1. Science:石墨烯層數到底有多重要?
眾所周知,當單層石墨烯堆疊在一起時,堆疊的層數會影響材料最終性能,直至于回到石墨狀態。有鑒于此,瑞士日內瓦大學Alberto F. Morpurgo團隊測試了不同層數石墨烯的電導率,發現隨著層數的增加,層間電子相互作用會導致石墨烯電子相變臨界溫度也發生相應變化。從雙層石墨烯到七層石墨烯,臨界溫度從12 K增加到100 K。
Nam Y, Morpurgo A F, et al. A family of finite-temperature electronicphase transitions in graphene multilayers[J]. Science, 2018.
DOI: 10.1126/science.aar6855
http://science.sciencemag.org/content/362/6412/324
2. Science:手性路易斯酸-碳納米管用于不對稱催化!
大多數合成化學發生在碳氫類溶劑中,而酶化學則更多在水溶液中進行。日本東京大學Shū Kobayashi團隊通過在單壁碳納米管修飾手性配體-Ni基催化劑-表面活性劑,使常規單壁碳納米管上的Ni催化劑在水溶液中具有優異的對映選擇性,可以從醛污和不飽和酮高選擇性合成硝酮。光譜證據表明,高選擇性的來源,在于納米管增強了Ni中心的電子密度,并提供了一個疏水環境。
KitanosonoT, Xu P & Kobayashi S. Chiral Lewis acids integrated with single-walled carbon nanotubes for asymmetric catalysis in water[J]. Science, 2018.
DOI:10.1126/science.aap7883
http://science.sciencemag.org/content/362/6412/311
3. 陶瓷/金屬復合材料問鼎Nature:太陽能發電熱交換器新突破!
在太陽能熱發電廠領域,提高渦輪進口溫度,是提高發電效率的有效策略之一,而發展先進的熱交換器材料則是其中關鍵。普渡大學K. H. Sandhage報道了一種陶瓷(ZrC)-金屬(W)復合材料,可以保證印刷電路型熱交換器在1023 K高溫下正常工作。該材料在高溫條件下具有優異的熱學、力學和化學性能。在1073K溫度下,失效強度超過350 MPa,熱導率是Fe或Ni基合金的2-3倍,且具有優異的抗Sco2腐蝕性能。技術-經濟分析表明,這種ZrC-W復合材料在印刷電路熱交換器方面比Ni基超級合金具有更大的優勢。
Caccia M, Sandhage K H, et al. Ceramic-metal composites for heatexchangers in concentrated solar power plants[J]. Nature, 2018.
DOI: 10.1038/s41586-018-0593-1
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0593-1
4. Nat. Mater.:排斥一百多種液體的超級納米涂層!
無論是在基礎研究領域還是實際應用中,超疏水或疏油納米涂層都非常重要。然而,對液體的排斥作用往往不適用于超低表面張力的液體。Shuaijun Pan等人利用氟硅烷和丙烯腈制備了一種微納米結構構造的超級納米涂層,這種低表面能納米涂層能夠排斥超過100種酸、堿和溶劑,包括像液氮(表面張力8.8mNm–1)這樣具有超低表面張力的液體。除此之外,這種涂層還具有透明、耐磨、防覆冰等一系列優勢。
Pan S, Xu W, Jiang J, et al. Coatings super-repellent to ultralow surfacetension liquids[J]. Nature Materials, 2018.
DOI: 10.1038/s41563-018-0178-2
https://www.nature.com/articles/s41563-018-0178-2
5. 林文斌Nat. Commun.:納米MOFs用于線粒體靶向的腫瘤放射療法!
林文斌課題組發現Hf-DBB-Ru型納米MOFs對線粒體具有良好的靶向作用。在X-射線輻照條件下,Hf-DBB-Ru可以從Hf6生成羥基自由基,并從DBB-Ru光敏劑中產生單線態氧,從而實現放射療法-放射動力學療法。小鼠模型證明,這種材料在低劑量X射線條件下對結腸直腸腫瘤起到良好的抑制作用。
Ni K, Lin W, et al. Nanoscale metal-organic frameworks for mitochondria-targeted radiotherapy-radiodynamic therapy[J]. Nature Communications, 2018.
DOI: 10.1038/s41467-018-06655-7
https://www.nature.com/articles/s41467-018-06655-7
6. Nat. Commun.:HER2與轉醛酶聯合對抗具有耐藥性的HER2陽性乳腺癌
乳腺癌本身存在的對于抗-HER2治療的抵抗是目前這一療法用于臨床所面臨的主要障礙。并且人們對于這種內在的抗性的了解非常少。Ding等人證明了TALDO1可以利用非氧化戊糖磷酸途徑編碼轉醛酶(TA),后者是通過藥物進行HER2阻斷后細胞生存所必需的。因此對TA的抑制可以增加兩種本身具有耐藥性的乳腺癌細胞對HER2抑制的敏感性。這些結果表明TA是一種具有聯合抑制HER2來產生殺傷力的新型代謝酶,可作為生物標志物或聯合治療的靶點。
Ding Y,Gong C, et al. Synthetic lethality between HER2 and transaldolase inintrinsically resistant HER2-positive breast cancers[J]. Nature Communications,2018.
DOI:10.1038/s41467-018-06651-x
https://www.nature.com/articles/s41467-018-06651-x
7. 鄒如強/徐強Joule綜述:MOF與電池!
高度多孔結構和可調的功能性,使得MOF在能源轉化與存儲領域表現出極大的優勢。然而,低堆密度、低穩定性和高成本等系列問題制約了MOF在可充電池領域的過魔化應用。有鑒于此,北京大學鄒如強和AIST徐強等人系統綜述了MOF基材料在可充電池領域的優勢和局限性,廣泛涉及鋰離子電池、鋰硫電池、鋰空電池、電催化、超級電容器、電化學應用等等。經典綜述,值得一讀!
Zhao R,Liang Z, Zou R, et al. Metal-Organic Frameworks for Batteries[J]. Joule, 2018.
DOI: 10.1016/j.joule.2018.09.019
https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(18)30457-4#%20
8. 張強Angew.:發現離子溶劑絡合物在金屬負極表面還原穩定性下降的本質原因
有機電解液固有的不穩定性嚴重限制了鋰金屬、鈉金屬等高比能金屬負極材料的應用。離子-溶劑復合物能夠進一步促進有機電解液在金屬負極上的分解。清華大學的張強教授等通過第一性原理計算對離子-溶劑絡合物在金屬負極上還原穩定性的下降進行了研究。他們選擇了醚類電解液溶劑和酯類電解液溶劑來與Na+、Li+、K+、Mg2+、Ca2+等發生相互作用。離子-醚類溶劑的LUMO軌道能級與其結合能成線性關系并通過LUMO能級中碳原子軌道的比例來調控。而離子-酯類溶劑的LUMO軌道能級主要由金屬原子軌道組成。該工作揭示了離子溶劑絡合物在金屬負極表面還原穩定性下降的本質原因,并給出了兩種溶劑的還原機理。同時,研究結果還為電解質-負極界面穩定性提供了理論依據和指導意義。
Chen X, LiH, et al. The Origin of Reduced Reductive Stability of Ion-Solvent Complexes on Alkali and Alkaline Earth Metal Anodes[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.
DOI: 10.1002/ange.201809203
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.201809203?af=R
9. AM:通過固態鋰離子備用層抑制Li枝晶
盡管碳納米管,石墨烯和石墨被廣泛應用于抑制Li枝晶,但是Li和碳之間的界面作用鮮有報道。James M. Tour課題組合成了基于鋰化多壁碳納米管(Li-MWCNT)的Li+擴散界面,通過探索Li和MWCNT之間的異質結來研究用于促進枝晶抑制的Li-C界面,發現采用鋰化形式的碳材料是穩定鋰金屬負極有效而簡單的方法。研究表明,該界面在電化學過程中提供Li+,同時由鋰金屬或電解質補充以維持平衡,而使用芳香碳結構則作為中間層有利于鋰離子脫嵌?;谠撠摌O結構的Li-S全電池,具有優異的電化學性能。
SalvatierraR V, López‐Silva G A, Jalilov A S, et al. Suppressing Li Metal Dendrites Through a Solid Li‐Ion Backup Layer[J]. Advanced Materials, 2018.
DOI:10.1002/adma.201803869
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201803869
10. 中科大AM綜述:從理論角度剖析光解水催化劑設計策略!
光催化水裂解產氫是實現能源清潔化的重要策略,其中的關鍵之一在于光催化劑材料的設計。中科大Fu等人從理論計算的角度,剖析了近年來光催化水裂解催化劑的設計理念,重點闡述了提高光捕獲能力,抑制電荷-空穴復合兩大核心問題的多種策略,包括摻雜、引入電場、降低材料維度以縮短載流子遷移路徑,構建異質結等等。
Fu C, Wu X & Yang J. Material Design for Photocatalytic Water Splitting from a Theoretical Perspective[J]. Advanced Materials, 2018.
DOI: 10.1002/adma.201802106
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201802106
11. 南洋理工大學AM:Van der Waals混合鈣鈦礦的面內鐵電性
Van derWaals(vdW)晶體的鐵電性在2D材料研究中越來越受到關注。You, L.等人研究了vdW雜化鈣鈦礦雙(芐基銨)四氯化鉛薄片的面內鐵電性質。沿著平面的電偶極子規避去極化場,并且在室溫下將鐵電性保持在一個單元厚度或兩個vdW層。通過利用其面內壓電性證明了機電能量轉換的優越性能。
You L, LiuF, et al. In-Plane Ferroelectricity in Thin Flakes of Van der Waals Hybrid Perovskite[J]. Advanced Materials, 2018.
DOI: 10.1002/adma.201803249
https://doi.org/10.1002/adma.201803249
12. 吳屹影ACS EnergyLett.:合成K2S2和K2S3來研究K-S電池機理
與Li-S體系中不穩定的多硫化物中間體不同,K-S相圖顯示K2Sn的一系列穩定相(n =1,2,3,4,5,6),說明可以使用純相多硫化物來研究K-S體系機理。吳屹影課題組合成了兩種關鍵的中間多硫化物K2S2和K2S3,并分析了它們的電化學途徑。當K2S2和K2S3直接涂覆在集流體上時,兩種物質都可以進一步還原;與集流體分開時,不發生還原,表明通過固態轉化途徑發生還原。但是,K2S2和K2S3即使在與集流體電隔離時也可以充電,證明了溶液介導的充電途徑,只有K2S是無法充電的“死”硫化物。
Gu S, XiaoN, Wu F, et al. Chemical Synthesis of K2S2 and K2S3for Probing Electrochemical Mechanisms in K-S Batteries[J]. ACS Energy Letters,2018.
DOI:10.1021/acsenergylett.8b01719
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.8b01719