1. 東京工業(yè)大學(xué)JACS：SrHfS3鈣鈦礦，一種很有前景的綠色發(fā)光半導(dǎo)體
發(fā)光器件面臨的當(dāng)前問題是缺少用于綠色發(fā)光的合適材料。為了克服這個問題，日本東京工業(yè)大學(xué)Hanzawa等人研究了過渡金屬（eTM）基鈣鈦礦。eTM陽離子的高穩(wěn)定價態(tài)利于控制載流子，eTM的非鍵合d軌道和陰離子的p軌道構(gòu)成深CBM和淺VBM，分別有利于n型和p型摻雜。
為了獲得直接帶隙，研究人員將構(gòu)成區(qū)域邊界處的VBM的帶折疊到CBM的區(qū)域中心。選擇斜方晶系的SrHfS3作為研究對象。用鑭（La）摻雜將電導(dǎo)率從6×10-7 S·cm-1調(diào)節(jié)到7×10-1 S·cm-1，用磷（P）調(diào)節(jié)到2×10-4S·cm-1摻雜。同時，主要載流子極性通過La摻雜控制為n型，并通過P摻雜控制為p型。未摻雜和摻雜的SrHfS3均在2.37 eV下顯示出強(qiáng)烈的綠色光致發(fā)光（PL）。從PL藍(lán)移和短壽命，可將其歸因于帶間躍遷和/或激子。這些結(jié)果表明SrHfS3是一種很有前景的綠色發(fā)光半導(dǎo)體。
Hanzawa K, Iimura S, Hiramatsu H, et al. Materials Design of Green Light-emitting Semiconductors: Perovskite-type Sulfide SrHfS3. Journalof the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.8b13622
https://doi.org/10.1021/jacs.8b13622
2. 渥太華大學(xué)JACS：二氧化鈦 KO傳統(tǒng)自由基前驅(qū)體
納米半導(dǎo)體(如TiO2)可以產(chǎn)生光生空穴構(gòu)成強(qiáng)大的親電中心，使其能夠從醚等電子供體，甲苯和乙腈等非活化底物中捕獲電子。有鑒于此，渥太華大學(xué)的Anabel E. Lanterna和Juan C. Scaiano教授等將具有光活性的TiO2作為光化學(xué)自由基來源。他們認(rèn)為與傳統(tǒng)的自由基前驅(qū)體相比，半導(dǎo)體只產(chǎn)生單一的自由基(而不是成對的)，而且在使用后可以通過過濾或離心等簡單操作去除，可以成為一種通用且高效的自由基來源。
Hainer A, Marina N, Rincon S, et al. Highly ElectrophilicTitania Hole as a Versatile and Efficient Photochemical Free Radical Source. Journal of the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.8b13422
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b13422
3.武漢理工&中科大JACS: 全波長常壓光催化CO2還原
常壓人工光合作用將空氣中的CO2還原為高純度高價值的化學(xué)品是化學(xué)家們一直努力的目標(biāo)。然而，深度理解光催化的機(jī)理具有重大的挑戰(zhàn)。近日，武漢理工大學(xué)張高科教授、趙焱教授、中科大孫永福教授等多團(tuán)隊合作，采用特殊的“水控制”溶劑熱法，合成了系列具有{010}面的六角鎢青銅M0.33WO3 (M=K,Rb, Cs)催化劑。
該催化劑在全波長（紫外、可見、近紅外）光，常壓下均可高效光催化空氣中CO2還原。其中，Rb0.33WO3催化劑在近紅外光下，4小時即可將空氣中約4.32 % CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH，選擇性達(dá)98.35%。進(jìn)一步實驗和理論計算表明，引入的堿金屬占據(jù)了催化劑六邊形結(jié)構(gòu)的孔道并提供大量電子使得M0.33WO3催化劑電子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，增強(qiáng)了極子化躍遷、調(diào)整了能級結(jié)構(gòu)，使得CO2吸附能力增強(qiáng)，降低了CO2反應(yīng)活化能，從而使空氣中的CO2還原成為了可能。
Wu X, Li Y, Zhang G, et al. Photocatalytic CO2 Conversion of M0.33WO3 Directlyfrom the Air with High Selectivity: Insight into Full Spectrum Induced Reaction Mechanism. Journal of the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.8b12928
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b12928
4. 中科大王強(qiáng)斌Angew.：hcp-NiFe納米顆粒高效OER
調(diào)控合金納米材料的晶相是改變其催化性能的重要途徑。近日，中科大王強(qiáng)斌教授團(tuán)隊發(fā)展了一種簡單的策略，合成了氮摻雜的碳包裹著hcp-NiFe納米顆粒（hcp-NiFe@NC）的催化劑。實驗表明，該催化劑在堿性條件下具有高的OER性能，F(xiàn)e/Ni比~5.4%的hcp-NiFe@NC催化劑，電流密度為10和100 mA cm?2時，對應(yīng)過電位分別為226 mV和263 mV，遠(yuǎn)低于fcc-NiFe@NC催化劑且優(yōu)于絕大對數(shù)NiFe基電催化劑。進(jìn)一步研究表明，hcp-NiFe擁有特殊的電子結(jié)構(gòu)加速氮摻雜的碳表面的反應(yīng)是高OER活性的原因。
Wang C, Wang Q, et al. NiFe Alloy Nanoparticle with Hexagonal Close-Packed Crystal Structure Stimulates Superior Oxygen Evolution Reaction Electrocatalytic Activity. Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201902446
https://doi.org/10.1002/anie.201902446
5. 北卡羅萊納大學(xué)Angew.：聚合物結(jié)合雙特異性抗體增強(qiáng)納米顆粒向黏膜上皮細(xì)胞的靶向遞送
黏液是阻止藥物持續(xù)和有針對性地向黏膜上皮細(xì)胞遞送的一個主要的障礙。而理想的藥物載體不僅要能迅速地在黏液中擴(kuò)散，還要能與上皮細(xì)胞結(jié)合。不幸的是，配體偶聯(lián)的納米粒子對于黏液的穿透性往往較差。美國北卡羅萊納大學(xué)Samuel K. Lai教授團(tuán)隊設(shè)計了一種將雙特異性抗體用于結(jié)合納米顆粒表面的ICAM-1和聚乙二醇(PEG)，設(shè)計探索了一種兩步預(yù)靶向的策略。
實驗用黏液包覆的Caco-2細(xì)胞培養(yǎng)模型中模擬黏液清除的生理過程并在其中進(jìn)行測試時發(fā)現(xiàn)，與非靶向或主動靶向的黏液包覆的Caco-2細(xì)胞培養(yǎng)模型相比，預(yù)靶向策略使得細(xì)胞結(jié)合的PEG化納米顆粒數(shù)量增加了約兩倍多。并且，預(yù)靶向也能顯著增強(qiáng)納米顆粒在小鼠腸道組織中的滯留。這一工作表明預(yù)靶向是改善治療藥物對黏膜表面細(xì)胞遞送的一種有效策略。
Huckaby J T, Parker C L, et al. Engineering polymer-binding bispecific antibodies for enhanced pretargeted delivery of nanoparticles tomucus-covered epithelium. Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201814665
http://dx.doi.org/10.1002/anie.201814665
6.天津大學(xué)胡文平AM：絲網(wǎng)印刷、規(guī)模化制造高結(jié)晶有機(jī)半導(dǎo)體薄膜
由于小分子有機(jī)半導(dǎo)體（OSC）材料在油墨動態(tài)流動中的復(fù)雜結(jié)晶動力學(xué)，這種控制對溶液處理的OSC裝置仍然特別具有挑戰(zhàn)性。天津大學(xué)胡文平團(tuán)隊報道了一種簡單而有效的通道限制絲網(wǎng)印刷方法，該方法使用小分子OSC/絕緣聚合物產(chǎn)生具有良好結(jié)晶和優(yōu)選取向的大粒度小分子OSC薄膜陣列。
交聯(lián)有機(jī)聚合物堤的使用產(chǎn)生限制作用，通過快速溶劑蒸發(fā)引發(fā)通道兩側(cè)的向外對流，從而促進(jìn)小分子OSC溶質(zhì)的運(yùn)輸并促進(jìn)小分子OSC的生長。晶體平行于通道。通過絲網(wǎng)印刷生產(chǎn)的小分子OSC薄膜陣列具有優(yōu)異的性能特征，平均遷移率為7.94 cm2 V-1 s-1，最大遷移率為12.10 cm2 V-1 s-1，與其單晶相當(dāng)。最后，可以使用柔性基板進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，具有良好的性能。該絲網(wǎng)印刷方法更接近工業(yè)應(yīng)用，并對各種柔性電子產(chǎn)品的加工具有普適性。
Duan S, et al. Scalable Fabrication of Highly Crystalline Organic Semiconductor Thin Film by Channel-Restricted ScreenPrinting toward the Low-Cost Fabrication of High-Performance Transistor Arrays. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201807975
https://doi.org/10.1002/adma.201807975
7.韓禮元AEM：通過控制供體-π-受體分子的電子密度分布實現(xiàn)鈣鈦礦太陽能電池缺陷的有效鈍化
有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池（PSC）是近年來發(fā)展最為迅速、有前途的光伏技術(shù)。然而，鈣鈦礦層中大量的離子缺陷可作為非輻射復(fù)合中心，會限制PSC的性能。近日，上海交大韓禮元教授研究團(tuán)隊采用不同電子密度分布的有機(jī)供體-π-受體（D-π-A）分子有效鈍化了鈣鈦礦薄膜中的缺陷。XPS分析表明，分子中強(qiáng)電子供體N，N-二丁基氨基苯基單元會導(dǎo)致羧酸鹽基團(tuán)的鈍化位點(diǎn)電子密度增加，從而更好地鈍化未配位的鉛缺陷。并且鈣鈦礦膜中的載流子壽命也隨著D-π-A分子的供電子能力的增強(qiáng)而延長。基于上述的研究，該研究團(tuán)隊制備了轉(zhuǎn)換效率達(dá)到20.43%的鈣鈦礦太陽能電池，同時，也強(qiáng)調(diào)了鈍化分子的電子結(jié)構(gòu)對于提高PSC效率和穩(wěn)定性的重要性。
Wu T, et al. Efficient Defect Passivation for Perovskite Solar Cells by Controlling the ElectronDensity Distribution of Donor-π-Acceptor Molecules. Advanced Energy Materials, 2019.
DOI: 10.1002/aenm.201803766
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201803766
8.Sang Il Seok最新AEM：S8穩(wěn)定前驅(qū)體溶液和鈣鈦礦層
高效鈣鈦礦太陽能電池（PSC）主要通過溶液涂覆工藝制造。然而，器件的效率隨著前體溶液的老化時間而顯著變化，其包括鈣鈦礦組分的混合物，尤其是甲基銨（MA）和甲脒（FA）陽離子。SangIl Seok團(tuán)隊深入研究了（FAPbI3）0.95（MAPbBr3）0.05的鈣鈦礦前體溶液如何隨時間降解以及如何有效抑制這種降解，并討論了降解的相關(guān)機(jī)理。前體溶液的這種降解與通過MA的去質(zhì)子化產(chǎn)生揮發(fā)性甲胺，進(jìn)而引起FA溶液中的MA陽離子的損失密切相關(guān)。由于胺-硫配位作用，元素硫（S8）的添加極大地穩(wěn)定了前體溶液，而不損傷衍生的PSC的效率。此外，引入的硫以穩(wěn)定前體溶液并改善的器件穩(wěn)定性。
Min H, et al. Stabilization of Precursor Solution and Perovskite Layer by Addition of Sulfur. Advanced Energy Materials, 2019.
DOI: 10.1002/aenm.201803476
https://doi.org/10.1002/aenm.201803476
9. ACS Nano：腫瘤細(xì)胞膜偽裝納米顆粒用于結(jié)合了檢查點(diǎn)阻斷的饑餓治療
雖然抗PD -1免疫治療目前在黑素瘤治療中應(yīng)用廣泛，但其療效還有待進(jìn)一步提高。中科院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所董文飛研究員團(tuán)隊、武漢大學(xué)孫志軍教授團(tuán)隊和劉威教授團(tuán)隊合作提出了一種免疫-饑餓聯(lián)合治療以達(dá)到更好的抗腫瘤效果的治療方法。
實驗利用介孔二氧化硅納米顆粒(MSN)負(fù)載葡萄糖氧化酶(GOx)，然后利用癌細(xì)胞的細(xì)胞膜對其表面進(jìn)行包裹以實現(xiàn)饑餓治療。通過這種對單分散二氧化硅微球的仿表面進(jìn)行仿生功能化，可以構(gòu)建具有逃離宿主免疫系統(tǒng)和同源靶向能力的納米顆粒，從而可以更好地靶向腫瘤和在腫瘤組織中富集。結(jié)果表明，該CMSN-GOx復(fù)合物可以抑制腫瘤生長并誘導(dǎo)樹突狀細(xì)胞成熟，激發(fā)抗腫瘤免疫反應(yīng)。體內(nèi)分析則發(fā)現(xiàn)利用CMSN-GOx + PD-1聯(lián)合治療比單獨(dú)使用CMSN-GOx或PD-1具有更好的抗腫瘤治療效果。此外，這一工作還利用正電子發(fā)射斷層成像技術(shù)對腫瘤組織中葡萄糖代謝水平進(jìn)行了研究，并用于對體內(nèi)腫瘤治療的效果進(jìn)行評價。
Xie W, Deng W W, et al. Cancer Cell Membrane Camouflaged Nanoparticlesto Realize Starvation Therapy Together with Checkpoint Blockade for Enhancing Cancer Therapy. ACS Nano, 2019.
DOI: 10.1021/acsnano.8b03788
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.8b03788
10. 中南大學(xué)湘雅醫(yī)院謝輝AFM：?ngstrom尺寸銀粒子用于作為低毒廣譜高效抗癌藥物
癌癥發(fā)病率正在上升，目前可用的抗癌藥物的效力受到嚴(yán)重的劑量限制毒性和耐藥性問題的限制。納米顆粒被認(rèn)為是癌癥治療的下一個前沿。中南大學(xué)湘雅醫(yī)院謝輝教授團(tuán)隊使用一種純物理方法來制備超小的銀納米粒子，其尺寸甚至接近埃(?ng)。果糖作為分散劑和穩(wěn)定劑被用于包覆?ng級銀顆粒(Ag?Ps)。功能和機(jī)制研究表明，果糖包裹的Ag?Ps (F-Ag?Ps)可進(jìn)入多種癌細(xì)胞并在其中積累進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，而大多數(shù)的正常細(xì)胞對同劑量的F-Ag?Ps具有耐藥性。體內(nèi)實驗表明，靜脈注射F-Ag?Ps可有效抑制裸鼠胰腺癌和異種移植肺癌的生長，并且對健康組織無明顯毒性作用。這一研究結(jié)果表明，F(xiàn)-Ag?Ps是一種有效、安全、廣譜的腫瘤治療藥物，具有廣闊的應(yīng)用前景。
Wang Z X, Chen C Y, et al. ?ngstrom-Scale Silver Particles as aPromising Agent for Low-Toxicity Broad-Spectrum Potent Anticancer Therapy. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201808556
https://doi.org/10.1002/adfm.201808556
11. 哈工大馬星AFM：酶促微馬達(dá)用于高效的靶向抗菌光動力治療
光動力療法(PDT)的機(jī)理是將光敏劑的能量傳遞到氧分子(3O2)，產(chǎn)生細(xì)胞毒性單線態(tài)氧(1O2)，從而有效殺滅細(xì)胞或細(xì)菌。然而，由于光敏劑周圍的3O2有限和光激活的1O2的擴(kuò)散范圍極短，PDT的效率往往會很低。
哈工大馬星教授團(tuán)隊構(gòu)建了一種基于中空介孔二氧化硅微球的酶促微馬達(dá)。其中，羧化的磁性納米顆粒可以通過一步反應(yīng)，即氨基與羧基之間的共價連接來與中空球和5、10、15、20-四(4-氨基苯基)卟啉分子連接。由于mSiO2球本身具有不對稱性，可以通過尿素酶解誘導(dǎo)的離子擴(kuò)散電泳來驅(qū)動微馬達(dá)。研究通過數(shù)值模擬闡明了自推進(jìn)的機(jī)理。通過主動自推進(jìn)，這一微馬達(dá)克服了PDT存在的不足，通過提高光敏劑對3O2的可及性，擴(kuò)大了1O2的擴(kuò)散范圍，進(jìn)而顯著提高了PDT的效率。這一研究也為多功能微納米馬達(dá)的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用提供了一個新的視角。
Xu D D, Zhou C, et al. Enzymatic Micromotors as a Mobile Photosensitizer Platform for Highly Effcient On-Chip Targeted Antibacteria Photodynamic Therapy. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201807727
https://doi.org/10.1002/adfm.201807727
12. 傅強(qiáng)＆張俐娜院士CM：具有高機(jī)械強(qiáng)度、生物相容性和生物可降解性的納米纖維結(jié)構(gòu)
石油基聚合物纖維和紡織品會造成全球污染問題，因此天然多糖制備的環(huán)保型纖維材料受到了人們的廣泛關(guān)注。從海產(chǎn)品廢棄物中提取的甲殼素具有良好的生物相容性和生物降解性，但目前對于它的研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。四川大學(xué)傅強(qiáng)教授課題組和武漢大學(xué)張俐娜院士團(tuán)隊合作報道了一種首次以甲殼素溶液為原料，在氫氧化鈉/尿素水溶液中設(shè)計制備具有納米纖維結(jié)構(gòu)的甲殼素纖維的方法。
堅硬的甲殼素鏈可以通過自底向上的方法形成納米纖維，然后包到凝膠態(tài)纖維中。干燥后的甲殼素纖維由平均直徑為27 nm的納米纖維組成，拉伸強(qiáng)度為2.33 cN/ dtex，比之前文獻(xiàn)報道的要高。并且隨著拉伸比由1.0增加的到1.8，其晶體指數(shù)(χc)和取向度(Π)也會略微增加，而其抗拉強(qiáng)度和楊格系數(shù)則會有顯著提高。此外，甲殼素纖維可以作為心臟組織支架用于支持心室肌細(xì)胞的粘附和生長，具有良好的生物相容性。實驗數(shù)據(jù)表明，甲殼素纖維在土壤和體外的完全降解時間分別約為22天和34天，具有良好的生物可降解性。這一工作也證明甲殼素在外科縫合、止血、固定醫(yī)療器械等需要生物降解性的領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
Zhu K K, Tu L, et al. Mechanically Strong Chitin Fibers with Nanofibril Structure, Biocompatibility and Biodegradability. Chemistry ofMaterials, 2019.
DOI: 10.1021/acs.chemmater.8b05183
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.chemmater.8b05183
