1. Seok 最新Chem. Soc. Rev.綜述:鈣鈦礦前軀體溶液化學:從基礎到光伏應用
在過去幾年中,無機-有機雜化鈣鈦礦在光伏性能和器件穩定性方面取得了顯著成就。盡管在光伏應用方面取得了重大進展,但仍然缺乏對前軀體溶液化學基本原理的深入理解。Seok課題組系統描述了溶液中成核和晶體生長過程的基本知識,包括LaMer模型和Ostwald熟化過程。同時,重點介紹了溶液中前體配位分子相互作用的最新進展,以及反溶劑在溶劑工程過程中控制成核和晶體生長的作用。此外,給出了從前體溶液到鈣鈦礦膜形成的化學途徑,由配位分子相互作用和中間體生成,以形成均勻和致密的鈣鈦礦膜。在全面評估的基礎上,Seok提出了一些觀點,通過精確控制成核和前體溶液中的晶體生長,進一步實現長期穩定的高性能鈣鈦礦太陽能電池。
Jung M, Ji S-G, Kim G, et al. Perovskite precursor solutionchemistry: from fundamentals to photovoltaic applications[J]. Chemical SocietyReviews, 2018.
DOI: 10.1039/C8CS00656C
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/cs/c8cs00656c#!divAbstract
2. Padture&周圓圓Nat. Commun.:7%效率,穩定無鉛錫基鈣鈦礦問世!
美國布朗大學的Nitin. P. Padture和周圓圓課題組首次報道了一種無鉛,全無機三碘化銫錫鍺(CsSn0.5Ge0.5I3)鈣鈦礦作為PSC中的吸光層,效率高達7.11%。更重要的是,這些PSC顯示出非常高的穩定性。在N2氣氛中,連續光照作500小時后效率衰減小于10%。研究關鍵是采用全覆蓋,穩定的自然氧化層,完全封裝和鈍化鈣鈦礦表面。
Chen M, et al. Highly stable and efficient all-inorganic lead-freeperovskite solar cells with native-oxide passivation[J]. Nature Communications,2019.
DOI: 10.1038/s41467-018-07951-y
https://doi.org/10.1038/s41467-018-07951-y
3.南洋理工AM綜述:鈣鈦礦中緩慢的熱載流子冷卻
快速熱載流子冷卻是太陽能電池中的主要損耗途徑。如果在冷卻到晶格溫度之前收獲這些熱載流子,熱力學計算結果顯示,單結電池(在1個太陽照射下)的太陽能轉換效率為66%。降低熱載流子冷卻速率以實現高效提取是推動這種創新技術的關鍵因素。有機無機鹵化鈣鈦礦具有良好熱載體性質,慢的熱載流子冷卻壽命,熱載流子傳輸長度(高達≈600 nm),以及高效熱-載體提?。ㄗ罡摺?3%)。Li等人介紹了這一新興領域的發展歷程,并提煉了復雜的光物理結果,突出了挑戰和機遇。最后,討論了鈣鈦礦熱載體太陽能電池的前景。
Li M, Fu J, Xu Q, et al. Slow Hot-CarrierCooling in Halide Perovskites: Prospects for Hot-Carrier Solar Cells[J]. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201802486
https://doi.org/10.1002/adma.201802486
4. 陳春英AM綜述:蛋白冠在納米醫學中的作用
納米材料被越來越多地作為生物醫學工具用于成像、藥物遞送和癌癥治療,但目前還很少有納米材料被用于臨床實驗。這主要是由于對納米材料生物學特性的認識還很有限。納米顆粒NPs在體內會不可避免地與體液相互作用,從而吸附數百個生物分子。這種在納米材料表面形成的生物分子冠層為也NPs提供了新的生物學特性,對NPs的細胞攝取、免疫應答、生物分布、清除和毒性有著重要影響。深入透徹地了解蛋白冠在體內所引發的生物學效應,將有助于將納米材料轉化為臨床應用的材料。Cai等人綜述了近年來對納米粒子蛋白冠的研究進展,旨在更好地了解納米粒子蛋白冠的生物學效應和它對納米醫學應用的影響;重點介紹了蛋白冠的形成對納米藥物藥代動力學影響的研究進展;最后討論了納米醫學在未來臨床應用中的挑戰和機遇。
Cai R & Chen C Y. The Crown and the Scepter: Roles of theProtein Corona in Nanomedicine[J]. Advanced Materials, 2018.
DOI: 10.1002/adma.201805740
https://doi.org/10.1002/adma.201805740
5.北大ACS Cent. Sci.:細菌效應物的生物正交反應用于對細胞信號通路的調節
復雜的細胞信號網絡是由激酶等多種酶動態調節的。而要實現特異性地調節細胞內的單個內源性激酶是非常具有挑戰性的。目前用于調節細胞內激酶功能的策略要么缺乏特異性,要么會干擾破壞細胞的生理活性。Zhao等人利用細菌效應物OspF對活細胞和小鼠內源性絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)級聯進行光學和化學調節。磷酸裂解酶OspF對所需的激酶(如細胞外信號調節激酶(ERK))提供了高特異性和空間分辨率,而基因編碼的生物正交策略則可以提供時間控制的激活。這一研究證明了細菌效應物的生物正交工程策略可以提供一種具有高特異性和時空分辨率的細胞信號調節通用工具。
Zhao J Y, Liu Y J, et al. BioorthogonalEngineering of Bacterial Effectors for Spatial-Temporal Modulation of Cell Signaling[J]. ACS Central Science, 2018.
DOI: 10.1021/acscentsci.8b00751
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.8b00751
6. ACS Energy Lett.封面:室溫下由MOF衍生出的納米多晶二維材料網絡用于OER
美國愛荷華州立大學的科研工作者在ACS Energy Letters上,發表了題為“Defect-Rich 2D MaterialNetworks for Advanced Oxygen Evolution Catalysts”的研究論文,并被選為期刊封面。該工作主要以室溫合成Co-MOF陣列為前驅體,通過室溫條件下乙醇溶液體系對MOF進行破壞/重組,得到納米尺度的多晶二維材料的三維網絡結構。堿性條件下該材料表現出優異的OER活性和穩定性。該工作同時也對Co-MOF的生長及二維材料的形成機理進行了探討。該工作提出了室溫條件下以合成的Co-MOF為前驅體來制備納米多晶二維材料網絡的新方法,并詳細討論了各個化學反應中的機理。該方法操作簡單,所有過程均在室溫條件下完成,為大規模制備二維材料及能源轉換和存儲領域的發展提供了新的思路。
Zhang B, Qi Z, Wu Z, et al. Defect-Rich 2D Material Networks forAdvanced Oxygen Evolution Catalysts[J]. ACS Energy Letters, 2018.
DOI: 10.1021/acsenergylett.8b02343
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.8b02343
7. 清華大學Nature Nano.:超順磁納米顆粒實現固態絕緣材料的電損傷自修復!
長期以來,固體絕緣材料的電樹缺陷被認為是不可逆轉的永久損傷,針對電樹枝老化的研究主要是通過添加電壓穩定劑、電樹阻擋劑等延緩電樹發展。然而絕緣材料的電樹老化難以避免,電樹缺陷一旦形成將大大降低絕緣壽命,甚至產生設備的永久破壞。清華大學何金良、李琦團隊以及美國賓夕法尼亞州立大學王慶教授等人合作,發展了一種利用超順磁納米顆粒在固態絕緣材料中實現電損傷自修復的方法,首次實現了絕緣材料在遭受電樹破壞后電樹通道的自愈合與絕緣性能的自恢復,同時保持材料的基礎電氣性能不受影響。
Yang Y, He J, Li Q, et al. Self-healing of electrical damage inpolymers using superparamagnetic nanoparticles[J]. Nature Nanotechnology, 2018.
DOI: 10.1038/s41565-018-0327-4
https://www.nature.com/articles/s41565-018-0327-4
8. 大連化物所Sci. Adv.:"冷凍"銅催化劑調控加氫產物!
與同族的金和銀等貴金屬相比,非貴金屬銅在催化反應中更易失去外圍電子,在氧化或加氫等催化反應中常表現出銅零價和一價共存的化學態。中科院大連化物所孫劍副研究員帶領的團隊與浙江師范大學、寧夏大學和日本富山大學等合作,發現了一種可替代貴金屬的銅基加氫催化劑,在加氫反應中表現出與傳統銅催化劑完全不同的催化性能。研究人員通過高能等離子體流轟擊的策略,改變了銅的外圍電子結構,使銅表現出了貴金屬金和銀的特性,這種等離子體流轟擊銅改變其電子結構的過程被科研人員比喻為對銅催化劑的“冷凍”處理。
該科研團隊以草酸二甲酯催化加氫的多步串聯過程為探針反應,研究發現由高能轟擊產生的銅納米顆粒在反應過程中可被鎖定在金屬態,在相當寬的反應溫度范圍內(230-290 °C),酯加氫反應都被穩定在了熱力學不利但附加值卻極高的初步加氫產物乙醇酸甲酯,其選擇性最高達87%,這與貴金屬金或銀的催化性能極其類似。該結果也顛覆了銅催化劑利于發生深度加氫反應而生成乙二醇和乙醇等醇類化合物的傳統認知。DFT理論計算同時表明,在只有零價金屬銅活性位存在的條件下,酯加氫可被控制在生成初加氫產物的階段,而避免像傳統銅催化劑一樣過度加氫。該工作為調節金屬加氫能力,設計貴金屬替代的催化劑提供了全新的策略。
Sun J, Yu J, Wei X, et al. Freezing copper as a noble metal–like catalyst for preliminary hydrogenation[J]. Science Advances,2018.
DOI: 10.1126/sciadv.aau3275
http://advances.sciencemag.org/content/4/12/eaau3275