1. Nat. Mater.：ORR性能優于Pt的ZrN催化劑
氧還原反應（ORR）是電化學能量轉換過程中涉及的最基本的反應之一，高效ORR催化劑的開發對燃料電池，金屬-空氣電池等的發展至關重要。鉑（Pt）基材料是微電子傳感器，抗癌藥物，汽車催化轉換器和電化學能量轉換設備的重要組成部分，它也是目前燃料電池和金屬-空氣電池等設備中用于ORR的最常見催化劑，但Pt地球儲量少，成本和易中毒性問題限制了其大規模的使用。因此，開發地球富含的高效ORR催化劑替代Pt基催化劑具有重要意義。
有鑒于此，中科院寧波材料技術與工程研究所楊明輝，愛丁堡大學J. Paul Attfield等多團隊合作，采用urea-glass法制備出了一種氮化鋯（ZrN）納米顆粒催化劑，其可以替代甚至超過Pt基催化劑作為堿性環境中ORR催化劑。實驗發現，合成后的ZrN納米顆粒（NPs）具有高的ORR性能，且具有與廣泛使用的Pt/C商業催化劑相當的活性。在0.1 M KOH溶液中，ZrN NPs和商用Pt/C具有相同的半波電勢（E1/2=0.80 V），經過在1000個循環后，ZrN（ΔE1/2=-3 mV）顯示出比商用Pt/C催化劑（ΔE1/2=-3 mV）更高的穩定性。此外，在鋅-空氣電池中，ZrN顯示出比商用Pt/C催化劑更高的功率密度和可循環性。用ZrN代替Pt可降低成本并促進電化學能源設備的使用，并且ZrN在其它催化系統也具有潛在的應用。
YaoYuan, Jiacheng Wang, J. Paul Attfield*, Minghui Yang*, et al. Zirconiumnitride catalysts surpass platinum for oxygen reduction. Nat.Mater., 2019
DOI: 10.1038/s41563-019-0535-9
https://www.nature.com/articles/s41563-019-0535-9
2. Nat. Mater.：可調的四重阱鐵電范德華晶體
層狀硫代/硒代磷酸鹽備受關注，其作為二維和準二維電子材料，具有潛在的控制電介質作用。近日，范德堡大學Sokrates T. Pantelides，橡樹嶺國家實驗室Petro Maksymovych，Nina Balke等將密度泛函理論計算，量子分子動力學模擬以及可變溫度，-壓力和-偏置壓電響應力顯微鏡數據相組合，預測和驗證了銅銦硫代磷酸鹽（CuInP2S6）的范德華間隙會導致一種異常的鐵電特性的存在—一種用于銅置換的單軸四重勢阱。
理論計算得出的Cu位移勢能圖受應變的影響很大，這揭示了負壓電系數的起源，并使CuInP2S6成為單軸多重阱鐵電體。實驗數據驗證了四個極化狀態的共存，并探索了溫度，壓力和偏置相關的壓電和鐵電特性，這些特性進一步得到了偏置相關的分子動力學模擬的支持。這些現象為基礎研究以及在數據存儲和電子學中的應用提供了新的機會。
JohnA. Brehm, Sabine M. Neumayer, Lei Tao, P Sokrates T. Pantelides*, PetroMaksymovych*, Nina Balke*, et al. Tunable quadruple-well ferroelectric van derWaals crystals. Nat. Mater., 2019
DOI: 10.1038/s41563-019-0532-z
https://www.nature.com/articles/s41563-019-0532-z
3. Nat. Nanotech.: 納米NO載體促進腫瘤血管正常化并增強抗癌治療
腫瘤血管異常對腫瘤的進展和治療反應有重要影響。一氧化氮（NO）調節血管生成和維持血管穩態，因此可以被遞送以使腫瘤脈管系統正常化。然而，目前缺乏具有延長的半衰期和持續釋放機制的NO傳遞系統。于此，臺灣國立清華大學陳韻晶副教授與魯才德助理教授合作報道了是一種納米級載體NanoNO，能夠使NO持續釋放，從而將NO有效地傳遞至肝細胞癌。
低劑量NanoNO可在原發性腫瘤和轉移瘤中使腫瘤血管正常化，并且提高化療藥物以及腫瘤壞死因子相關、凋亡誘導、配體治療的遞送和療效。此外，低劑量的NanoNO將免疫抑制腫瘤微環境重編程為免疫刺激表型，從而提高了癌癥疫苗免疫治療的功效。該發現證明了納米級NO傳遞能夠有效地重編程腫瘤脈管系統和免疫微環境，以克服對癌癥治療的抵抗力，從而產生治療效益。
Sung, Y., Jin, P., Chu, L. et al. Delivery of nitric oxidewith a nanocarrier promotes tumour vessel normalization and potentiatesanti-cancer therapies. Nat. Nanotechnol. (2019)
DOI: 10.1038/s41565-019-0570-3
https://doi.org/10.1038/s41565-019-0570-3
4. AM: 2D/3D異相鈣鈦礦用于長期穩定的發光二極管
盡管金屬鹵化物鈣鈦礦（MHP）發光二極管（LED）在電致發光效率方面顯示出巨大潛力，但MHP LED的操作穩定性目前仍是其實際應用的最大瓶頸。UCLA的楊陽和Tae‐Hee Han團隊使用戰略性設計的表面2D/體相3D異相MHP納米顆粒用于長期穩定的LED。
二維表面功能化的MHP不僅由于其空間和可能受限的電荷載流子而導致快速的輻射重組，還顯著降低了阱密度和離子遷移。結果，與傳統的純3D或準2D同類器件（T50：<0.2小時）相比，異相MHP LED的電致發光效率和工作壽命（T50：> 200 h）有了顯著改善。
Surface‐2D/Bulk‐3D Heterophased PerovskiteNanograins for Long‐Term‐StableLight‐Emitting Diodes
DOI: 10.1002/adma.201905674
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201905674
5. AM: 穩定高功率鈣離子電池！
鈣離子電池憑借鈣元素的豐富來源和Ca2+/Ca電對較低的氧化還原電勢被視為富有前景的新一代儲能體系。但是，由于缺乏合適的電極材料以及鈣離子在大多數嵌入宿主中動力學遲緩因而高比能高功率鈣離子電池難以實現。在本文中，韓國首爾國立大學的Kisuk Kang等發現Ca2+可以在天然石墨中實現快速可逆嵌入，這可能會是高功率鈣電池邁向實用化的第一步。
他們發現石墨電極嵌鈣在50 mA/g的電流密度下實現97 mAh/g的可逆容量。其倍率性能也十分優異，當電流增大至2 A/g時嵌鈣容量是小電流時的75%。此外，長達200周的循環過程中并未發現儲鈣容量的下降。實驗結果表明，鈣離子在石墨通道中的插層具有階段性過程。研究人員用同步輻射原位X射線衍射、核磁共振和第一性原理計算等一系列技術闡明了“鈣化”石墨的插層機理。石墨的多功能插層化學有望促進大功率鈣離子電池的發展。
JoohaPark, Kisuk Kang et al, Stable and High‐Power Calcium‐Ion Batteries Enabled byCalcium Intercalation into Graphite, Advanced Materials, 2019
DOI: 10.1002/adma.201904411
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201904411?af=R
6. JACS：路易斯酸主導的風車狀V8簇：用于CO2環加成和硫化物氧化的雙功能多相催化劑
眾所周知，二氧化碳（CO2）是一種豐富，無毒，廉價的原料，不僅可以用作有機合成中的C1結構單元，而且還是造成全球變暖的主要原因。另一個嚴重的空氣污染問題是酸雨，其是由燃料油中的硫化物燃燒造成的。為了解決這些問題人們已經投入了大量的精力，催化反應就是一個不錯的選擇。聚氧釩酸鹽（POVs）具有高密度的路易斯酸（LA）活性位點和大量開放的甲氧基基團，是作為CO2環加成反應和硫化物催化氧化非均相催化劑的無可爭議的選擇。有鑒于此，南京工業大學Yan Xu等經過合理設計和成功的分離，得到了一系列V8簇，[（C2N2H8）4（CH3O）8VIV8O12]·CH3OH（V8-1a），[（C2N2H8）4（CH3O4VIV4VV4O16]·4CH3OH（V8-1），[（C3N2H10）4（CH3O）4 VIV4VV4O16]·5H2O（V8-2），[（C6N2H14）4（CH3O）4VIV4VV4O16]·5CH3OH·2H2O（V8-3）。
在合成過程中，使用了三種不同的路易斯堿（LB），乙二胺，1,2-二氨基丙烷和1,2-環己二胺來修飾LA{V8}團簇，以形成四個轉向的風車形構型。其中，V8-1a中的釩原子為+4價（VIV），而V8-1?3中的釩原子為VIV和VV的混合價態。磁性研究表明，四種化合物都存在VIV離子之間的反鐵磁耦合相互作用。實驗發現，V8-1在相對溫和的條件下（70℃，0.5 MPa），對CO2的環化成反應中具有高的催化活性。此外，V8-1對硫化物的氧化也具有出色的催化活性。
Jia-PengCao, Yun-Shan Xue, Yan Xu*, et al. LA Dominant Windmill-Shaped V8 Clusters:A Bifunctional Heter-ogeneous Catalyst for CO2 Cycloadditionand Oxidation of Sulfides. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b11146
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b11146
7. AFM: 膠體量子點太陽能電池的空間收集
在薄膜光伏（PV）的研究和開發中，確定主要損耗發生在有源層中的位置很重要。近日，多倫多大學Sargent研究團隊提出一種確定電荷空間分布的方法，并在各種偏置條件下證明了該方法在膠體量子點(CQD)太陽能電池中的應用。實現了僅依賴于測得的光學參數和依賴于偏差的外部量子效率譜的系統計算方法。結果發現，在CQD PV器件中，由于該界面處的不良能帶對準，硫醇處理的空穴傳輸層附近的區域集電極效率較低。
有源層在短路條件下并未完全耗盡，這說明了這些CQD太陽能電池的有限短路電流。耗盡區之外的高收集效率與數百納米量級的擴散長度一致。該方法提供了一種定量工具，用于研究CQD太陽能電池的工作原理和損耗的物理根源，并且可以用在基于鈣鈦礦，有機物，CQD和這些材料的組合的薄膜太陽能電池器件體系結構中。
Spatial Collection inColloidal Quantum Dot Solar Cells. AFM 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201908200
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201908200
8. AFM：透明，結實且隔熱的透明木材以實現節能窗戶
在美國，用于調節建筑物溫度的能源占一次能源消耗的14％。在寒冷的天氣中，這種能源的四分之一是通過效率低下的玻璃窗泄漏的。透明復合材料作為窗戶材料具有很大潛力，并具有更高的能源效率。作為有前途的材料，透明木材在熱和光管理方面都表現出了理想的性能。
近日，馬里蘭大學帕克分校胡良兵團隊報道了一種透明木材并針對具有以下屬性的節能窗材料進行了優化：1）與玻璃相當的高透光率（≈91％）；2）高清晰度，低霧度（約15％）；3）高韌性（3.03 MJ m-3），比標準玻璃（0.003 MJ m-3）高3個數量級）; 4）低導熱率（0.19 W m-1K-1），比玻璃低5倍以上。此外，由于透明木材與行業采用的旋轉切割方法兼容，因此是一種可持續發展的材料，具有低碳排放和結垢能力。當前工作中展示的可伸縮，高清晰度，透明的木材可以潛在地用作節能和可持續的窗戶，從而帶來顯著的環境和經濟效益。
RuiyuMi, Tian Li, Daniel Dalgo, Chaoji Chen, Yudi Kuang, Shuaiming He, Xinpeng Zhao,Weiqi Xie, Wentao Gan, Junyong Zhu, Jelena Srebric, Ronggui Yang, Liangbing Hu.A Clear, Strong, and Thermally Insulated Transparent Wood for Energy EfficientWindows. Adv. Funct. Mater., 2019.
DOI：10.1002/adfm.201907511
https://doi.org/10.1002/adfm.201907511
9. Small：新型紙基納米生物傳感器的構建及其用于生物標志物的靈敏檢測
近日，美國國立衛生研究院陳小元研究團隊聯合南昌大學熊勇華研究團隊在紙基納米生物傳感器上開發了一種智能超分子自組裝介導的信號放大策略，實現了對生物標志物的靈敏和定制化檢測。其中，設計了β-環糊精包裹的金納米顆粒（Au NPs）與1-金剛烷乙酸或四(4-羧基苯基)卟啉之間的主客體識別，并將其應用于試紙測試區域Au NPs的逐層自組裝。
因此，放大的平臺具有很高的靈敏度，其檢測極限在亞阿克水平(每個條帶約幾十個分子)，且可檢測濃度動態范圍超過七個數量級。此敏感平臺的適用性和普適性在臨床上具有重要意義的范圍內均得到了證明，可用于測定加標血清和臨床樣品中的癌胚抗原和HIV-1衣殼p24抗原。通過循環孵化介導的可控自組裝，則進一步驗證了其針對臨床醫生需求所定制的生物標志物檢測能力。總而言之，超分子自組裝擴增方法適合作為一種通用的定點診斷工具，將其作為一種平臺技術可用于多種不同目標分析物的靈敏分析。
XiaolinHuang , Yaofeng Zhou, Lu Ding, et al. Supramolecular Recognition‐Mediated Layer‐by‐Layer Self‐AssembledGold Nanoparticles for Customized Sensitivity in Paper‐BasedStrip Nanobiosensors. Small, 2019.
https://doi.org/10.1002/smll.201903861
