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納米前沿頂刊日報20190127

納米人納米人 2019-01-27

1.EES：用于固定式儲能的超高比能的Zn-I₂單液流電池

研究人員首次報道了具有超高能量密度、高效、循環穩定的Zn-I₂單流體電池。在該電池體系中，7.5M KI和3.75M ZnBr₂的高濃電解液體系被封裝在正極一側。KI的高度溶解性滿足了負極一側金屬鋅沉積所需要的高面容量。更為重要的是，這種Zn-I₂單液流電池能夠實現接近100%的充電狀態，也就是說I-可以通過充電完全轉化為固態I₂從而實現最大的能量密度。

Xie C, et al. Highly Stable Zinc-Iodine Single Flow Battery with Super High Energy Density for Stationary Energy Storage. Energy & Environmental Science, 2019.

DOI: 10.1039/C8EE02825G

https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2019/EE/C8EE02825G#!divAbstract

2.崔光磊AM：交聯含硼聚四氫呋喃聚合物電解質實現寬溫域可充鎂電池

聚合物基鎂電解質由于具有高安全性、高能量密度等優勢因而是促進高安全性柔性鎂電池發展的關鍵因素。在本文中，研究人員通過Mg(BH₄)₂和羥基封端的聚四氫呋喃的原位交聯反應合成了一種新型的玻璃纖維偶聯的含硼聚四氫呋喃凝膠聚合物電解質。這種凝膠聚合物電解質表現出了可逆的金屬鎂沉積/剝離性能、高鎂離子電導率和高鎂離子遷移數。采用這種聚合物電解質組裝的Mo₆S₈/Mg電池不僅能夠在較寬的溫度范圍內工作，同時還能夠在剪切測試中表現出高度安全性而不發生內部短路。

Du A, et al. A Crosslinked Polytetrahydrofuran‐Borate‐Based Polymer Electrolyte Enabling Wide‐Working‐Temperature‐Range Rechargeable Magnesium Batteries. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201805930

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201805930

3. 哥倫比亞大學AM綜述：鉛鹵化鈣鈦礦中熱載體的動態篩選和緩冷

哥倫比亞大學Xiaoyang Zhu團隊總結了在低激發密度（≤≈10¹⁸cm^-3）下，鉛鹵化鈣鈦礦(LHP)中熱載流子超低溫冷卻的潛在機制，其中電荷載流子本質上是極化子（polaronic）。雖然LHP中的初始熱電子冷卻速率與傳統半導體中LO聲子發射的典型冷卻速率相當，但LHP的獨特性在于效率極高在100s fs時間尺度上進行篩選。大型極化子屏蔽在LHP中的效率比傳統半導體高兩到三個數量級，表明LHP中大型極化子的鐵電局部有序。在100ps時標上進一步緩慢冷卻熱極化子可歸因于熱量從大極化子體積中緩慢擴散。LHP中緩慢的熱載體冷卻提供了對軟，非諧和動態無序晶格的有效篩選的另一個視角。

Joshi P P, Maehrlein S F & Zhu X. Dynamic Screening and Slow Cooling of Hot Carriers in Lead Halide Perovskites. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201803054

https://doi.org/10.1002/adma.201803054

4. 黃勁松AFM：超厲害! 5.9％效率！晶圓級水系鈣鈦礦電池

在太陽能電池工業中需要大量的太陽能級單晶或多晶晶片，并且通常由晶錠的自頂向下工藝形成，這在切片，拋光和其他加工過程中造成材料和能量的顯著浪費。黃勁松團隊報道了一種自下而上的技術，該技術允許直接從水溶液中生長晶片尺寸的混合鈣鈦礦多晶體。有厘米尺寸的單晶混合鈣鈦礦晶片生長在鈣鈦礦前體溶液的頂部表面。除了節省原材料外，這種方法還具有前所未有的優點，例如易于調節厚度和晶體快速生長。這些晶體晶片顯示出高結晶度，更寬的光吸收和長的載流子復合壽命，與塊狀單晶相當。由這些晶體制成的橫向結構鈣鈦礦太陽能電池表現出5.9％的紀錄效率。

Liu Y, Dong Q, et al. Fast Growth of Thin MAPbI₃Crystal Wafers on Aqueous Solution Surface for Efficient Lateral-Structure Perovskite Solar Cells. Advanced Functional Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adfm.201807707

https://doi.org/10.1002/adfm.201807707

5. KAUST&陜師大AFM：原位研究兩步法的MAPbI₃轉化過程

阿卜杜拉國王科技大學聯合陜西師范大學研究發現，溶液制備的PbI₂薄膜在DMF存在下可表現出不同的亞穩溶劑化狀態。使用原位表征研究了PbI₂從其結晶溶劑化狀態轉化為MAPbI₃可在室溫下自發發生，并產生具有降低的阱態密度和效率的高質量鈣鈦礦膜。

Barrit D, Cheng P, et al. Impact of the Solvation State of Lead Iodide on Its Two-Step Conversion to MAPbI3: An In Situ Investigation. Advanced Functional Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adfm.201807544

https://doi.org/10.1002/adfm.201807544

6.ACS Energy Lett.：離子-溶劑配位的不燃性電解液實現高度穩定的金屬鋰負極

人們對用于電動汽車的高比能電池的追求使得金屬鋰電池備受追捧。然而，由于鋰金屬與現存電解液之間的高反應活性導致金屬鋰電池庫倫效率不高，這嚴重限制了金屬鋰電池的實用化進展。在本文中，研究人員研究了不同鹽-溶劑比例的不燃性電解液的還原穩定性并且發現離子-溶劑配位的不燃電解液能夠使得金屬鋰在銅電極上保持高達99.3%的庫倫效率長達350周。對于基礎電化學的解釋認為溶劑活性的降低提高了其對金屬鋰負極的還原穩定性。本工作中離子-溶劑配位電解液概念的提出為穩定金屬鋰負極的發展提供了全新的思路。

Xiao L, et al. Stable Li Metal Anodewith “Ion–Solvent-Coordinated” Nonflammable Electrolyte for Safe Li Metal Batteries. ACS Energy Letters, 2019.

DOI: 10.1021/acsenergylett.8b02527

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsenergylett.8b02527

7. ACS Nano：對細菌響應納米脂質體用于聲動力治療耐多藥的細菌感染

耐多藥（MDR）的超級細菌的出現對人類健康構成了嚴重威脅。Pang等人報告了一種超聲治療策略以實現細菌特異性標記和可視化聲動力治療(SDT) 耐多藥細菌感染。實驗利用麥芽糖修飾的膽固醇和對細菌響應的脂質開發了一種智能納米脂質體平臺(MLP18)用于紅紫素18的精確遞送。這種MLP18可以利用細菌特異性麥芽糖糊精轉運途徑去特異性靶向細菌感染位點，進而在小鼠細菌感染位點上以高選擇性熒光/光聲信號來準確區分病灶、無菌炎癥或者腫瘤。此外，MLP18的細菌響應特性也使得聲敏劑可以被內化進入細菌細胞并高效釋放，從而有效地殺滅MDR細菌。研究利用原位MRI可以對SDT進行監測，證明MLP18介導的SDT可以成功地清除細菌性肌炎小鼠的炎癥和膿腫。

Pang X, Xiao Q C, et al. Bacteria-Responsive Nanoliposomes as Smart Sonotheranostics for Multidrug Resistant Bacterial Infections. ACS Nano, 2019.

DOI: 10.1021/acsnano.8b09336

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.8b09336

8.復旦大學Adv. Sci.：基于量子點的近紅外上轉換發光與生物成像技術

近年來，上轉換發光(UCL)因其低自發熒光和高對比度在生物成像中得到了廣泛的應用。然而，傳統的UCL生物成像仍需要較高的功率密度的光照去激發。Qiu等人采用0.06 mW cm^-2的超低功率密度光作為激發源，以PbS/CdS/ZnS量子點(UCL- QDs)為探針進行UCL生物成像。這種UCL的機制是聲子輔助的單光子過程，相對量子產率高達4.6%。實驗通過980nm激光連續照射證明了該UCL-QDs具有良好的光穩定性。因此該UCL - QDs的探針可以應用于在對眼安全的激光照射下進行對腫瘤、血管、淋巴結的生物成像。