1. Nat. Nanotech.：基于帶反轉誘導反射的高性能拓撲體態(tài)激光器
激光器的發(fā)明加深了人們對光與物質(zhì)相互作用的認識，并對現(xiàn)代科學與技術的發(fā)展起到了巨大的推動作用。至激光器發(fā)明以來，激光微型化始終是一個重要的研究方向。近日，北京大學馬仁敏等實驗發(fā)現(xiàn)了拓撲能帶反轉光場限制效應，將拓撲態(tài)的利用由拓撲邊緣態(tài)擴展至拓撲體態(tài)，并基于此實現(xiàn)了一種高性能的拓撲體態(tài)激光器。
這種新型激光器直徑只有數(shù)微米，具有良好的垂直發(fā)射方向性, 窄線寬，單橫模、單縱模，能夠在室溫下以千瓦每平方厘米閾值穩(wěn)定工作，單模輸出邊模抑制比超過36 dB。這些性能與商業(yè)化激光二極管相當，根據(jù)IEEE以及相關工業(yè)標準，指標滿足多數(shù)應用領域需求。作者認為這種體相拓撲效應將在近場光譜，固態(tài)照明，自由空間光學傳感和通信中得到應用。（本文參考北京大學物理學院官網(wǎng)）
Zeng-KaiShao, Hua-Zhou Chen, Suo Wang, Ren-Min Ma*, et al. Ahigh-performance topological bulk laser based on band-inversion-inducedreflection. Nat. Nanotech., 2019
DOI: 10.1038/s41565-019-0584-x
https://www.nature.com/articles/s41565-019-0584-x
2. Nat. Rev. Cancer：衰老的體內(nèi)微環(huán)境對腫瘤發(fā)展的影響
已有數(shù)據(jù)表明，癌癥在60歲以上的人群中發(fā)病率較高。而隨著世界人口壽命的延長，癌癥也正成為一個嚴峻的公共衛(wèi)生問題。費城威斯達研究所Ashani T.Weeraratna團隊綜述討論了衰老的體內(nèi)微環(huán)境在促進腫瘤發(fā)展中的作用；介紹了人體衰老過程中正常細胞和分子所發(fā)生的變化（包括細胞外基質(zhì)的生物物理變化、分泌因子的變化和免疫系統(tǒng)的變化等）以及這些變化對腫瘤的發(fā)展和治療響應的影響。
值得注意的是，在臨床前研究中，衰老的體內(nèi)微環(huán)境對治療響應的影響往往都被忽略了，大多數(shù)的研究都是以8周大的小鼠為模型進行實驗，而不是以與疾病相匹配的 “老年”小鼠作為研究的模型，這一因素也與許多成果的臨床轉化失敗密切相關。
MitchellFane, Ashani T. Weeraratna. et al. How the ageing microenvironment influencestumour progression. Nature Reviews Cancer. 2019
https://www.nature.com/articles/s41568-019-0222-9
3. JACS：光活化MOFs中的Cu中心用于選擇性地將CO2轉化為乙醇
將CO2催化氫化為乙醇具有現(xiàn)實意義，但由于該過程需要形成一個C-C鍵同時保持一個C-O鍵完整，因此構成了巨大的挑戰(zhàn)。最近的研究表明CuI中心可以選擇性催化CO2轉化為乙醇，但是這些CuI催化位點在反應條件下不穩(wěn)定。近日，廈門大學汪騁團隊制備了UiO-67結構的光敏金屬有機框架MOFs（Ru-UiO），進而使用低強度光在該MOF的腔體中生成CuI物種，將CO2催化加氫成乙醇。
X射線光電子能譜和瞬態(tài)吸收光譜研究表明，CuI物種是通過MOFs上基于光激發(fā)的[Ru(bpy)3]2+配體到腔體中的CuII中心以及從Cu0中心到光激發(fā)的基于[Ru(bpy)3]2+配體的單電子轉移生成的。實驗表明，在光激活后，該Cu-Ru-MOFs雜化物在150°C，2MPa H2/CO2 = 3/1條件下，可以9650 μmol/gCu/h的活性將CO2選擇性氫化為EtOH。因此，低強度的光會生成并穩(wěn)定CuI物質(zhì)，從而持續(xù)生成EtOH。該工作為利用光來穩(wěn)定中間氧化態(tài)的金屬中心進行選擇性化學轉化提供了借鑒。
LingzhenZeng, Cheng Wang*, et al. Photo-Activation of Cu Centers in Metal-OrganicFrameworks for Selective CO2 Conversion to Ethanol. J. Am. Chem.Soc., 2019
DOI:10.1021/jacs.9b11443
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b11443
4. Angew: 鳥嘌呤,穩(wěn)定的FAPbI3鈣鈦礦
甲脒基碘化鉛鈣鈦礦材料具有出色的光伏性能以及出色的熱穩(wěn)定性。然而，鈣鈦礦α-FAPbI3相到δ-FAPbI3相的退化降低了太陽能電池的光伏性能。韓宏偉和Michael Gr?tzel團隊報道了一種通過低維雜化鈣鈦礦材料來克相轉變的新策略，該材料包括用作三維FAPbI3相穩(wěn)定劑的鳥嘌呤有機間隔層。
此外，通過固態(tài)核磁共振波譜結合X射線晶體學，透射電子顯微鏡，分子動力學模擬和DFT計算，揭示了原子級相互作用的基本模式。獲得了16%效率的低維相混合型FAPbI3鈣鈦礦太陽能電池，并具有增強的長期穩(wěn)定性。
Guanine‐Stabilized FormamidiniumLead Iodide Perovskites，Angew, 2019
https://doi.org/10.1002/anie.201912051
5. Angew：動態(tài)水凝膠產(chǎn)生中空內(nèi)部的宏觀自演化
宏觀結構從固體到空心的演變是合成材料的一大挑戰(zhàn)。近日，電子科技大學崔家喜教授和鄧旭教授、西北大學經(jīng)光銀教授的研究小組合作，報告了一種新的基本策略，用于在不損害材料完整性的情況下指導材料的宏觀、單向形狀演變，其基礎是創(chuàng)建一個具有膨脹極和收縮極的場，以驅動聚合物在目標區(qū)域內(nèi)的拆卸、遷移和重新安置。
作者使用含有錨定的丙烯酸配體和疏水長烷基鏈的動態(tài)水凝膠來證明這一概念。加入水分子和鐵離子（Fe3+）誘導溶脹收縮場，使水凝膠由固態(tài)轉變?yōu)橹锌铡Ｔ摬呗钥捎糜谏刹煌睆降那蛐巍⒙菪芎土⒎襟w等各種閉合空心物體，以滿足不同的應用。
Lu Han Yijun Zheng Hao Luo, et al. Macroscopicself‐evolution of dynamic hydrogels to create hollow interiors. Angew. Chem.Int. Ed., 2019.
DOI: 10.1002/anie.201913574
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201913574
6. Angew: 一種高強度、無貴金屬染料敏化的普魯士藍基水氧化光電陽極
設計制備無貴金屬、高強度的水氧化光電陽極一直是染料敏化光電電池(DS‐PECs)的巨大挑戰(zhàn)之一。近日，比爾肯大學的Ferdi Karadas等合作提出了一種簡單的合成策略，提供了一種非均相、無貴金屬、染料敏化的水氧化光電極，該電極包含一種普魯士藍結構，用于二氧化鈦敏化和水氧化催化。Fe(CN)5橋聯(lián)基團不僅作為氰化物前體形成普魯士藍型結構，而且作為有機發(fā)色團和催化中心之間的電子穿梭物。該光陽極至少在2小時內(nèi)可以保持其結構完整性和光電化學活性。
由此得到的具有異質(zhì)功能的普魯士藍修飾二氧化鈦電極具有成本低、易于制造的特點，而且具有良好的電子轉移和卓越的激發(fā)態(tài)壽命(以毫微秒計)，并具有高達500納米的光吸收能力。通過瞬態(tài)吸收實驗考察了鈷和鐵位點在電荷分離過程中的關鍵作用。在探索性研究中，通過DFT理論計算篩選了幾種有機配體。結合量子化學和瞬態(tài)吸收研究，揭示了電荷分離過程中關鍵物質(zhì)的電子結構。結果表明，該工作提出的合成方法對新的無貴金屬、高強度染料敏化的水氧化光電極材料具有重要的借鑒意義，其中多種常見的有機發(fā)色團可以與CoFe普魯士藍結構結合使用。
T. Gamze Ulusoy Ghobadi, Amir Ghobadi, MuhammedBuyktemiz, Elif Akhuseyin Yildiz, Dilara Berna Yildiz, H. Gul Yaglioglu, FerdiKaradas, Yavuz Dede, Ekmel Ozbay. A Robust Precious Metal-free Dye-sensitizedPhotoanode for Water Oxidation: Nanosecond Long Excited State Lifetime via aPrussian Blue Analogue. Angewandte, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201914743
https://doi.org/10.1002/anie.201914743
7. Angew：靶向溶酶體的鐵(III)激活銥(III)前藥用于腫瘤診療
中山大學陳禹博士和巢暉教授合作制備了一種新型的、鐵(III)激活的、溶酶體靶向的銥(III)前體藥（鐵銥）用于胃癌。該復合物含有m-亞胺兒茶酚基團，可選擇性地與細胞內(nèi)游離的鐵(III)結合并被其氧化，由此可以釋放鐵(II)并在酸性條件下水解胺鍵，生成氨基聯(lián)吡啶銥絡合物和2-羥基苯醌。
這一系列反應具有三方面的性能：鐵(II)可以催化類芬頓反應以產(chǎn)生羥基自由基；苯醌類化合物可以干擾呼吸鏈；從原藥到氨基銥復合物的轉化可以使得其磷光和毒性顯著增加。這些性能使得具有高的鐵(III)含量和酸度的癌細胞對鐵銥復合物更加敏感，由此證明它是一種具有高選擇性和高效的診療試劑。
ShiKuang, Yu Chen, Hui Chao. et al. FerriIridium: A Lysosome-TargetingIridium(III) Prodrug for Iron(III)-Activated Chemotherapy in Gastric CancerCells. Angewandte Chemie International Edition. 2019
DOI:10.1002/anie.201915828
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201915828
8. EES: 用于固定式儲能的高度可逆中性Zn/Mn電池
錳基材料憑借其低成本、原料豐富以及環(huán)境友好等優(yōu)勢而吸引了諸多關注。然而，相變和結構崩塌等問題導致的正極材料不穩(wěn)定性嚴重限制了其在可充電池中的應用。最近，中國科學院大連化物所的李先鋒研究員團隊利用MnO2和可溶性的Mn(CH3COO)2（Mn(Ac)2）在中性條件下的穩(wěn)定兩電子固-液反應成功地構筑了一種高度可逆的中性Zn/Mn電池。與其他錳鹽如MnCl2或MnSO4等不同，Ac-的配位效應使得Mn2+直接以MnO2的形式沉積在電極表面。與傳統(tǒng)的嵌入式反應相比，這種溶解-沉積反應機制完全避免了結構畸變，使得電極穩(wěn)定性得到了顯著提升。
此外，與Mn3+/Mn2+氧化還原電對相比，這種固液反應排除了Mn3+的姜泰勒效應對電極穩(wěn)定性的不利影響。研究人員通過構造高度可逆的Zn/Mn液流電池證實了上述電化學穩(wěn)定性的改善狀況。在該電池中，MnO2能夠完美地在石墨纖維上沉積高達20mAh/cm2。這是目前所報道的最高容量。同時值得注意的還有，該液流電池采用的中性電解液體系規(guī)避了常規(guī)堿性電解液體系中金屬鋅的枝晶生長問題。因此，該Zn/Mn液流電池能夠在40mA/cm2的大電流密度下穩(wěn)定循環(huán)超過400周，保持高達98%的庫倫效率和78%的能量效率。這種低成本、高度可逆的穩(wěn)定Zn/Mn電池成為固定式儲能領域的有力競爭者。
CongxinXie, Xianfeng Li et al, A highly reversible Neutral Zinc/Manganese Battery forStationary Energy Storage, Energy & Environmental Science
DOI: 10.1039/C9EE03702K
https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2020/EE/C9EE03702K#!divAbstract
9. ACS Energy Lett.：基于DMAI制備的的無機鈣鈦礦太陽能電池的化學組成和相演化
無機CsPbI3有望增強鈣鈦礦太陽能電池的熱穩(wěn)定性。目前，基于碘化二甲胺（DMAI）制備太陽能電池是實現(xiàn)高效率的最有效方法，但是尚未有報道對DMAI的效果進行更加深入地分析。近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所崔光磊和Shuping Pang團隊研究了混合DMAI-CsPbI3層在熱處理期間的化學組成和相變。結果表明，在DMSO溶劑中使用常見的DMAI/CsI/PbI2配方，首先通過DMAPbI3與Cs4PbI6之間的固相反應形成了混合鈣鈦礦DMA0.15Cs0.85PbI3。
進一步的熱處理將混合的鈣鈦礦相直接轉化為γ-CsPbI3，然后自發(fā)轉化為δ-CsPbI3。作者還證明DMA0.15Cs0.85PbI3相具有熱力學穩(wěn)定性，并且?guī)稙?.67 eV。因此，與純無機γ-CsPbI3鈣鈦礦相比，混合DMA0.15Cs0.85PbI3鈣鈦礦的器件效率得到了極大的提高。
HongguangMeng, Zhipeng Shao, Li Wang, Zhipeng Li, Ranran Liu, Yingping Fan, GuangleiCui, Shuping Pang. Chemical Composition and Phase Evolution in DMAI-DerivedInorganic Perovskite Solar Cells. ACS Energy Lett., 2019.
10. Biomaterials：多肽-地塞米松復合物對腫瘤促炎作用的微環(huán)境調(diào)節(jié)與結直腸癌治療
腫瘤被稱為“無法愈合的傷口”。腫瘤促進炎癥在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉移以及化療抵抗中起著重要作用。因此，減少腫瘤促進性炎癥可能是腫瘤微環(huán)境靶向治療的一個關鍵方面。地塞米松（DEX）是一種治療多種炎癥疾病的商業(yè)藥物，能有效抑制炎癥物質(zhì)的釋放。然而，作為一種皮質(zhì)類固醇藥物，直接使用DEX會導致許多嚴重的副作用。近日，中科院長春應化所陳學思院士的研究小組，合成了一種氧化還原和pH雙敏感的多肽DEX結合物（L-SS-DEX），與游離DEX相比，L-SS-DEX顯著增加了小鼠結直腸癌模型（CT26）中DEX的腫瘤堆積。
重要的是，在相同劑量（10mg/kg）下，L–SS–DEX比游離DEX顯示出更高的抗腫瘤活性：L–SS–DEX治療組的腫瘤抑制率為86%，而游離DEX治療組為49%。對腫瘤組織的進一步分析顯示，與對照組相比，L-SS-DEX治療后環(huán)氧合酶-2（COX-2）和α-平滑肌肌動蛋白（α-SMA）顯著降低。此外，L-SS-DEX治療后CT26腫瘤的免疫抑制微環(huán)境得到有效緩解，其特點是CD8+T細胞浸潤增加，M1/M2巨噬細胞比例增加，調(diào)節(jié)性T細胞（Tregs）和髓源性抑制細胞（MDSCs）明顯減少。以上結果表明，抗炎藥在適當?shù)慕o藥條件下，對腫瘤微環(huán)境有很大的調(diào)節(jié)作用，并能產(chǎn)生顯著的抑瘤作用。由于臨床上大量使用抗炎藥，該研究結果可能為腫瘤治療提供更好的選擇。
Sheng Ma, Wantong Song, Yudi Xu, et al. Neutralizingtumor-promoting inflammation with polypeptide-dexamethasone conjugate formicroenvironment modulation and colorectal cancer therapy. Biomaterials, 2019.
DOI: 10.1016/j.biomaterials.2019.119676
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961219307756
