1. AM:稠合苯并噻二唑:用于高性能有機太陽能電池的n型受體
鄒應萍聯合李永舫團隊采用基于電子缺陷核的融合結構代替融合的供體單元,設計并合成了一種新型n-OS受體Y5。通過將Y5與三種常見的中帶隙聚合物(J61,PBDB-T和TTFQx-T1)混合作為供體,所有器件都表現出高于20 mA cm-2的高短路電流密度。結果,具有J61,TTFQx-T1和PBDB-T的基于Y5的OSC的功率轉換效率分別達到11.0%,13.1%和14.1%。這表明Y5是用于有機太陽能電池的通用且高效的n-OS受體。
Jun Yuan, Yunqiang Zhang, Liuyang Zhou, Chujun Zhang,Tsz-Ki Lau, Guichuan Zhang, Xinhui Lu, Hin‐Lap Yip, Shu Kong So, Serge Beaupré,Mathieu Mainville, Paul A. Johnson, Mario Leclerc, Honggang Chen, Hongjian Peng,Yongfang Li* & Yingping Zou*. Fused Benzothiadiazole: A Building Blockfor n-Type Organic Acceptor to Achieve High-Performance Organic SolarCells. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201807577
https://doi.org/10.1002/adma.201807577
2. AM:超越鈣鈦礦和常規半導體的太陽能電池吸光材料的設計
蘇州大學Wan‐Jian Yin課題組通過第一性原理計算用于研究尖晶石化合物AB2X4的可能性,其結合了四面體和八面體配位,作為鈣鈦礦和常規半導體的替代材料,用于潛在的光伏應用。通過多面體結構單元設計太陽能電池吸收材料的想法在于八面體(例如鈣鈦礦CH3NH3PbI3,CsPbI3)和四面體配位結構(例如Si,GaAs,CdTe)的顯示互補性質。
Jing Wang, Hangyan Chen, Su‐Huai Wei, Wan‐Jian Yin*. Materials Design of Solar Cell Absorbers BeyondPerovskites and Conventional Semiconductors via Combining Tetrahedral andOctahedral Coordination. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201806593
https://doi.org/10.1002/adma.201806593
3. AM:用于非線性光學的鹵化鈣鈦礦
鹵化鈣鈦礦為光電器件(如光伏器件,發光二極管,光電探測器和激光器)的廣泛應用提供了一種理想的平臺,用于設計極具前景的半導體材料。由于其獨特的化學和電子性質,最近,越來越多的工作已經針對鹵化鈣鈦礦的非線性光學性質開展了研究,這對于推進它們在下一代光子器件中的應用是至關重要的。近日,南開大學徐加良、卜顯和研究團隊介紹了鹵化鈣鈦礦材料中非線性光學(NLO)領域的現有技術。鹵化鈣鈦礦分為雜化有機/無機和純無機物,研究人員總結了它們的二級,三級和更高級NLO性質。此外,研究人員還分析了NLO器件中鹵化鈣鈦礦材料的性能,如上轉換激光器和超快激光調制器。最后,提出了這些非線性光學材料的幾個潛在前景和研究方向。
Xu, J. et al. Halide Perovskites for Nonlinear Optics. AdvancedMaterials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201806736
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201806736
4. JACS:定制鈍化分子結構,用于鈣鈦礦太陽能電池極小的開路電壓損失
黃勁松課題組系統地設計鈍化分子官能團的結構,包括羧基,胺,異丙基,苯乙基和叔丁基苯乙基,并研究它們對鈣鈦礦的鈍化能力。它揭示了羧基和胺基團可以通過靜電相互作用來治愈帶電缺陷,并且芳香結構可以減少中性碘相關的缺陷。鈣鈦礦表面與分子之間相互作用可以進一步實現晶界鈍化,包括那些深入基底的晶界鈍化?;诖?,設計出新的鈍化分子D-4-叔丁基苯丙氨酸,產生高性能的p-i-n結構太陽能電池,穩定效率為21.4%。用1.57 eV的鈣鈦礦光學帶隙的器件的開路電壓(VOC)達到1.23 V,開路電壓損失為最小值!該發現提供了新的鈍化分子的設計,為鈣鈦礦電子學的應用提供了新思路。
Yang, S. et al. Tailoring PassivationMolecular Structures for Extremely Small Open Circuit Voltage Loss inPerovskite Solar Cells. Journal of the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.8b13091
https://doi.org/10.1021/jacs.8b13091
5. JACS:硫醇保護的金納米團簇手性反轉機制研究
手性反轉是普遍存在的現象,團簇也不例外。近日,芬蘭于韋斯屈萊大學Hannu H?kkinen教授團隊以Au38(SR)24及其Pd和Ag摻雜衍生團簇為例,基于DFT計算,研究了該團簇手性反轉的機制。他們發現,Au38及Pd摻雜Au38團簇不需要Au-S鍵的斷裂(2.5 eV),只需Au內核集體旋轉(1-1.5 eV)即可實現手性反轉;而Ag摻雜Au38團簇二者能壘相近(1.3–1.5 eV),Au144(SR)60團簇卻難以反轉(2.8 eV)。表明團簇的金屬組成、結構、尺寸對團簇的手性反轉影響巨大。
Sami Malola and Hannu H?kkinen*. Chiral Inversion of Thiolate-Protected Gold Nanoclusters via CoreReconstruction without Breaking an Au-S Bond. Journal of the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.9b01204
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b01204
6. JACS:如何調控分子內電荷轉移態以促進光熱診療
二維的給體和受體(D-A)共軛結構被認為是構建高效光熱診療試劑的標準,其目的就是為了限制聚合物(納米顆粒)中的分子運動。然而,這也會使得其他的非輻射衰變通道被阻塞。南開大學史林啟教授團隊、丁丹教授團隊和香港科技大學唐本忠院士團隊合作提出了一種基于聚合體中的分子運動的策略來解決上述問題。實驗為了降低分子間的相互作用,將分子轉子和大的烷基鏈嫁接到中心的D-A核上。因此,分子運動得到增強,有利于形成扭曲的分子內電荷轉移態(TICT),其非輻射衰減則可以增強光熱的性質。實驗結果表明,具有長的烷基支鏈的小分子NIRb14比只有短鏈支鏈的NIRb6具有更強的光熱性能。體內外實驗均表明,NIRb14納米粒子可作為一種高效的光聲成像指導的光熱治療納米藥物。
Liu, S.J., Shi, L.Q., Ding, D., Tang, B.Z. et al. Moleculer Motionin Aggregates: Manipulating TICT for Boosting Photothermal Theranostics. Journalof the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.8b13889
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b13889
7. Angew.:酶/免疫分析雙生物標志物傳感芯片用于檢測胰島素/葡萄糖
加利福尼亞大學圣迭戈分校Joseph Wang教授團隊介紹了一種雙生物標志物傳感芯片,它集成了酶和基于抗體的電化學測量手段,可以對胰島素和葡萄糖進行檢測分析。其中,胰島素免疫傳感器是基于過氧化物酶標記的“三明治”免疫分析,而對葡萄糖的監測則是利用葡萄糖氧化酶(GOx)介導的反應完成的。該雙生物標志物芯片可在30分鐘內對一微升樣品中的皮摩爾級別的胰島素和毫摩爾級別的葡萄糖的濃度進行選擇性、重復性地檢測,可以直接測量全血和唾液樣本。這一工作所研制的酶/免疫分析生物傳感器芯片也為定點多路生物標志物的檢測開辟了新的方法。
Vargas, E., Teymourian, H., Tehrani, F., Wang, Joseph. et al.Enzymatic/Immunoassay Dual Biomarker Sensing Chip: Towards Decentralized Insulin/Glucose Detection. Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201902664
http://dx.doi.org/10.1002/anie.201902664
8. Angew.:Pd/TMCs高效CO2RR
用可再生電力CO2RR被認為是減少CO2排放潛在的可持續發展的方法,是近年來的研究熱點。近日,天津大學Chang-Jun Liu和哥倫比亞大學Jingguang G. Chen等團隊合作,將Pd負載在廉價的過渡金屬碳化物上(TMCs)用于CO2RR。實驗發現,Pd/TaC催化劑不僅Pd用量少,而且具有比商用Pd/C更高的CO2RR活性、穩定性及高的CO法拉第效率。原位表征技術表明,在CO2RR環境下,Pd轉化成了PdH。DFT計算表明,TMC載體改變了中間體在PdH上的結合能,使得該催化劑在減少Pd用量的同時,具有高的CO2RR性能。
Jiajun Wang, Shyam Kattel, Christopher J. Hawxhurst, Chang-Jun Liu,*Jingguang G. Chen*, et al. Enhancing Activity and Reducing Cost forElectrochemical Reduction of CO2 by Supporting Palladium on Metal Carbides. Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201900781
https://doi.org/10.1002/anie.201900781
9. ACS Nano:Ir-Ag-IrO2納米材料用于CT成像指導的多波長高效熱力學腫瘤治療
伽爾瓦尼還原作為一種可以使得成分元素發生替換的結構轉化反應,已應用于各個領域。金屬元素Ir也是用于催化領域的一種非常好的元素,而要實現對其大小和形狀的調控在目前也是十分的困難。韓國基礎科學研究所Dal-Hee Min團隊和韓國光云大學Hongje Jang教授團隊合作開發了一種水熱的伽爾瓦尼還原反應來制備橫向長度為數十納米、表面形貌粗糙的Ir-Ag-IrO2納米板(Ir NPs)。
實驗從制備的Ir NPs中觀察到一個非常有趣的光反應活性,即Ag和IrO2部分共存時,可以在不同比例下表現出對不同波長光的光熱轉換和光催化活性,消光波長分別為473、660和808 nm。這種Ir NPs平臺在808 nm近紅外激光照射下表現出良好的光熱轉換效率,并且可以與活性氧(ROS)產生協同作用,從而在體內外表現出很好的癌癥治療效果。此外,計算機斷層掃描(CT)也可以利用Ir和IrO2成分來有效實現。
Yim, G., Min, D.H., Jang, H. et al. Synthesis of Ir-Ag-IrO2 Nanoplatesfor Computed Tomography-Guided Multi-Wavelength Potent Thermodynamic Cancer Therapy. ACS Nano, 2019.
DOI: 10.1021/acsnano.8b09516
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.8b09516
10. JPCL:金屬氯化物的存在可最大限度地降低鹵化物缺陷并最大限度地提高Mn(II)摻雜CsPbCl3納米晶的摻雜效率
近日,印度科學培養協會Narayan Pradhan團隊報道了在形成鹵化物缺乏的鈣鈦礦納米晶期間使用金屬氯化物的預處理。研究發現,Cu(II)Cl2對于在高反應溫度下合成高發光CsPbCl3納米晶是理想的。因為高溫對于摻雜劑插入更有利,所以在富含鹵化物的體系下進行Mn(II)的摻雜,并實現了近68%的PLQY。研究人員通過分析不能提供Cu(II)摻雜進入納米晶的有力證據;但已經確定的是,Cu(II)Cl2即使在260 ℃以上也有助于穩定反應,并提供足夠的氯源以獲得高發射主體和提高摻雜效率。研究人員隨后進一步研究了該金屬離子誘導的反應溫度升高所涉及的物理過程以及隨后對納米晶形成的影響。
Adhikari, S. D. et al. Presence of Metal Chloride for Minimizingthe Halide Deficiency and Maximizing the Doping Efficiency in Mn(II)-Doped CsPbCl3 Nanocrystals.The Journal of Physical Chemistry Letters, 2019.
DOI: 10.1021/acs.jpclett.9b00599
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/pdf/10.1021/acs.jpclett.9b00599