕腫瘤的免疫抑制對于誘導持續的抗腫瘤免疫至關重要。先前的研究是涉及腫瘤內注射的，而在此，美國維克森林醫學研究所Zhao Dawen課題組報道一種可吸入的納米顆粒免疫療法系統，用于靶向肺部抗原呈遞細胞（APCs），以增強針對肺轉移的抗癌免疫力。在肺轉移的小鼠模型中，吸入載有STING激動劑環狀單磷酸鳥苷-腺苷單磷酸（NP-cGAMP）的磷脂酰絲氨酸包裹的脂質體，可使NP-cGAMP快速分布至肺部，隨后被APCs吸收而不會引起免疫病理學。
NP-cGAMP旨在增強cGAMP的胞質釋放以刺激APCs中STING信號傳導和I型干擾素產生，從而導致多灶性肺轉移中的促炎性腫瘤微環境。此外，分次輻射與吸入的NP-cGAMP協同遞送至一個帶有腫瘤的肺部，會引發全身性抗癌免疫力，從而控制兩個肺部的轉移，并使具有肺轉移和反復腫瘤攻擊的小鼠能長期生存。
Liu, Y., Crowe, W.N., Wang, L. et al. Aninhalable nanoparticulate STING agonist synergizes with radiotherapy to conferlong-term control of lung metastases. Nat Commun 10, 5108 (2019)
DOI: 10.1038/s41467-019-13094-5
https://doi.org/10.1038/s41467-019-13094-5
6. Nat. Biomed. Eng.: 陰離子納米顆粒通過增強腸道通透性來口服遞送蛋白質
腸上皮屏障阻止了生物活性肽和蛋白質的口服遞送，其中細胞間緊密連接復合物阻止了大分子的攝取。于此，美國卡耐基梅隆大學Kathryn A. Whitehead教授課題組使用陰離子納米顆粒使緊密的連接變松弛，增加腸道通透性并能夠口服遞送蛋白質。這種滲透增強作用是取決于納米顆粒尺寸和電荷，較小的顆粒（≤200nm）和負電荷顆粒（例如二氧化硅）賦予更高的滲透性。
在健康小鼠中，二氧化硅納米顆粒能夠口服遞送胰島素和艾塞那肽，口服10 U/kg的胰島素比皮下注射1U/kg的胰島素維持低血糖的時間長幾個小時。在健康、高血糖和糖尿病小鼠中，口服10 U/kg胰島素的劑量調整后的生物活性分別為皮下注射1U/kg胰島素的35％，29％和23％。納米顆粒的滲透增強作用是可逆的，無毒的，并且能結合上皮細胞表面上的整合蛋白。
Lamson, N.G., Berger, A., Fein, K.C. et al. Anionicnanoparticles enable the oral delivery of proteins by enhancing intestinalpermeability. Nat Biomed Eng (2019)
DOI: 10.1038/s41551-019-0465-5
https://doi.org/10.1038/s41551-019-0465-5
7. Sci. Adv.: 機器學習輔助的高性能有機光伏材料分子設計和效率預測
在尋找用于有機光伏（OPV）的高性能材料的過程中，在合成化學結構和光伏特性之前就可以建立它們之間的關系是非常有必要的。首先，重慶大學Zeyun Xiao, Shirong Lu和Kuan Sun等人建立了一個數據庫，其中包含文獻中報道的1700多種供體材料。通過監督學習，機器學習（ML）模型可以建立結構-屬性關系，從而實現OPV材料的快速篩選。
探索了分子結構的幾種表達式，即圖像、ASCII字符串、描述符和指紋作為各種ML算法的輸入。發現長度超過1000位的指紋可以獲得較高的預測精度。通過篩選10種新設計的供體材料，該方法的可靠性得到了進一步驗證。在模型預測和實驗結果之間獲得了良好的一致性。結果表明，ML是預篩選新的OPV材料的有力工具，從而加速了OPV領域的發展。
Machinelearning–assistedmolecular design and efficiency prediction for high-performance organicphotovoltaic materials，Science Advances，2019
DOI:10.1126/sciadv.aay4275.
https://advances.sciencemag.org/content/5/11/eaay4275
8. Sci. Adv.: 金-石墨烯-WSe2異質結構的熱電子傳輸
弗吉尼亞大學Mona Zebarjadi團隊提出了基于范德華結構的固態熱電子器件，用于納米級熱能到電能的轉換以及集成電子冷卻應用。研究了跨金-石墨烯-WSe2-石墨烯-金結構的熱電子冷卻。堆疊石墨烯和WSe2層，然后沉積金觸點。結構的I-V曲線表明接近歐姆接觸。
結合了熱反射率和冷卻曲線測量的混合技術可用于提取器件ZT。室溫下測得的塞貝克系數，熱導率和電導率以及ZT值與使用第一原理計算和理論預測相一致。這項工作為開發高效熱電子設備奠定了基礎。
Thermionictransport across gold-graphene-WSe2 van der Waals heterostructures，Science Advances，2019
DOI:10.1126/sciadv.aax7827.
https://advances.sciencemag.org/content/5/11/eaax7827/tab-figures-data
9. Sci. Adv.: TiO2超表面：從可見的平面光子到光化學
在過去的幾年中，對TiO2超表面進行了深入研究。迄今為止，TiO2超表面僅使用其高反射率（n）。TiO2的可控消光系數（k）尚未得到開發。哈爾濱工業大學(深圳)Qinghai Song和Shumin Xiao團隊將TiO2超表面轉換為黑色TiO2超表面，并探索了其在光化學中的作用。已經開發了一種互補金屬氧化物半導體（CMOS）兼容技術，可逆且精確地控制TiO2超穎表面的吸收，而不會破壞其內部納米結構。
因此，實現了兩種類型的黑色TiO2超穎表面用于光化學實驗。具有超寬吸收帶的超穎表面可以顯著增強白光吸收并以18.7倍的速度加速基于太陽能的光化學過程。吸收帶<20 nm的另一個超穎表面僅響應共振波長，使得能夠實時監控光化學過程。另外，正常狀態和黑色狀態之間的可逆轉換使得TiO2超表面也適用于動態超表面。
TiO2 metasurfaces:From visible planar photonics to photochemistry，Science Advances，2019
DOI:10.1126/sciadv.aax0939.
https://advances.sciencemag.org/content/5/11/eaax0939
10. Acc. Chem. Res.：機械鈣鈦礦的光伏應用：制備，表征和器件制造
雜化有機-無機金屬鹵化物鈣鈦礦（MHP）已成為下一代薄膜光伏技術最有潛力的材料之一。然而，進一步增強MHP和太陽能電池設備的穩定性仍舊是一大挑戰。此外，鈣鈦礦的光電性能對所使用的合成策略高度敏感，例如，MHP的制備通常依賴于基于溶液的方法，通過濕法制備的MHP在母液的長期儲存中會發生組成變化，這可能進一步導致鈣鈦礦膜化學計量的改變和物理化學性質的改變。近年來，機械化學已成為傳統合成的綠色替代品。
近日，華沙理工大學Janusz Lewiński團隊報道了在MHP的化學反應中有效使用機械力以及組裝太陽能電池設備的文章。作者重點介紹了自己團隊所取得的里程碑以及其他團隊的開創性貢獻。特別地，作者證明了機械化學有效地形成各種相的雜化鉛和無鉛鹵化物鈣鈦礦組合物（稱為“機械鈣鈦礦”）。通過集成先進的固態分析方法，例如粉末X射線衍（pXRD），固態核磁共振（ss-NMR）和UV-vis，可以大大提高無溶劑固態合成的進展。此外，這種機械鈣鈦礦薄膜對薄膜化學計量的控制更加完美，且具有更好的重復性，穩定性和材料相純度等優勢。
DanielProchowicz, Marcin Saski, Pankaj Yadav, Michael Gr?tzel, Janusz Lewiński. Mechanoperovskites forPhotovoltaic Applications: Preparation, Characterization, and DeviceFabrication. Acc. Chem. Res., 2019.
DOI：10.1021/acs.accounts.9b00454
https://doi.org/10.1021/acs.accounts.9b00454
11. Nano Energy: 條條大路通羅馬—不同堆積方式SnS2的鈉化
二維材料的結構對稱性變化對其與堿金屬離子的反應過程和動力學有重要影響。在本文中，上海大學的Qianqian Li與燕山大學的Hongtao Wang等以不同結構對稱性的SnS2為研究對象，采用原位透射電子顯微鏡和X射線光電子能譜技術并結合第一性原理計算對鈉離子電池中的相轉變途徑和離子擴散進行了比較研究。
他們發現當鈉離子完全占據所有Oh位后不同堆積方式的SnS2表現出不同的中間相：三方相SnS2為AA1 NaSnS2，六方相SnS2為AB1 NaSnS2。而接下來的轉化/合金化反應過程則相對相似:AA1/AB1 NaSnS2從SnS2的Td位點開始依次過渡到SnS、beta-Sn和Na15Sn4相。在隨后的循環中，SnS、Na15Sn4和Na2Sm（2<m<8）之間發生可逆反應。本文的工作對不同對稱性的二維材料的離子擴散和電化學反應機理進行了深入研究，這為高比能二維電極材料的設計提供了一定的指導。
ZhongtaoMa, Qianqian Li, Hongtao Wang et al, All Roads Lead to Rome: Sodiation of Different-stacked SnS2, Nano Energy, 2019
DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.104276
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519309838?dgcid=rss_sd_all#!
