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納米人|前沿科技頂刊日報 20180828

納米人納米人 2018-08-28

1. Chem：19.5%效率的無電子傳輸層鈣鈦礦太陽能電池

Han, Q.等人研究發現無電子傳輸層界面處的低電子注入速率是造成性能損失的關鍵，改善鈣鈦礦薄膜的壽命可以彌補改損失。采用微秒級載流子壽命的鈣鈦礦薄膜組裝無電子傳輸層的器件，效率高達為19.5％，無滯后現象而且穩定性好。

Han Q, et al. Carrier Dynamics Engineering for High-Performance Electron-Transport-Layer-free Perovskite Photovoltaics[J]. Chem, 2018.

DOI: https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.08.004

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929418303310

2. Angew.：Li-O₂電池充電過程中鋰金屬的無枝晶外延生長

鋰枝晶的形成是限制Li-金屬電池（包括Li-O₂電池）發展的主要障礙之一。Yoshimi Kubo課題組報道了在O₂氣氛下、LiBr-LiNO₃雙陰離子電解質中，充電（電鍍）期間第一次觀察到無枝晶外延生長的Li金屬，厚度達10μm。這種現象是由于在先前的放電（剝離）過程中形成了超薄且均勻的富含Li₂O的SEI膜，其中Br^-的腐蝕性質可去除原始松散的鈍化層，而NO₃^-鈍化新形成的Li表面以防止與電解質的進一步反應。這種反應使SEI保持<100 nm的厚度并促進電解拋光效果，為隨后充電過程中Li的外延電鍍做好準備。

Xin X, Ito K, Dutta A, et al. Dendrite‐Free Epitaxial Growth of Lithium‐Metal during Charging in Li-O? Batteries[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI: 10.1002/anie.201808154

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201808154

3. AM：原子層間離子通道-鋰硫電池

在高硫負載的電極中產生有效鋰離子通路比較困難，因此考慮在厚的電極中減小鋰離子擴散勢壘。W. Chen等人首次引入了原子層間離子路徑的鋰蒙脫石（Li-MMT），用于高硫負載的鋰硫電池，具有高倍率性能。Li-MMT具有1 nm以上的層間分離，允許在厚硫正極中陽離子自由遷移和層間交換，因此電解質可以有效地滲透并允許Li+的無阻礙輸送，從而產生有效的離子擴散和不依賴硫負載的電池性能。

Chen W, Lei T, Lv W, et al. Atomic Interlamellar Ion Path in High Sulfur Content Lithium‐Montmorillonite Host Enables High-Rate and Stable Lithium-Sulfur Battery[J]. Advanced Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adma.201804084

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201804084

4. AM：多層定向堆疊納米片暴露{010}活性面-電容式鈉電正極

O3型層狀過渡金屬氧化物通作為鈉電正極材料，常具有復雜的相變和緩慢的動力學。中科院郭玉國與四川大學郭孝東課題組共同提出了Na[Li_0.05Ni_0.3Mn_0.5Cu_0.1Mg_0.05]O₂正極材料，其具有通過多層定向堆疊納米片暴露的{010}活性面。其中，Ni²⁺/Ni³⁺和Cu²⁺/Cu³⁺氧化還原電對同時參與電荷補償，在充/放電過程中具有高度可逆的O3-P3相變。通過定量動力學分析，其中Na+存儲主要由電容機制控制。獨特結構不僅可以有效促進鈉離子傳輸，而且有利于更高的電容貢獻值。

Xiao Y, Wang P, Yin Y, et al. Exposing {010} Active Facets by Multiple‐Layer Oriented Stacking Nanosheets for High‐Performance Capacitive Sodium‐Ion Oxide Cathode[J]. Advanced Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adma.201803765

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201803765

5. 加州大學ACS Nano：磺酰阻斷劑誘導的藥物載體用于高效安全的癌癥治療

細胞外膜泡（EVs）由于其理想的尺寸和良好的生物相容性，具有很大的潛力作為治療藥物的載體。然而其有限的可伸縮性以及繁瑣的隔離和凈化過程使得其發展過程困難重重。Ingato等人制備由磺酰基阻斷誘導的細胞衍生的納米泡（NIbS），具有在理想的遞送治療藥物的能力。進一步負載藥物doxorubicin（DOX）后可以得到NIbS/DOX。這種化學出泡的方法能夠有效、快速、簡單的完成制備和凈化，與脂質體的配方相比，使用NIbS/DOX的細胞吸收和細胞內藥物釋放得到了改善。實驗證實在荷瘤c57bl/6小鼠中，腫瘤的生長顯著減緩并且存活率大大提高。

Ingato D, Edson J A, et al. Cancer Cell-Derived, Drug-Loaded Nanovesicles Induced by Sulfhydryl-Blocking for Effective and Safe Cancer Therapy[J]. ACS Nano, 2018.

DOI: 10.1021/acsnano.8b05377

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b05377

6. 中南大學ACS Nano：生物正交吸附DNA的納米材料用于活細胞內生物傳感

由于樣本矩陣的干擾，DNA功能化的納米材料在生物樣本中的選擇性傳感和成像的實際應用仍然面臨挑戰。生物正交化學在細胞中有特定的反應，利用這個概念來設計納米材料可以選擇性地吸附DNA，而不是蛋白質或其他生物分子。Meng等人發現DNA寡核苷酸被吸附在聚多巴胺納米粒子（PDANs）上，這種生物正交吸附可以阻止DNA被其他生物配體所替代，與石墨烯氧化物和金屬氧化物納米顆粒相比，具有更好的DNA檢測性能。利用DNA/ PDANs作為生物傳感器，在血清和其他生物樣本中實現了小于1 nm的 DNA的檢測極限，并實現了對細胞內與癌癥相關的miRNA的成像。

Meng Y, Liu P, et al. Bioorthogonal DNA Adsorption on Polydopamine Nanoparticles Mediated by Metal Coordination for Highly Robust Sensing in Serum and Living Cells[J]. ACS Nano, 2018.

DOI: 10.1021/acsnano.8b03019

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b03019

7. ACS Catal.：蜂窩狀的NiO@Ni納米膜負載Pt用于HER

Zheng-Jun Chen等結合協同催化和納米工程的思想，成功合成出一種蜂窩狀的NiO@Ni納米膜，并將Pt納米顆粒分散負載在上面，應用于HER上。在DFT的幫助下，他們揭示了其高活性的根本，Pt與NiO的協同催化作用。催化研究表面，該催化劑在堿性條件下具有超高的穩定性和活性，且Pt的濃度只有～0.1 mg cm^–2。

Chen Z, Gan L, Wang P, et al. Highly Dispersed Platinum on Honeycomb-like NiO@Ni Film as a Synergistic Electrocatalyst for the Hydrogen Evolution Reaction[J]. ACS Catalysis, 2018.

DOI: 10.1021/acscatal.8b02212

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.8b02212

8. ACS Energy Lett.綜述：鈣鈦礦光伏穩定性

Luther, J.等人闡述對鈣鈦礦光伏穩定性研究發展的最終需求的看法。概述概念化穩定性的范例作為材料、單元和模塊的分層系統。特別是在單元水平研究中，建議采用可轉移和靈活的測試方案。最終相信退化科學將推動鈣鈦礦太陽能電池組件的產業化。

Christians J A, Habisreutinger S N, Berry J J, et al. Stability in Perovskite Photovoltaics: A Paradigm for Newfangled Technologies[J]. ACS Energy Letters, 2018.

DOI: 10.1021/acsenergylett.8b00914

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.8b00914

9. Nano Energy：法拉第效率96%的光電催化還原CO₂至CH₄

為了滿足可持續發展的要求，光驅動電還原CO₂至實用的燃料被認為是一種比較可行的策略。有鑒于此，Qian Fu等設計開發了一種微生物-光電化學復合體系，一步將CO₂還原至CH₄，且無其他副產物。后續研究發現，該材料具有超高的法拉第效率96%，在CO₂充足的情況下可持續工作90 h。

Fu Q, Li Y, Liao Q, et al. Hybrid solar-to-methane conversion system with a Faradaic efficiency of up to 96%[J]. Nano Energy, 2018.

DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.08.051

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.08.051

10. Nano Energy：棉稈制備集成紙電極用于柔性電容器

Jizhang Chen等以棉稈為原料，合成了一種集成紙電極，其主要成分為混合纖維素纖維，活性碳和碳黑，并將其運用于柔性電容器上。研究發現，該電容器具有高能量密度，高功率密度和優越的可循環性。

Chen J, Fang K, Wong C, et al. Integrated paper electrodes derived from cotton stalks for high-performance flexible supercapacitors[J]. Nano Energy, 2018.

DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.08.056

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.08.056

11. Nano Energy：B摻雜的3D多孔碳材料用于微型超級電容器

Cheolho Kim 等用光刻技術成功制備出B摻雜的3D多孔碳材料，并應用于微型超級電容器。性能測試表明，其容量可達7.15 mF/cm²，且電容保持率為80%。體積能量密度為7.1 mWh/cm³，體積功率密度為66 W/cm³。

Kim C, Kang D and Moon J H. Full Lithographic Fabrication of Boron-doped 3D Porous Carbon Patterns for High Volumetric Energy Density Microsupercapacitors[J]. Nano Energy, 2018.

DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.08.044

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.08.044

12. 武漢大學Small：封鎖PD-1提高納米藥物的抗腫瘤效果

Gao等人提出了一種阻斷程序性細胞死亡蛋白PD-1來提高藥物的化學治療效果的策略。納米藥物通過一種由腫瘤過度表達的基質金屬蛋白酶（CPLGLAGG）連接在陰離子聚合物透明質酸（HA）上，可以用于靶向腫瘤和酶激活的藥物釋放。一旦材料在腫瘤部位積聚，可以激活納米藥物，通過腫瘤過度表達MMP-2來釋放抗腫瘤藥物。研究發現，HA-Psi-DOX的納米粒子能夠有效地殺死腫瘤細胞，并引發抗腫瘤免疫反應，從而導致干擾素γ的上調。這種細胞因子促進程序性細胞死亡蛋白-配體1（PD-L1）在腫瘤細胞上的表達，這將在淋巴細胞表面與PD-1相互作用后引起免疫抑制。