1. Chem. Soc. Rev.：金屬顯像劑用于研究神經(jīng)退行性疾病的相關進展
中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)的神經(jīng)變性是一系列復雜的病理過程，最終也會導致死亡。目前，人們對這些疾病的確切病因仍不清楚。過渡金屬和鑭系離子具有諸多獨特的性能，可以直接用于對中樞神經(jīng)系統(tǒng)進行成像，其中包括正電子發(fā)射斷層掃描(PET)、單光子發(fā)射計算機斷層掃描(SPECT)、磁共振成像(MRI)和基于亮度的成像技術(LumI)等。德克薩斯大學奧斯汀分校Jonathan L. Sessler、英國巴斯大學Tony D. James、華東理工大學賀曉鵬教授和田禾院士綜述介紹了各種基于金屬顯像劑的成像技術及其在研究神經(jīng)退行性疾病方面的相關進展。
本文要點：
1）作者首先對各種基于金屬顯像劑的成像技術和神經(jīng)病理學生物標志物進行了介紹。
2）隨后作者也對相關的成像策略進行了綜述。這些策略要么利用了受體與其相應的生物標志物之間的高親和力，要么利用了一些特定的分子轉化，而這些都會導致診斷信號發(fā)生改變。作者也對每種方法的優(yōu)缺點進行了討論，并展望了分子顯像劑在研究神經(jīng)退行性疾病方面的應用前景。
AdamC. Sedgwick. et al. Metal-based imaging agents: progresstowards interrogating neurodegenerative disease. Chemical SocietyReviews. 2020
DOI:10.1039/c8cs00986d
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/cs/c8cs00986d#!divAbstract
2. PNAS：無標度，可編程設計的機器人和膠體電機
微型機器人的一個關鍵特性是，它們能夠在外部刺激下（如熱、光、電和化學環(huán)境）變形為預先編程的配置。使用常規(guī)方法來實現(xiàn)這種行為是具有挑戰(zhàn)性的，因為在這些尺度上可用的材料不能像它們的宏觀對應物一樣可編程。為了克服這一挑戰(zhàn)，密歇根大學化學Mayank Agrawal等人提出了一種設計策略，以制造一種既可編程又可與膠體級物理兼容的機器人機器。
本文要點：
1）研究人員的策略是使用活性膠體顆粒形式的電動機，它們會不斷向前推進。將這些電動機首尾相連地排列在一個閉合鏈中，形成一個二維回路，該回路在其機械約束下可以折疊。
2）通過調節(jié)六個設計參數(shù)來編碼目標環(huán)的形狀和運動，每個設計參數(shù)在膠體尺度上是不變的且是可實現(xiàn)的。研究人員利用厘米級機器人證明了該設計策略的合理性。
3）使用布朗動力學模擬來探索更大的設計空間，并提出了一個分析理論來輔助設計過程。還可以將多個閉合鏈融合在一起，以實現(xiàn)幾種復雜的形狀和機器人行為，這通過折疊字母形狀“M”，動態(tài)抓手和動態(tài)“吃豆人”得到了證明。
這種設計的材料不可知、無標度和可編程的性質使得能夠在膠體尺度和宏觀尺度上構建各種可重構的機器人。
MayankAgrawal, et al. Scale-free, programmable design of morphable chain loops ofkilobots and colloidal motors. Proceedings of the National Academy of Sciences 2020,201922635.
DOI:10.1073/pnas.1922635117
https://doi.org/10.1073/pnas.1922635117
3. Nature Commun.: 原位超分子聚合增強聚合物囊泡自組裝用于高效光熱治療
在光熱療法（PTT）中，非常需要囊泡光熱治療劑（PTA），因為它們具有優(yōu)良的集光性能和多功能的中空腔體。然而，到目前為止，所報道的囊泡PTA通常由脂質體等小分子自組裝而成，由于發(fā)色團在囊膜中的不規(guī)則堆積導致光熱轉化效率不令人滿意，因此很少將聚合物囊泡用作PTA。于此，上海交通大學周永豐教授等人報道了由超支化多卟啉形成的納米級聚合物囊泡。
本文要點：
1）該納米級聚合物囊泡具有良好的光熱穩(wěn)定性和極高的光熱效率（44.1％），通過體外和體內實驗顯示了在影像引導下的PTT腫瘤的巨大潛力。
2）這些優(yōu)異的性能歸因于在π-π堆積的驅動下，卟啉單元在囊泡膜內原位超分子聚合成有序的一維單絲。研究人員相信，本文報道的超分子聚合增強的自組裝過程將為具有新結構和功能的超分子材料的設計提供新的思路。
Liu,Y., et al. In situ supramolecular polymerization-enhanced self-assembly ofpolymer vesicles for highly efficient photothermal therapy. Nat Commun 11, 1724(2020).
https://doi.org/10.1038/s41467-020-15427-1
4. Nature Commun.：一種既能開源又能節(jié)流的ROS生成策略用于化療/光動力協(xié)同治療
活性氧(ROS)參與的腫瘤治療的療效受到氧底物缺乏的嚴重限制，如光動力療法(PDT)中的缺氧和化學動力療法(CDT)中過氧化氫(H2O2)的不足。在此，北京科技大學張學記、董海峰等人使用硅酸錳(MSN)負載過氧化鈣(CaO2)和吲哚青綠(ICG)，并用相變材料月桂酸(LA)進一步表面改性，制備了一種H2O2/O2自供應納米試劑(MSNs@CaO2-ICG)@LA。
本文要點：
1）LA保護CaO2不受水的影響，而在近紅外(NIR)808 nm激光的照射下，ICG不僅會產(chǎn)生單線態(tài)氧，而且放出熱量使LA熔化。暴露的CaO2與水反應生成O2和H2O2，用于緩解缺氧的ICG介導的PDT和H2O2參與的基于MSN的CDT，作為ROS產(chǎn)生的開源策略。
2）此外，MSNs誘導的谷胱甘肽耗竭保護ROS不被清除，這被稱為減少支出。這種開源和節(jié)支策略在抑制體內和體外腫瘤生長方面都是有效的，并從多個水平顯著提高了ROS參與的癌癥治療的ROS生成效率。
ConghuiLiu, et al. An open source and reduce expenditure ROS generation strategy forchemodynamic/photodynamic synergistic therapy, Nat. Commun., 2020.
DOI:10.1038/s41467-020-15591-4
https://doi.org/10.1038/s41467-020-15591-4
5. Nano Lett.：摻雜GaAs納米線中孿晶超晶格的形成機理
最近對III-V半導體納米線（NWs）的研究揭示了周期性閃鋅礦孿晶（稱為孿晶超晶格，TSLs），通常是由高雜質摻雜濃度引起的。有鑒于此，麥克馬斯特大學Ray R. LaPierre等人在分子束外延生長的GaAs納米線中，采用自輔助（含Ga液滴）汽-液-固相過程（VLS），研究了孿晶超晶格的納米線形貌、晶體結構和雜質摻雜劑濃度（Te和Be）之間的關系。
本文要點：
1）相對于垂直面，摻雜劑在NW側壁上的積累預計會降低(111)A和(111)B側切的表面能，這使得TSLs的形成更具有能量上的優(yōu)勢。其中，表面能的變化是通過實驗觀察到Ga液滴接觸角的減小來反映的。
2）接觸角越?。ɑ驌诫s劑濃度越高），TSL的周期越長，并且其與NW半徑成正比。這正好解釋了在富Ga條件下生長的倒錐形NW中TSL周期的增加。實驗結果顯示，摻雜劑不會在液滴中積累，因為它們的摻入是通過NW側面來實現(xiàn)的，而不是通過液滴。隨著摻雜劑濃度的增加，液滴接觸角逐漸而系統(tǒng)地減小，這支持了TSLs僅僅由VLS表面熱力學而不是生長動力學控制的觀點。
總而言之，這項工作能夠完全基于表面能量學來解釋Te摻雜和Be摻雜VLS砷化鎵NWs中孿晶超晶格的形成機理。
NebileIsik Goktas, et al. Formation Mechanism of Twinning Superlattices in Doped GaAsNanowires. Nano Lett. 2020.
DOI:10.1021/acs.nanolett.0c00240
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c00240
6. Angew.：21.11％效率！石墨炔助力SnO2基鈣鈦礦太陽能電池
在太陽能轉換裝置中，電荷傳輸層和光敏層之間的搭配至關重要。最近，由于鈣鈦礦的優(yōu)異光生電子和空穴提取速率，對于基于SnO2電子轉移層（ETL）的平面鈣鈦礦太陽能電池尤為突出。北京科技大學Zhuo Kang和張躍等結合了多酚的石墨炔（GDY），以最大限度地提高SnO2和鈣鈦礦之間的搭配，包括ETL本身的電性能優(yōu)化，隨后引起鈣鈦礦生長的界面改性以及鈣鈦礦的界面缺陷鈍化等方面。
本文要點：
1) 摻雜GDY的SnO2層最終使電子遷移率提高了4倍，并且使電子提取的能帶對準更加容易。同時，增強的疏水性有效地抑制了鈣鈦礦形核，從而形成了具有減小的晶界和較低的缺陷密度的高質量薄膜。
2）系統(tǒng)密度泛函理論（DFT）的研究進一步表明，電性能的提高源自于形成的C-Oσ鍵和鈍化的Pb-I反位缺陷，均來自于GDY中的乙炔鍵。21.11％的效率和可忽略的滯后現(xiàn)象表明，這種GDY材料為鈣鈦礦型太陽能電池的精細界面設計提供更多見解。
SuicaiZhang et al. Graphdiyne omnibearingly bridges the collocation between SnO2and perovskite in planar solar cells, Angew., 2020.
DOI：10.1002/anie.202003502.
https://doi.org/10.1002/anie.202003502
7. Angew：原位電聚合助力長壽命、高電壓的有機正極
有機正極材料以其結構多樣、合成方便、環(huán)保等優(yōu)點受到廣泛關注。但由于溶解問題、倍率性能差、電壓低，往往導致循環(huán)穩(wěn)定性不足。有鑒于此，天津大學許運華教授等人為了提出了一種原位電聚合方法來穩(wěn)定和增強鋰電池的有機正極。
本文要點：
1）由于咔唑基團不僅可以在電場中聚合，而且可以作為高壓氧化還原活性中心，因此采用4,4',4''-三(咔唑-9-基)三苯胺（TCTA）作為原位電聚合的有機正極。TCTA中的咔唑基團可以在電場下聚合，消除了有機電極材料的溶解，從而增強了其循環(huán)穩(wěn)定性。
2）通過多種光譜、結構表征和電化學測試方法，系統(tǒng)地研究了電聚合過程及其對TCTA正極電化學性能的影響。通過XPS和FT-IR光譜分析探討了TCTA的反應機理，結果表明三苯胺和咔唑基團中的N原子可以與陰離子反應。此外，電聚合還改善了TCTA正極的動力學和形貌。
3）TCTA顯示出優(yōu)異的電化學性能，具有92 mAh g-1的高可逆容量，3.95 V的高放電電壓，能在20 A g-1的超高倍率下工作的能力以及5000次循環(huán)的長壽命。
這一發(fā)現(xiàn)不僅為有機正極的溶解問題提供了一種新的解決策略，而且為可充電電池中高能量密度有機電極材料的分子設計提供了思路。
ChenZhao, et al. In-situ Electro-polymerization Enables Ultrafast, Long Cycle Lifeand High Voltage Organic Cathodes for Lithium Batteries. Angew. Chem. Int.Ed. 2020.
DOI:10.1002/anie.202000566.
https://doi.org/10.1002/anie.202000566
8. AM：新型多元金屬間化合物作為析氫的活性電催化劑
電化學水分解是一種有效的制氫方法。然而，缺乏高性能，高性價比的電催化劑嚴重阻礙了其應用。具有獨特的微觀結構以及前所未有的理化和力學性能的高熵材料（HEM）在許多不同的應用研究領域中引起了廣泛的關注。但是，有關HEM的最新研究主要集中在晶格固相中具有均勻無序原子分布的晶體固溶相中，這極大地限制了溶質金屬原子的原子構型，也限制了其潛在的有益特性。因此，在HEM領域中仍然存在巨大的挑戰(zhàn)，包括了解如何以化學有序的分布控制原子以及哪些原子構型可以優(yōu)化相應的結構和功能特性。金屬間化合物（IMC）由于其定義明確的幾何原子構型的固有優(yōu)勢而在催化/電催化應用中獲得了重要的研究。其有序結構為改變電子結構和活性位點提供了巨大潛力。研究表明，具有很大程度的主動位點隔離和高度可調的電子結構的IMC有望超越貴金屬基催化劑的性能，同時成本更低。因此，可以研究開發(fā)一種既具有HEM的化學復雜性又能保持IMC中存在的結構部位隔離的材料。
有鑒于此，香港城市大學劉錦川院士，呂堅院士報道了通過低成本和可擴展的冶金技術合成一種具有FeCoNiAlTi成分的多元高熵金屬間化合物（HEI），其具有不尋常的周期性有序結構，包含多個非貴重元素，可作為析氫的高效電催化劑。
文章要點：
1）具有樹突狀表面形態(tài)的L12型HEI在堿性條件下顯示出優(yōu)異的HER性能，在10 mA cm-2的電流密度下，過電勢為88.2 mV以及40.1 mV dec-1的Tafel斜率，可與貴金屬催化劑媲美。
2）理論計算表明，HEI化學復雜性和奇特的原子構型具有強大的協(xié)同功能來改變其電子結構。
3）獨特的L12型有序結構可實現(xiàn)特定的位點隔離效應，從而進一步穩(wěn)定H2O/H*的吸附/解吸，從而極大地優(yōu)化了析氫的能壘。
Jia,Z., et al, A Novel Multinary Intermetallic as an Active Electrocatalyst forHydrogen Evolution. Adv. Mater. 2020
DOI：10.1002/adma.202000385
https://doi.org/10.1002/adma.202000385
9. ACS Nano：連續(xù)，可擴展地制造用于能量收集和信號傳感的雜化納米微摩擦電紗線
可以有效收集生物機械能并感應多功能姿勢和運動的基于紡織物的摩擦電納米發(fā)電機（TENG）在下一代可穿戴和便攜式電子設備中具有廣泛的應用。因此，迫切需要通過連續(xù)制造過程來批量生產(chǎn)具有高摩擦電輸出的細紗
有鑒于此，中國科學院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林院士，東華大學汪軍教授，廈門大學郭文熹副教授報道了通過輕柔且連續(xù)的靜電紡絲技術制備了具有螺旋雜化納米微核-殼纖維束的超輕單電極摩擦電紗（SETY）。
文章要點：
1）與通過常規(guī)制造技術制造的SETY器件相比，所獲得的SETY器件具有超輕度（0.33mg cm-1），額外的柔軟性和更小的尺寸（直徑350.66μm）?；谶@種基于紡織品的TENG，通過施加5 N的2.5 Hz機械驅動器，可以實現(xiàn)高能量收集性能（40.8 V，0.705 μA cm-2和9.513 nC cm-2）。
2）摩擦電紗線不僅可以根據(jù)其不同的電子親和能識別紡織材料，還可以與傳統(tǒng)的紡織技術兼容，可以織成高密度的平紋織物以收集生物機械能。此外還可以監(jiān)視來自人或昆蟲的微小信號。
LiyunMa, et al, Continuous and Scalable Manufacture of Hybridized Nano-MicroTriboelectric Yarns for Energy Harvesting and Signal Sensing, ACS Nano, 2020
DOI：10.1021/acsnano.0c00524
https://doi.org/10.1021/acsnano.0c00524
10. Nano Research：具有晶圓級均勻性的無轉移石墨烯的批量合成
絕緣體上無轉移石墨烯的可擴展合成，為下一代電子和光電子學的研究提供了巨大的機會。然而，合理設計合成方案以獲得直接生長的晶圓級石墨烯規(guī)模生產(chǎn)仍然是一項艱巨的挑戰(zhàn)。
有鑒于此，北京大學，北京石墨烯研究所劉忠范院士，蘇州大學孫靖宇教授報道了通過在石英上直接進行化學氣相沉積（CVD），探索了具有晶圓級均勻性的大面積石墨烯的批量合成方法。
文章要點：
1）這種可控的CVD方法可以批量合成30塊4英寸的石墨烯晶片，同時晶片具有較低的光學和電氣特性波動。
2）計算流體動力學模擬揭示了石墨烯均勻增長的機理，即熱場和密閉流場在實現(xiàn)批料均勻性方面起著主導作用。
3）所得的晶圓級石墨烯能夠直接用作光學元件中的關鍵組件。同時方法適用于其他類型的絕緣基板（例如，藍寶石，SiO2/Si，Si3N4），為以經(jīng)濟方式直接制造石墨烯晶圓開辟了新的途徑。
Jiang,B., Zhao, Q., Zhang, Z. et al. Batch synthesis of transfer-free graphene withwafer-scale uniformity. Nano Res. (2020).
DOI：10.1007/s12274-020-2771-3
https://doi.org/10.1007/s12274-020-2771-3
