1. Acc. Chem. Res.: 貴金屬納米晶在熱活化過程中的物理轉變
在過去的二十年中，我們已經見證了具有良好可控性能的貴金屬納米晶體的成功開發，及其在催化，等離子，電子和生物醫學等領域的廣泛應用。這些納米晶體大多是受動力學控制的產物，大大偏離了熱力學定義的平衡態。當溫度升高時，，它們的原子排列預計會發生各種物理轉變，從而引起形狀，形態(中空vs固體)、元素的空間分布(偏析vs合金/金屬間化合物)、內部結構(孿晶vs單晶)和晶體相的變化。為了在各種應用中優化這些納米晶體的性能，迫切需要了解并改善其熱穩定性。有鑒于此，美國佐治亞理工學院的夏幼南教授等人，通過將原位加熱與透射電子顯微鏡或X射線衍射相結合，實時研究了各種類型的貴金屬納米晶體的物理轉變。還使用第一性原理計算探索了負責物理轉變的原子細節，為開發具有增強的熱穩定性的貴金屬納米晶體提供了深刻的指導。1）具體地說，觀察到固體納米晶體通過減少表面積而消除了表面能高的小切面而轉變成熱力學有利的偽球形顆粒。對于尺寸較大的納米晶體，單晶晶格比孿晶結構更有利。2）當轉換為核-殼納米晶體時，溫度的升高除了引起形狀轉變外，還引起元素分布的變化。研究發現，核-殼納米晶體的組成穩定性在很大程度上取決于形狀，因此也取決于表面上晶面的類型。3）對于中空的納米晶體，例如納米籠和納米框架，盡管其獨特的結構和較大的比表面積在催化等領域有著很高的應用價值，但其熱穩定性卻明顯低于固體。當涉及到亞穩態晶體結構時，在接近于引起形狀或組成變化的溫度下也觀察到相變。總之，該工作提出的原理、方法和機理見解將幫助研究人員更好地理解貴金屬納米晶體在受到熱活化時預期會發生的物理轉變，這種理解最終將有助于開發出有效的方法來延遲或防止某些轉化。
晶體團簇學術QQ群：530722590Zhiheng Lyu et al. Physical Transformations of Noble-Metal Nanocrystals upon Thermal Activation. Acc. Chem. Res., 2020.DOI: 10.1021/acs.accounts.0c00640https://doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00640
2. Science Advances：無線皮膚傳感器，用于壓縮療法
壓縮療法是廣泛用于治療下肢疾病的標準，包括靜脈和淋巴功能不全，淋巴水腫，靜脈淤積性皮炎，靜脈曲張和深靜脈血栓形成。治療性壓縮服裝（TCG）是治療各種下肢血管疾病的關鍵工具。正確使用TCG涉及在下肢上施加最小且一致的壓力，并持續較長的時間。織物特性和薄紙機械性能的輕微變化導致需要頻繁測量和相應調整施加的壓力。在這種情況下，現有的傳感器在實際應用中還不夠小、薄或靈活，而且它們還需要笨重的硬接線接口來進行數據采集。于此，美國西北大學John A. Rogers、Shuai Xu等人介紹了一種靈活的無線監視系統，用于跟蹤皮膚和TCG之間的界面處的溫度和壓力。他們對這些設備的材料和工程方面的詳細研究，以及對一系列不同病理類型患者的臨床試驗，為技術基礎和測量能力奠定了基礎。（其中黃永剛為作者之一）
生物材料學術QQ群：1067866501Yoonseok Park, et al., Wireless, skin-interfaced sensors for compression therapy. Science Advances 2020.DOI: 10.1126/sciadv.abe1655https://advances.sciencemag.org/content/6/49/eabe1655
3. Nature Commun.：ε-碳化鐵高溫催化劑在實際費托合成條件下的穩定化
費托合成（FT）是利用非石油碳資源提供能源和化學品的核心反應，因此用于FT的高效催化劑的開發近年來引起了人們的廣泛關注。ε-碳化鐵（ε-Fe2C）被認為是FT合成中最活躍的鐵相，然而，ε-Fe2C但在實際FT反應條件下（超過523 K），很難保持穩定。近日，廈門大學王野教授，中南民族大學李金林教授報道了利用用幾層石墨烯代替非晶態碳來約束鐵基催化劑。石墨烯殼層剛性幾何結構的限制可以抑制非晶態碳層的形成，以提高高活性ε-Fe2C的穩定性。1）研究發現，當ε-Fe2C被約束在石墨烯層內（ε-Fe2C@石墨烯）可以在523K-613 K內穩定其亞穩態相，并用于FT合成。在613K時，Fe的時間產率（FTY）達到1258 μmolCOgFe-1 s-1，超過了目前所報道的鐵基FT催化劑的上限（1000 μmolCOgFe-1 s-1）。在實際FT反應條件下，ε-Fe2C@石墨烯催化劑具有極高的穩定性，高CO轉化率（95%）可以在573 K下至少保持400 h。2）密度泛函理論（DFT）計算表明，石墨烯的約束效應有利于ε-Fe碳化生成α-Fe2C，從而保持了ε-Fe2C在高溫FT反應條件下的高穩定性。另一方面，在常規FT催化劑上進行FT合成時，FexC顆粒容易發生轉化。研究工作為合成高活性、高穩定性的鐵基FT催化劑提供了一種很有前途的策略，也為研究純亞穩相碳化鐵的FT反應提供了機遇。
納米催化學術QQ群：256363607Lyu, S., Wang, L., Li, Z. et al. Stabilization of ε-iron carbide as high-temperature catalyst under realistic Fischer–Tropsch synthesis conditions. Nat Commun 11, 6219 (2020)DOI：10.1038/s41467-020-20068-5https://doi.org/10.1038/s41467-020-20068-5
4. Nature Commun.：Janus電催化流通膜用于高選擇性產生單態氧
與短壽命和非選擇性的·OH自由基相比，亞穩定的單態氧（1O2）具有未被占據的π*軌道，對藥物、不飽和生物分子和微生物病原體等富電子物質顯示出較高的選擇性，在環境和生物醫學等領域具有極高的價值，這進一步推動了有效生產1O2的研究。目前產生1O2的方法主要包括：i）使用精心設計的光敏劑（例如分子染料或量子納米點）進行光敏化，以吸收可見光或UVA光；ii）依賴嚴格的pH和細胞內環境的溫度條件的生物系統中的酶促反應（例如過氧化物酶和加氧酶催化）。與光敏化或酶促反應相比，利用電催化EC產生1O2的研究要少得多。目前的EC途徑依賴于高劑量的前體，這損害了EC的環境可持續性。近日，美國耶魯大學Menachem Elimelech，Meng Sun報道了一種Janus電催化膜，在不添加化學前體的情況下實現了超高的1O2產量（6.9 mmol/m3滲透液）和超低能耗（13.3 Wh/m3滲透液）。1）研究人員將鈀（Pd）和鉑（Pt）納米顆粒分別被濺射到陶瓷膜（CM）(300 kDa，厚度2.5 mm)的進料側和滲透側表面。使得Janus膜（Pd–Pt–CM）具有雙面電化學反應性表面。2）在Pd和Pt面分別作為陰極和陽極的電催化過濾過程中，研究人員證實了1O2及其前體的共存，并研究了它們在Pd-Pt-CM中的時空分布。然后，以磺胺甲惡唑為模型有機分子，在電催化過濾過程中研究了原位生成的二氧化硅用于水凈化的效果。3）研究人員進一步提出了Pd-Pt-CM在不同膜區通過一系列ROS介導的氧化還原鏈式反應分步電催化產生1O2的機理。總體而言，該研究工作展示了一種新的范式和電化學材料平臺，通過使用Janus電催化流通膜來生產1O2。
電催化學術QQ群：740997841Zhao, Y., Sun, M., Wang, X. et al. Janus electrocatalytic flow-through membrane enables highly selective singlet oxygen production. Nat Commun 11, 6228 (2020)DOI：10.1038/s41467-020-20071-whttps://doi.org/10.1038/s41467-020-20071-w
5. Nature Commun.: P 配體穩定的金屬氧化物團簇作為供氫基體促進二氧化碳甲烷化
電還原可以利用可再生能源將二氧化碳升級為有附加值的化學品和燃料。通過這一途徑合成的可再生甲烷將很容易利用現有的基礎設施來進行天然氣的分配和利用。有鑒于此，加拿大多倫多大學Edward H. Sargent教授和華東理工大學李春忠教授等人，設計了一組配體穩定的金屬氧化物團簇，并發現它們調節了銅催化劑上的二氧化碳還原途徑，從而使甲烷電生產的活性達到了創紀錄的新水平。1）設計并合成了配體穩定的氧化鈷（CoO）納米團簇。CoO團簇的大小控制在1.5至2.8nm之間，并且團簇在陰極電位下具有抗還原性，這一發現歸因于使用聚（甲基丙烯酸）配體的穩定作用。2）研究表明，合理選擇CoO納米團簇大小可以控制表面*H的覆蓋率，以實現CO2甲烷化的可控調節。這些團簇用于調節向CH4形成的CO2還原途徑。在CoO/Cu/PTFE催化劑上，反應能的變化有利于CO加氫。3）通過對CoO納米團簇尺寸(2.5 nm)的優化，協同系統能夠在225 mA cm?2的工作電流密度下實現60%的甲烷FE，并且在流通池系統中連續運行18 h以上，而不會顯著降低性能。
晶體團簇學術QQ群：530722590Yuhang Li et al. Promoting CO2 methanation via ligand-stabilized metal oxide clusters as hydrogen-donating motifs. Nat Commun, 2020.DOI: 10.1038/s41467-020-20004-7https://doi.org/10.1038/s41467-020-20004-7
6. Nature Commun.：用于石墨基微型超級電容器超快速制造的激光光子還原沖壓技術
微型超級電容器（MSCs）是一種極有前途的小型化儲能器件，引起了人們極大的研究興趣。然而，微細加工技術的低效率和較低的能量密度限制了它們的廣泛應用。近日，北京理工大學姜瀾教授報道了一種超快、一步、高分辨率、規模化的空間整形飛秒激光（SSFL）技術，用于激光誘導石墨烯（LIG)/MnO2柔性MSCs的制造。1）SSFL技術與以前報道的方法不同，SSFL技術可以直接批量完成電器件的加工，而不需要任何其他方法的配合，也不需要激光直寫的輔助。利用相位調制技術，研究人員將初始高斯光束調制成不同的光束形狀，類似于一種可變的三維“光子圖章”，進而使MSCs形成具有可設計形狀的圖案。結果，在10分鐘內可以生產超過30000個MSCs。2）利用飛秒激光獨特的超高峰值功率（超過1013 W cm?2）和超短照射周期，通過光調制（光化學和光熱還原/氧化）制備了LIG/MnO2復合材料。Mn2+具有較高的氧化電勢，能促進氧化石墨烯(GO)的還原過程，并且可以利用GO提供的錨定位點將其原位氧化為MnO2納米顆粒。同時，可以獲得具有超高比表面積和韌性的蓬松多孔三維結構。3）所得的MSCs具有較高的面積和體積容量（128 mF cm-2和426.7 F cm-3）和超小時間響應（0.01 ms）。此外，該方法不需要氧化劑，集電器，苛刻的反應條件，添加化學藥品或金屬泡沫。由于飛秒激光加工材料的廣泛性，SSFL技術適用于眾多材料系統，因此極具吸引力。此外，SSFL技術具有超高效率，能夠穩定地制備高性能、高分辨率、柔性的MSCs，在微電子系統等先進微電子領域具有廣闊的應用前景。
碳材料學術QQ群：485429596Yuan, Y., Jiang, L., Li, X. et al. Laser photonic-reduction stamping for graphene-based micro-supercapacitors ultrafast fabrication. Nat Commun 11, 6185 (2020).DOI：10.1038/s41467-020-19985-2https://doi.org/10.1038/s41467-020-19985-2
7. Nature Commun.: 一種用于發現高通量光化學反應的液滴微流控平臺
連續流技術的實施對于提高光化學反應在工業過程中的應用至關重要。然而，在將發現的間歇反應轉化為連續流動放大條件時，存在明顯的時間和資源限制。有鑒于此，美國密歇根大學Corey R. J. Stephenson教授和Robert T. Kennedy教授等聯合開發了一種用于發現高通量光化學反應的液滴微流控平臺，該平臺能夠在流動中進行高通量反應發現，從而生成與藥物相關的化合物庫。該研究大大提升了藥物篩選研發中心光化學反應的速度，后快速高效進行藥物篩選拓展提供了更高的平臺。1）開發了一種用于發現高通量光化學反應的液滴微流控平臺，該平臺能夠在流動中進行高通量反應發現，從而生成與藥物相關的化合物庫。2）這個平臺可以提高原材料的利用效率，因為整個光化學反應可以在皮摩爾尺度上進行。3）除此之外，通過在線ESI質譜儀進行的高通量數據采集有助于以0.3個樣本/秒的采集速率快速分析單個納米級反應液滴。
Sun, A.C., Steyer, D.J., Allen, A.R. et al. A droplet microfluidic platform for high-throughput photochemical reaction discovery. Nat Commun 11, 6202 (2020).DOI: 10.1038/s41467-020-19926-zhttps://doi.org/10.1038/s41467-020-19926-z
8. Matter：全空氣處理動態熱輔助M：CsPbI2Br（M：Eu2+，In3+）用于穩定無機鈣鈦礦太陽能電池
與傳統的有機-無機雜化鈣鈦礦器件相比，銫和鉛基混合鹵化物（CsPbX3）無機鈣鈦礦太陽能電池（Al-PSCs）具有出色的熱穩定性。近日，韓國全南大學Chang Kook Hong，Sawanta S. Mali開發了一種動態熱空氣輔助（DHA）方法，以在平方厘米規模上獲得高結晶度，無針孔，厚且均勻的黑色CsPbI2Br薄膜，以優化器件的性能，然后在其上摻雜二價和三價金屬離子（M：CsPbI2Br[M代表金屬離子Eu2+和In3+]）（CsPb0.95Eu0.05I2Br和InCl3：CsPbI2Br）以進一步提高穩定性。1）實驗結果顯示，這些完全經過空氣處理的M：CsPbI2Br基器件在小面積（0.09 cm2）下顯示出17.46%的功率轉換效率（PCE），對于平方厘米尺寸的單元，功率轉換效率（PCE）在反向掃描下達到15.82%，穩定效率分別為17.05%和15.04%。2）研究發現，未封裝Al-PSCs在65 °C和85 °C的溫度下在400個小時內分別保持了超過95％和超過75％的初始PCE，顯示出對熱應力的魯棒性。
光電器件學術QQ群：474948391Mali et al., Fully Air-Processed Dynamic Hot-Air-Assisted M:CsPbI2Br (M: Eu2+, In3+) for Stable Inorganic Perov-skite Solar Cells, Matter (2020)DOI：10.1016/j.matt.2020.11.008https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.11.008
9. AM綜述：基于熱療的協同免疫治療的最新研究進展
中科院長春應化所林君研究員和廣州醫科大學侯智堯教授對基于熱療的協同免疫治療的最新研究進展進行了綜述。1）在過去的幾十年里，熱療(HTT)已經成為對抗惡性腫瘤的一種重要的新興策略。納米光熱治療(PTT)和磁熱治療(MHT)作為一種高效、無創的治療模式，在治療不同類型腫瘤方面具有其他治療策略所不能比擬的優勢。然而，PTT和MHT往往都不能完全治愈癌癥，腫瘤會出現復發和遠端轉移。近年來，癌癥免疫治療因其能夠激活人體自身的免疫系統來識別、攻擊和消滅癌細胞而受到研究者的廣泛關注，人們也對腫瘤熱療所引起的免疫反應進行了大量的研究。2）作者在文中討論了HTT在免疫治療中的協同作用機制，包括引發免疫原性細胞死亡和逆轉免疫抑制腫瘤微環境等；綜述了近年來有關HTT或基于HTT的多模態治療與免疫治療相聯合的報道，包括免疫佐劑開發、免疫檢查點阻斷治療和過繼性細胞免疫治療等；最后，作者也對HTT對協同免疫治療所面臨的挑戰和未來的發展進行了討論。
生物醫藥學術QQ群：1033214008Mengyu Chang. et al. Recent Advances in Hyperthermia Therapy-Based Synergistic Immunotherapy. Advanced Materials. 2020DOI: 10.1002/adma.202004788https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202004788
10. AM：Operando定制波紋β-Ni(OH)2納米片中的缺陷和應變用于穩定及高速率的儲能
具有能量密度高、能量密度均衡、循環壽命長等優點的混合超級電容器（HSCs）是一類極具潛力的儲能裝置。Ni(OH)2具有優異的氧化還原活性，是一種著名的電池型HSCs電極材料。Ni(OH)2具有兩種不同的晶型，α-和β-Ni(OH)2，在不同的性能中顯示出利弊。與β-Ni(OH)2以緊密堆積的六方Ni(OH)2層為特征不同，α-Ni(OH)2由插入陰離子或水的Ni(OH)2層組成。由于其較高的理論容量（1035 C g-1），α-Ni(OH)2受到了廣泛的研究，然而，由于其在堿性電解液中可以發生不可逆的α到β的相變，導致其較差的電化學穩定性和速率性能限制了其應用。近日，大連理工大學邱介山教授，于暢教授，美國SLAC國家加速器實驗室Yijin Liu，普渡大學趙克杰教授報道了一種具有特定晶格缺陷和拉伸應變的波紋狀β-Ni(OH)2，并將其用于高活性和穩定的高速HSCs電極。1）研究人員以NiV層狀雙氫氧化物（NiV-LDH）為前驅體，發展了一種簡單的電化學自犧牲策略，在原位形成了波紋狀的β-Ni(OH)2納米薄片。β-Ni(OH)2在30 A g-1電流密度下的質量比容量為457 C g-1，分別是常規α-Ni(OH)2（214 C g-1）和β-Ni(OH)2（118 C g-1）的2倍和4倍。此外，在6 A g-1的電流密度下，在經過10000次循環后仍保持了初始容量的91%（壽命是常規α-Ni(OH)2的5倍）。2）利用尖端Operando X射線吸收精細結構（XAFS）技術，研究人員確定了釩在高壓下的不可逆氧化和溶解是α向β快速相變和形成局部晶格缺陷（5配位Ni位）和無序區的原因，并導致了彎曲的拉伸應變（2.3%）的顯微組織。通過有限元分析，研究人員闡明了形態重建和機械穩健性提高的基本機制。這項工作提供了一種多尺度的原位調諧缺陷和應變的策略，在開發下一代高速儲能材料方面具有極大的應用潛力。
電池學術QQ群：924176072Shaofeng Li, et aal, Operando Tailoring of Defects and Strains in Corrugated β-Ni(OH)2 Nanosheets for Stable and High-Rate Energy Storage, Adv. Mater. 2020DOI: 10.1002/adma.202006147https://doi.org/10.1002/adma.202006147
11. Nano Energy: 在可充電電池的普魯士藍類似物框架中容納各種離子：電化學氧化還原反應
普魯士藍類似物（PBA）可以容納幾乎所有已在電池中使用并可能在電池中使用的離子，已被提議用作各種可再充電電池的電極材料，包括單價（Li+，Na+，K+），多價（Zn2+，Cu2+，Fe2+，Mg2+，Ca2+，Sr2+，Ba2+，Pd2+，Al3+，Y3+）金屬離子電池，甚至非金屬電荷載體（H+，NH4+，H3O+）電池。另一方面，具有三維開放框架的PBA可以在水和非水電解質中提供高度可逆的離子插入/去除。此外，PBA具有兩種活性氧化還原物質，可用于電化學充放電過程中的氧化還原反應，為電池提供了較高的比容量。然而，在大多數情況下，在充電/放電過程中只有一種過渡金屬物種被活化，同時存在空位和配位/間隙水分子，導致PBAs框架的電化學利用率降低了50％。有鑒于此，香港城市大學支春義教授等人，綜述了用于充電電池的PBA的電化學氧化還原，包括氧化還原活性物質的數量、結構演變、輸出電壓、容量和循環穩定性。1）提供了有關PBA的電化學氧化還原的全面概述，這些PBA包含可充電電池的Li+，Na+，K+，Zn2+，Cu2+，Fe2+，Mg2+，Ca2+，Sr2+，Ba2+，Pd2+，Al3+，Y3+，H+，H3O+和NH4+離子，包括氧化還原活性物質的數量，結構演變，輸出電壓，容量和循環穩定性。2）還分析了解決與基于PBA陰極的電池在實現高比容量，高輸出電壓和長循環壽命相關的問題的策略和進展。3）最后，展望了未來一代PBAs電極的設計要求，重點討論了面向大規模電氣應用的合成策略、結構設計、電解液優化和電化學原理。
電池學術QQ群：924176072
Longtao Ma et al. Accommodating diverse ions in Prussian blue analogs frameworks for rechargeable batteries: The electrochemical redox reactions. Nano Energy, 2020.DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.105632https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105632
12. AFM：首次提出用于生物分子檢測的超高靈敏度碳納米復合物
盡管目前已經大量工作關于測定微量生物分子，但精確測定微量生物分子的準分子靈敏度仍然難以實現。重慶大學霍丹群教授，羅陽教授和侯長軍教授報道了一種用于超靈敏檢測痕量生物分子，如核酸、蛋白質和細胞外小泡的3D碳納米氮電極。在檢測microRNA-155的概念驗證實驗中，線性范圍為0.1 aM至100 nM，靈敏度為 0.023 aM (23 zM)。1）通過整合3D石墨烯片陣列和DNA-T固定化的優勢，研究人員提出了一種靈敏度比傳統方法好幾個數量級的，測定微量miRNA的碳納米氮平臺，實驗結果發現，目標miRNA的濃度為1 am至 10nm范圍內，miR-155和miR-21的檢測限分別為0.34和0.42 aM，并且具有良好的線性度。2）通過石墨烯的原位生長策略建立的計算機輔助制造平臺的重現性，優于傳統的基于電化學的生物傳感器，保證了其臨床可行性。3）該生物傳感器消除了與現有微小核糖核酸定量方法相關的多個耗時步驟，并實現了對一些代表性生物標志物(如核酸、細胞外小泡和蛋白質)的同等水平的靈敏度。
分析傳感學術QQ群：530727948Jing Bao, et al, Carbon Nanomaze for Biomolecular Detection with Zeptomolar Sensitivity. Adv. Funct. Mater. 2020, 2006521DOI: 10.1002/adfm.202006521https://doi.org/10.1002/adfm.202006521
