1. Nat. Nanotechnol.：半導體納米棒的區域選擇性磁化
手性指一個物體不能與其鏡像相重合，在化學和生物學中引起了廣泛的關注。一維半導體的區域選擇性磁化可以實現室溫下的各向異性磁性，以及自旋極化的操控——自旋電子學和量子計算技術的基本特性。為了實現定向磁-光功能，必須在母體納米棒的特定位置實現磁性單元的生長。然而，對于具有大晶格失配的材料而言，這一挑戰還有待解決。
基于此，中國科學技術大學俞書宏、中科院國家納米科學中心唐智勇、多倫多大學Edward H. Sargent等人報告了不依賴于晶格失配的納米棒的區域選擇性磁化，通過緩沖中間催化層來改變界面能量，并促進不相容材料的區域選擇性生長。利用這一策略，可以將具有不同晶格、化學成分和磁性的材料(Fe3O4)和一系列在特定位置吸收紫外和可見光譜的半導體納米棒結合在一起。所得的異質納米棒表現出由特定位置磁場誘導的光學活性。本文介紹的區域選擇性磁化策略為設計用于手性和自旋電子學的光學活性納米材料提供了一條途徑。
Tao-TaoZhuang, Yi Li, Xiaoqing Gao, Mingyang Wei, F. Pelayo García de Arquer, Petar Todorovi?, Jie Tian, Gongpu Li, Chong Zhang, Xiyan Li, Liang Dong, YonghongSong, Yang Lu, Xuekang Yang, Libing Zhang, Fengjia Fan, Shana O. Kelley,Shu-Hong Yu, Zhiyong Tang & Edward H. Sargent. Regioselective magnetizationin semiconducting nanorods. Nature Nanotechnology. 2020
DOI: 10.1038/s41565-019-0606-8
https://doi.org/10.1038/s41565-019-0606-8
2. Nature Biomed. Eng.: 通過腺相關病毒（AAVs）進行體內堿基編輯
堿基編輯器用于研究和治療遺傳性疾病的成功取決于將其體內遞送給相關細胞類型的能力。通過腺相關病毒（AAVs）的遞送，會受到AAV包裝能力的限制，因此無法使用全長堿基編輯器。有鑒于此，哈佛大學劉如謙(David R. Liu)等人報道了雙AAVs的應用，用于遞送分離的胞嘧啶和腺嘌呤堿基編輯器，然后通過反式inteins重新構建。
優化后的雙AAVs可以以治療相關的效率和劑量在小鼠大腦（高達59%的未分類皮質組織）、肝臟（38%）、視網膜（38%）、心臟（20%）和骨骼肌（9%）中進行體內堿基編輯。研究人員還表明，堿基編輯可以糾正小鼠腦組織中的突變，該突變會引起C型尼曼-皮克病(Niemann-Pick’s disease，NPD,一種神經退行性共濟失調），并且能減慢神經變性和延長壽命。優化的遞送載體應有助于將靶向點突變有效地引入治療性目的的多個組織中。
Levy,J.M., Yeh, W., Pendse, N. et al. Cytosine and adenine base editing of thebrain, liver, retina, heart and skeletal muscle of mice via adeno-associatedviruses. Nat Biomed Eng 4, 97–110 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41551-019-0501-5
3. Nano Energy: 共溶劑誘導的壓電γ相尼龍-11隔膜助力穩定金屬鈉負極
尼龍-11是研究最多的奇數尼龍家族成員，是未來電子器件或儲能系統的一種很有前途的功能材料。尼龍-11要想在這些應用中實現規模應用，很重要的一點就是要控制具有壓電性的γ相或具有鐵電性質的δ’相等可應用介穩晶相的形成。最近，韓國蔚山現代科技研究所的Hyunhyub Ko和Seok Ju Kang等研究人員通過調控靜電紡絲過程中的溶劑組分實現了介穩的γ相尼龍-11纖維的規模制備。
研究人員發現，使用1,1,1,3,3-六氟-2-丙醇和三氟乙酸[HFIP:TFA（75:25mol%]的混合溶劑可以完全排除不穩定的α相尼龍-11。當施加周期性外部壓力時，這種γ-相尼龍-11纖維組成的薄膜能夠表現出典型的壓電響應。相比傳統的Celgard隔膜，這種薄膜表現出更好的熱穩定性、電解液吸收能力和更高的離子電導率。當應用在金屬鈉半電池中時，這種γ-相尼龍11隔膜表現出優異的電化學性能。該研究結果表明具有壓電性質的γ-相尼龍11有望在儲能領域實現廣泛的應用。
NguyenDien Kha Tu, Hyunhyub Ko, Seok Ju Kang et al, Co-Solvent Induced Piezoelectric γ-Phase Nylon-11 Separator for Sodium Metal Battery, Nano Energy,2020
DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.104501
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520300586?dgcid=rss_sd_all#
4. ACS Nano：3D打印超穩固表面摻雜多孔硅傳感器用于穿戴式生物監測
三維柔性多孔導體由于具有高表面積而廣泛用于可穿戴傳感器和可拉伸器件。用石墨烯涂覆多孔聚合物是一種簡便、低成本、可放大的方法，可將導電層與柔性聚合物基底平臺集成；然而，這些產品經常會出現納米顆粒分層而性能隨時間衰減。基于此，加拿大滑鐵盧大學Ehsan Toyserkani等人提出了一種石墨烯納米基底表面摻雜多孔硅傳感器的制備方案，得到內部形狀有序，相互連接的傳感器。作者采用熔融沉積成型技術(FDM) 3D打印支撐模具，將模具浸涂以將石墨烯轉移到硅橡膠(SR)表面上。
該方法可在多孔硅樣品上提供一種穩定的涂層，在長達12個月的時間內具有電阻穩定性，并且在惡劣條件下（暴露于有機溶劑中）具有很高的耐受性。此外，傳感器在嚴重的壓縮變形（超過75％的壓縮應變）下仍具有導電性，并具有很高的應變可恢復性，并且能夠響應周期性變形（超過400個循環），在不同溫度和濕度下也表現出色。傳感器在2–10％的壓縮應變范圍內顯示出高達10的應變系數。考慮到可調的靈敏度，經過工程設計的生物相容性和柔性設備可以捕捉到人類脈搏引起的微小變形以應對像步行和跑步一樣的運動。
ElhamDavoodi, Hossein Montazerian, Reihaneh Haghniaz, Armin Rashidi, Samad Ahadian,Amir Sheikhi, Jun Chen, Ali Khademhosseini, Abbas S. Milani, Mina Hoorfar,Ehsan Toyserkani*. 3D-Printed Ultra-Robust Surface-Doped Porous SiliconeSensors for Wearable Biomonitoring. ACS Nano 2020
DOI: 10.1021/acsnano.9b06283
https://doi.org/10.1021/acsnano.9b06283
5. ACS Nano：設計與襯底的相互作用來提高單層MoS2膜的析氫催化性能
在催化水的析氫反應(HER)方面，MoS2是一種極具性價比的Pt替代品，但目前報道的MoS2催化效率仍低于Pt（Pt是HER最好的催化劑），但Pt對于大規模生產氫氣來說太稀有且太昂貴。基于此，北卡羅萊納州立大學的LinyouCao等人報道了一種通過設計單層膜與支撐基底的相互作用，制備出具有催化活性的單層MoS2薄膜，甚至比Pt的催化性能更好。通過采用化學氣相沉積法生長單層膜，并控制其硫空位的最佳密度(7-10%)。
作者發現MoS2的催化活性可以通過兩種方式受到基底的影響：與MoS2形成界面隧穿勢壘和通過電荷轉移改變MoS2的化學性質。基于這一認識，我們可以通過使用襯底（如Ti）為MoS2提供n摻雜并與MoS2形成低界面隧穿勢壘來制備具有良好催化活性的單分子層MoS2膜。此外，可以通過在Ti涂層柔性聚合物襯底上形成褶皺薄膜，進一步提高催化性能，甚至比Pt更好，這是由于薄膜的Tafel斜率會隨這褶皺誘發的壓縮應變的存在而顯著降低。作者經過2個多月的連續測試證明了這種單層MoS2膜的催化性能沒有下降。
GuoqingLi, Zehua Chen, Yifan Li, Du Zhang, Weitao Yang, Yuanyue Liu, Linyou Cao*.Engineering Substrate Interaction To Improve Hydrogen Evolution Catalysis ofMonolayer MoS2 Films beyond Pt. ACS Nano 2020
DOI: 10.1021/acsnano.9b07324
https://doi.org/10.1021/acsnano.9b07324
6. ACS EnergyLetters: 金屬有機化合物中多活性位點與分級化學鍵的協同效應提升正極性能
金屬有機正極材料由于具有低可溶性和經濟高效的合成手段等優勢在諸多有機電極材料中的備受關注。不過，其氧化還原反應由于嚴重依賴有機官能團和金屬團簇的活性而導致電壓和放電容量都十分有限。最近，中科院上海硅酸鹽研究所的Jianjun Liu等利用第一性原理計算發現Cu2(p-O2NC6H4CO2)4(EtO)2這種金屬有機化合物能夠實現243mAh/g的放電容量并表現出3.66、3.15、2.25和2.08四個電壓平臺。
研究人員對其電子結構進行分析，發現其發生氧化還原反應的活性位點是金屬-配體單元中的Cu2+-Cux+、Oy—O2-以及-NO2官能團中的N5+-Nx和O2—Oz-等。多活性位點和分級化學鍵能夠促進陰陽離子共同參與氧化還原反應。此外，研究人員利用計算發現Cu2(p-O2NC6H4CO2)4(EtO)2具有良好的電化學可逆性，這是因為陽離子轉化反應受到高壓下陰離子反應分級化學鍵的抑制。該工作為設計具有高性能的金屬有機化合物提供了參考。
XiaolinZhao, Jianjun Liu et al, Cooperative Effect of Multiple Active Sites andHierarchical Chemical Bonds in Metal–Organic Compounds forImproving Cathode Performance, ACS Energy Letters,2020
DOI: 10.1021/acsenergylett.9b02630
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.9b02630
7. ACS Energy Letters綜述：金屬有機框架在能量儲存與轉化中的應用
金屬-有機框架（MOFs）化合物憑借其高度有序和可人為調控的組成與結構等優勢，已成為電化學和光化學能量轉換與存儲（ECS）系統的理想跨功能平臺。最近，北京大學工學院的鄒如強教授等對近年來利用組分設計和納米結構工程改善MOF材料電化學、光化學功能的研究進展進行了詳細概括總結。
作者通過對單獨MOF、MOF復合材料及其衍生物用于電化學和光化學能量儲存與轉化的策略進行探討，闡明了具有先進納米組分和結構的MOF基的優越性以及相關組成-結構與功能關系。最后，作者對這一新興領域基于MOF的ECS材料所面臨的挑戰和未來的發展方向進行了總結性的探討。
TianjieQiu, Ruqiang Zou et al, Metal–Organic Framework-Based Materials for Energy Conversion and Storage,ACS Energy Letters, 2020
DOI: 10.1021/acsenergylett.9b02625
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.9b02625
8. EnSM：通過調整成核方法從分層框架中獲得具有親鋰相的無枝晶鋰金屬負極
可充電鋰金屬電池（LMBs）由于鋰金屬負極具有超高的比容量（3860 mAh g?1），較低的氧化還原電位（?3.04 V vs標準氫電極）和較低的重量密度（0.534 g cm?1）而獲得了廣泛的研究。在可充電鋰金屬電池的發展過程中，需要高孔隙率、合理的孔隙結構和親鋰骨架的集流體來抑制鋰枝晶并適應體積變化。在此，中南大學紀效波教授等人通過無枝晶鋰金屬負極的化學鍍方法，用高度親鋰的Sn層精心修飾了由黃銅網化學脫合金激活的3D分層多孔集流體。
在鍍鋰過程中，原位電化學生成的Li-Sn合金明顯降低了成核過電位，實現了均勻的Li成核/生長。同時，具有60.2％的高孔隙率的獨特分層多孔結構確保了均勻分散的Li沉積和電流密度。如預期的那樣，在1 mA cm?2的240個循環中，庫侖效率達到98％以上，并且在1 mA cm?2的情況下對稱電池的壽命延長了800 h，且極化較低，這進一步使基于LiFePO4的全電池在0.5 C倍率下循環200次后，容量保持率提高到92.9%。這項工作提出了一種實現無枝晶鋰金屬負極的高效策略。
ZhengLuo, Cheng Liu, Ye Tian, Yang Zhang, Yunling Jiang, Junhua Hu, Hongshuai Hou,Guoqiang Zou, Xiaobo Ji. Dendrite-Free Lithium Metal Anode with LithiophilicInterphase from Hierarchical Frameworks by Tuned Nucleation. Energy Storage Materials 2020.
DOI:10.1016/j.ensm.2020.01.025
https://doi.org/10.1016/j.ensm.2020.01.025
