狠狠天天,四虎永久视频,91天堂影院

納米前沿頂刊日報20190306

納米人納米人 2019-03-05

1.Nature Phys.：逐層生長期間原子島排列的記憶效應

理解外延薄膜生長過程中的表面動力學是獲取性質可控的高質量材料的關鍵。采用相干X射線的光子關聯光譜學（XPCS）為原位觀測晶體生長期間的原子尺度消長規律帶來了新的機遇。美國阿貢國家實驗室的Guangxu Ju、G. Brian Stephenson等人對逐層生長同質外延材料期間的二維原子島動力學過程進行了XPCS測試。對結果的二次相關分析揭示了一種新現象——形成于連續晶層上的原子島的排布具有記憶效應（即，持續性）。仿真表明，這種記憶效應來源于不同晶層上原子島之間的通信（通過吸附原子實現）。作者相信，隨著相干X射線光源的普及，本研究中開拓的實驗以及分析方法將使XPCS在觀測材料表面原子尺度過程方面具有廣泛的應用。

圖1. 實驗示意圖以及原子島的漫散射

圖2. 原子島位置的相關性

Ju G, Xu D, Highland M J, et al. CoherentX-ray spectroscopy reveals the persistence of island arrangements during layer-by-layer growth. Nature Physics, 2019.

DOI: 10.1038/s41567-019-0448-1

https://www.nature.com/articles/s41567-019-0448-1#article-info

2.Nat. Rev. Phys.：單分子電子器件--設計及工程的相關概念

過去20年間，各種組裝納米間隙電極的技術不斷涌現，進而促進了單分子電子器件在實驗和理論方面的快速發展。充分理解單分子器件的電荷輸運特性對于研究本征量子現象并實現所需功能十分重要。有鑒于此，北京大學郭雪峰團隊與美國西北大學J. Fraser Stoddart團隊聯合，綜述了單分子電子器件領域中設計及工程的相關概念，從工程角度總結了組裝可靠分子結以及調整其內在性質的相關原則。

基于對器件結構的整體考慮，文章將單分子結劃分為三個相關聯的組分：電極，接觸（隔離基團）界面，以及分子骨架/功能中心。接著，文章從材料、界面、分子工程的角度系統討論了電極材料的選擇，以及各組分的設計。作者分析了以上要素的性質對于分子-電極界面耦合，以及電極費米能級-分子軌道能級相對能隙的影響，這兩者直接影響著單分子器件的電荷輸運行為。基于以上考慮，作者也總結了在分子結中通過分子設計&工程實現的各種功能。

圖1. 單分子結的結構

圖2. 對分子間反應或相互作用進行單分子動態探測

Xin N, Guan J, Zhou C, et al. Concepts in thedesign and engineering of single- molecule electronic devices. Nature Reviews Physics, 2019.

DOI: 10.1038/s42254-019-0022-x

https://www.nature.com/articles/s42254-019-0022-x

3.馬普學會Nature Catal.綜述：用于CO₂電解還原的催化劑和電解質合理設計

對燃料和原料的CO₂電還原反應（CO₂RR）是關閉人為碳循環和儲存可再生能源的有吸引力的途徑。產生更多還原化學品，尤其是多碳含氧化合物和具有更高能量密度的烴產物（C₂₊），對于工業應用是非常需要的。然而，選擇性地將CO ₂轉化為C₂₊具有高過電位，低反應速率和低選擇性，并且該方法對催化劑結構和電解質極其敏感。

馬普學會Fritz Haber研究所的研究團隊討論了通過合理設計催化劑和電解質來實現高C₂₊選擇性的策略。考慮目前最先進的催化劑，包括Cu和Cu-雙金屬催化劑，以及一些替代材料。強調了催化劑結構和組成的動態演變的重要性，重點是從原位和操作特征中提取的結果。還提供了對特定催化劑幾何形狀和組合物與精選電解質協同作用的改進C₂₊選擇性的反應機理的額外理論見解。

Gao D, Arán-Ais RM, Jeon H S, et al. Rational catalyst and electrolyte design for CO2 electroreduction towards multicarbon products. Nature Catalysis, 2019.

DOI: 10.1038/s41929-019-0235-5

https://doi.org/10.1038/s41929-019-0235-5

4.Nature Catal.：雙管齊下，鉍納米晶+鉀離子助力氮氣還原，法拉第效率高達66%

氮氣的電化學還原反應(ENRR)可以在環境條件下實現從氮和水中生產氨，被認為是可以取代工業Haber-Bosch工藝的有效候選者。但是，電化學過程中總是存在HER競爭反應，如何抑制HER，提高氮氣的電化學還原反應的效率是當前該領域的重點。有鑒于此，嚴純華院士，北京大學張亞文教授，中科院應用物理所司銳研究員和北京理工大學殷安翔教授等通過使用鉍納米晶和鉀離子，成功地提高了氮氣的電化學還原反應的效率和選擇性。研究發現，Bi 6p和N 2p之間強烈的相互作用使得活性大幅度提高，而鉀離子對穩定反應中間體起到決定性作用。法拉第效率高達66%，氨產量為200mmolg^–1h^–1 (0.052mmolcm^–2h^–1)。

Yin A-X, Si R, Zhang Y-W, et al. Promoting nitrogen electroreduction to ammonia with bismuth nanocrystals and potassium cations in water. Nature Catalysis, 2019.

DOI: 10.1038/s41929-019-0241-7

https://www.nature.com/articles/s41929-019-0241-7

5.北航&華中科大Nature Catal.：單原子催化劑助力質子交換膜燃料電池

為實現美國能源部制定的2018目標--制備非鉑基催化劑應用到質子交換膜燃料電池，必須克服活性位點密度低的問題。有鑒于此，北京航空航天大學水江瀾教授和華中科技大學徐鳴教授等報道了一種具有高活性位點密度的凹面Fe–N–C單原子催化劑，并應用到質子交換膜燃料電池上，在0.88 V_iR-free和1.0bar H₂–O₂條件下，電流密度可達 0.047Acm^–2 ，達到了美國能源部制定目標。研究發現，該催化劑具有超高的活性是因為擁有超大的比表面積和孔隙率，表面暴露了大量Fe–N₄的催化活性位點，增強了催化層之間的傳質。緊接著，他們將催化劑進行優化，在 2.5bar H₂–O₂條件下的功率密度可達 1.18Wcm^?2；在0.8 V_iR-free 和1.0bar H₂–air條件下，電流密度可達 129mAcm^?2。

Wan X, Liu X, Wang H, et al. Fe–N–C electrocatalyst with dense active sites and efficient mass transport for high-performance proton exchange membrane fuel cells. Nature Catalysis,2019.

DOI: 10.1038/s41929-019-0237-3

https://www.nature.com/articles/s41929-019-0237-3

6. Nature Commun.：1T-MoS₂上“種植”活性位點，增強HER活性

從原子水平設計和改造催化位點可以加深對催化劑的活性位點的理解，這對提升催化劑的活性至關重要。有鑒于此，清華大學的魏永革教授、吉林大學的張立軍教授以及美國圣地亞哥州立大學的Jing Gu教授等人利用Anderson型多金屬氧酸鹽作為前體，從原子水平將金屬活性位點摻雜到1T-MoS2上。

實驗結果發現，與含鉑的催化劑相比，優化的電催化劑在堿性電解液中HER性能顯著提高，得益于摻雜的鎳原子和氧原子；起始電位接近 0 V，過電勢僅為?46 mV。理論計算表明，將鎳和氧共摻雜到1T-MoS2中有助于水的離解和氫的生成，從而提升了催化活性。

ZhangL, Wei Y, Gu J, et al. Atomically engineering activation sitesonto metallic 1T-MoS₂ catalysts for enhanced electrochemical hydrogen evolution. Nature Communications,2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-08877-9

https://www.nature.com/articles/s41467-019-08877-9

7.牛津&劍橋Nature Commun.：當CO₂穿過，MOF還是當初的MOF么？

柔性MOF的刺激響應性一直是大家重點研究的課題。然而該方面的研究偏向于針對具有均一孔道的柔性MOF結構，針對非均一孔道的柔性MOF 的相關報道卻較少。有鑒于此，牛津大學和劍橋大學的Pu Zhao教授，Simon A. T. Redfern教授等研究了非均一孔道的柔性MOF（ZIF-7）的CO₂刺激響應行為。他們結合原位實驗以及理論計算，清晰地揭示了CO₂在ZIF-7中的吸附機理以及ZIF-7結構的動態變化過程。該研究為后續深入理解柔性MOF的構效關系提供了新的思路。

Zhao P, Fang H, Redfern S A T, etal. Structural dynamics of a metal–organic framework induced by CO₂migration in its non-uniform porous structure. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-08939-y

https://www.nature.com/articles/s41467-019-08939-y

8.華中科技大學Nature Commun.：醚類兼容的高倍率長壽命硒摻雜硫化聚丙烯腈正極

近日,華中科技大學謝佳教授和袁利霞教授等通過將少量硒引入硫化聚丙烯腈加速氧化還原轉換,得到了在碳酸鹽和醚電解液中性能優良的正極材料。該材料在傳統的商業化鋰離子電解液和醚類電解液中都表現出優異的電化學性能；其中催化量的硒摻雜提高了鋰離子擴散系數，降低了電極循環中的過電位；第一性原理計算證明了硒摻雜可以降低鋰離子擴散的勢壘，加快反應動力學；該材料同時實現了高倍率和長循環壽命。

在電流密度為0.2 A g^?1的條件下，可逆容量高達1300 mAh g^-1 ,活性物質利用率高達84%以及高的倍率性能（電流密度為10 A g^-1條件下，容量為900 mA h g^-1）。該正極材料在經歷800次循環后，仍能達到100%的庫侖效率以及每次循環0.029%的超低容量衰減，通過強化反應動力學成功地抑制了多硫化物的溶解。

Chen X, Peng L, Xie J, etal. Ether-compatible Sulfurized Polyacrylonitrile Cathode with Excellent Performance Enabled by Fast Kinetics via Selenium Doping. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-08818-6

https://www.nature.com/articles/s41467-019-08818-6

9.曹鏞團隊Nature Commun.：最高效率的藍色鈣鈦礦LED來了！

近年來，在開發具有近紅外，紅色和綠色發射以及超過20％的外部量子效率的鈣鈦礦LED方面取得了實質性進展。然而，具有藍色發射的鈣鈦礦LED的開發仍然是一個巨大的挑戰，這阻礙了基于鈣鈦礦發光材料的全色顯示器和白光照明的進一步發展。曹鏞院士團隊的葉軒立等人首先，通過成分和尺寸工程，制備了具有改善的藍色發射的準二維鈣鈦礦薄膜，利用降低的陷阱密度和增強的光致發光量子產率。其次，發現PEDOT：PSS/鈣鈦礦混合膜中鈣鈦礦晶體的垂直非均勻分布。通過調制復合區的位置，激活了大部分準二維鈣鈦礦晶體，從而展示了迄今為止效率最高的藍色鈣鈦礦LED，其發射峰值為480 nm，記錄亮度為3780 cd m^-2，記錄外量子效率為5.7％。

Li Z, et al. Modulation of recombination zone position for quasi-two-dimensional blue perovskite light-emitting diodes with efficiency exceeding 5%. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-09011-5

https://doi.org/10.1038/s41467-019-09011-5

10.伍志鯤Angew.封面：首次揭露同分異構團簇內核結構影響熒光強弱的現象

同分異構的團簇是研究結構和性能之間聯系的良好模型。但是，分子式相同，內核不同（例如：面心立方和非面心立方）的同分異構團簇卻鮮有報道。近日，中科院固體物理所伍志鯤研究員等多團隊合作，合成出了分子式一樣，內核結構不一樣的同分異構Au₄₂ (TBBT) ₂₆（TBBT=4-叔丁基苯硫酚）團簇，并對其熒光性能進行了比較。研究發現，這對同分異構團簇分子式雖然一樣，但是內核一個是fcc結構，一個是non-fcc結構，fcc結構比non-fcc結構團簇有更強的光致發光性能。作者進一步對non-fcc結構Au₄₄ (TBBT)₂₆和fcc結構Au₄₄(TBBT)₂₈等多對團簇的光致發光性能進行比較，發現具有fcc結構團簇的性能均優于non-fcc結構團簇。該工作首次揭露了同分異構團簇內核結構影響熒光強弱的現象。

Zhuang S, Liao L, Wu Z, et al. Fcc versus Non-fcc Structural Isomerism of Gold Nanoparticles with Kernel Atom Packing Dependent Photoluminescence. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201813426

https://doi.org/ 10.1002/anie.201813426

11. 武漢大學馮俊AM：人工重組巨噬細胞用于治療生產和免疫激活

將患者來源的細胞轉化為具有治療目的的生物制劑是實現個性化治療的一個很有前途的方案。武漢大學馮俊教授團隊在不使用基因編輯技術的情況下，利用透明質酸修飾的超順磁氧化鐵納米顆粒(HIONs)對巨噬細胞進行人工重組，設計了一種活細胞類型的治療腫瘤的方法。

在HIONs的生物學調控和巨噬細胞的內在特性的共同作用下，這種納米顆粒輔助的細胞重編程策略具有多種優勢。首先，重組后的巨噬細胞在其固有能力的基礎上又有了實質性的提高，包括更有效地腫瘤靶向和更有效地產生抑制腫瘤生長的生物活性成分(如活性氧、生物活性細胞因子)；此外，這種細胞治療具有對癌細胞特異性的細胞靜息和促凋亡效應，且HIONs可以使巨噬細胞對瘤內免疫抑制環境具有更強的抵抗力；另外巨噬細胞也可以由M2表型轉變成具有抗腫瘤效應的M1表型，從而達到了協同的腫瘤抑制作用。

Li C X, Zhang Y, et al. Artifcially Reprogrammed Macrophages as Tumor-Tropic Immunosuppression-Resistant Biologics to Realize Therapeutics Production and Immune Activation. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201807211

https://doi.org/10.1002/adma.201807211

12.AM：仿生平臺用于高效地將治療性蛋白質遞送到中樞神經系統

中樞神經系統（CNS）疾病具有很高的發病率和死亡率。而對于這類疾病的治療仍然受到血腦屏障(BBB)的限制，血腦屏障阻礙了大多數療法進入大腦。中國醫學科學院醫學生物學研究所和占龍教授團隊、北京生物工程研究所陳薇教授團隊、美國加州大學盧云峰教授和Wen Jing博士團隊共同合作報道了一種通過將蛋白質包裹在含有膽堿和乙酰膽堿類似物的納米膠囊中以實現將治療性蛋白遞送至CNS的平臺。小鼠和非人類靈長類動物模型中得到了證實在乙酰膽堿受體和膽堿轉運體的介導下，這種納米膠囊可以有效地穿透BBB來將治療藥物遞送到CNS。因此，這一研究開發這的平臺也為治療中樞神經系統疾病開辟了一條新的途徑。