1. Nature Chem.：剪切力誘導高彈水凝膠的自組裝
耗散自組裝在生物系統中很常見，該過程通過消耗能量來維持非平衡的功能狀態。合成耗散系統可以模擬生物系統的某些特性，但往往表現出較差的機械性能。有鑒于此，南方科技大學蔣偉等人發現剪切力誘導的瞬態水凝膠具有高度可拉伸的特點。該體系是將銅(II)加入聚呋喃輪烷溶液中，聚呋喃輪烷通過聚乙二醇的氫鍵作用穿插形成管狀分子結構。通過劇烈的搖晃會使溶液變成凝膠，隨著時間的推移，凝膠會逐漸松弛回到溶膠狀態。該研究提出了一種由剪切力誘導的鏈內到鏈間的配位作用以及熱弛豫的轉變。這種遠離平衡狀態的水凝膠具有很高的可拉伸性，可能是由于分子管在聚乙二醇鏈上發生了“摩擦”滑動。在搖動時，水凝膠會快速自愈。
Hua Ke, Liu-Pan Yang, Mo Xie, Zhao Chen, HuanYao & Wei Jiang*. Shear-induced assembly of a transient yet highlystretchable hydrogel based on pseudopolyrotaxanes. Nature Chemistry, 2019.
DOI: 10.1038/s41557-019-0235-8
https://www.nature.com/articles/s41557-019-0235-8
2. Nature Mater.：在空氣中合成容易氧化的非氧化物陶瓷材料
非氧化物陶瓷在高溫合成過程中容易發生自發氧化，因此，合成過程中通常需要惰性氣氛，導致高能量需求和高生產成本。有鑒于此，德國能源與氣候研究所Apurv Dash等人提出了一種直接在空氣中合成非氧化物陶瓷的方法，即“熔鹽保護合成/燒結”工藝（MS3）。該工藝使用熔鹽KBr作為反應介質，并保護陶瓷粉末在高溫- 空氣中的溫度處理下不被氧化，合成溫度也能夠降低，最終產品是高純度，細小且松散的粉末，不需要額外的研磨步驟。MS3已用于合成不同的三元過渡金屬化合物（MAX相，如Ti3SiC2，Ti2AlN，MoAlB），二元碳化物（TiC）和鈦的燒結。
過程介紹： KBr在室溫下具有高延展性，可以冷壓至密度高于95％的相對密度。 Apurv Dash利用KBr的這種特性在樣品周圍實現氣密封裝，然后將其置于KBr鹽床中進一步加熱。加熱分為兩個步驟：（1）鹽預熔和（2）鹽后熔化。在預熔段期間，氣密鹽封裝保護樣品免受氧化，而在后熔化期間，通過將樣品浸沒在熔鹽中實現防氧化保護，在環境空氣和樣品之間形成屏障。冷卻后，通過用水溶解鹽來回收樣品。然后通過將樣品在水中煮沸然后過濾來獲得游離粉末。
Apurv Dash, Robert Va?en, Olivier Guillon,Jesus Gonzalez-Julian. Molten salt shielded synthesis of oxidation pronematerials in air. Nature Materials, 2019.
DOI: 10.1038/s41563-019-0328-1
https://www.nature.com/articles/s41563-019-0328-1
3. Nature Photonics：23.3%認證效率！表面鈍化助力最高效鈣鈦礦太陽能電池
近年來，鈣鈦礦太陽能電池的功率轉換效率已經提高到20％以上。尋找有效的缺陷鈍化方法被認為是進一步提高鈣鈦礦太陽能電池的功率轉換效率和開路電壓（VOC）的有希望的途徑。近日，中國科學院半導體研究所游經碧研究團隊報道了PEAI在HC（NH2）2-CH3NH3混合鈣鈦礦薄膜上的使用，用于表面缺陷鈍化。研究發現，PEAI可以在鈣鈦礦表面形成，并通過減少缺陷和抑制非輻射復合制備更高效的電池。最后，研究人員所制備的平面鈣鈦礦太陽能電池獲得23.32％（準穩態）的認證效率。此外，在1.53 eV的吸收閾值下具有高達1.18 V的VOC，這是Shockley-Queisser極限VOC（1.25 V）的94.4％。
Jiang,Q. et al. Surface passivation of perovskite film for efficient solar cells. Nature Photonics, 2019.
DOI: 10.1038/s41566-019-0398-2
https://www.nature.com/articles/s41566-019-0398-2
4. Nature Catal.：太陽能驅動的二氧化碳電還原
在尋找可再生燃料的過程中，利用廉價的太陽能驅動的光電化學裝置選擇性地還原二氧化碳仍然是一項艱巨的挑戰。有鑒于此，英國劍橋大學Erwin Reisner等人報道了一種由非貴金屬組分組裝而成的分子催化劑基光電陰極。該光電陰極是基于雙(三聯吡啶)磷酸鈷催化劑，該催化劑通過介孔TiO2與p型硅電極連接。該光電極在有機和水的混合溶液以及純水溶液兩種條件下均能將CO2還原為CO，循環次數約為330，活性能夠穩定保持一天以上。深入的電化學以及原位共振拉曼和紅外光譜研究發現了一種不同于已有報道的可溶性金屬雙(三聯吡啶)催化劑的催化機制。
JaneJ. Leung, Julien Warnan, Khoa H. Ly, Nina Heidary, Dong Heon Nam, Moritz F.Kuehnel & Erwin Reisner*. Solar-driven reduction of aqueous CO2with a cobalt bis(terpyridine)-based photocathode. Nature Catalysis, 2019.
DOI: 10.1038/s41929-019-0254-2
https://www.nature.com/articles/s41929-019-0254-2
5. Nature Energy：綠色回收鋰電池廢棄物！
像鉛酸電池一樣，鋰離子電池（LIB）用量持續增長導致的電池廢物堆積問題，至今沒有比較好的的回收方案。有鑒于此，萊斯大學Pulickel M. Ajayan和Ganguli Babu等人提出了一種使用深共晶溶劑（低共熔溶劑）-（DES）回收鋰離子電池的方法，可以從各種電池廢棄物中提取有價值的金屬，包括鋰鈷（III）氧化物（LiCoO2）和鋰鎳錳鈷氧化物（LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2）。這種特殊的DES是一種“綠色溶劑”，它既可以作為有效的浸出劑和還原劑，又不需要化學品和工藝支持來實現金屬提取。對于從LiCoO2中提取金屬，鈷和鋰的浸出效率均達到≥90％。此外，其他電池組件，例如鋁箔和聚偏二氟乙烯粘合劑，也可以單獨回收。
Mai K. Tran, Marco-Tulio F. Rodrigues, KeikoKato, Ganguli Babu, Pulickel M. Ajayan. Deep eutectic solvents for cathode recycling of Li-ion batteries. Nature Energy, 2019.
DOI: 10.1038/s41560-019-0368-4
https://www.nature.com/articles/s41560-019-0368-4
6. Nature Commun.：在空氣和全天候溫度下穩定的NASICON型正極用于鈉離子電池
澳大利亞伍倫貢大學侴術雷與鄭州大學Weihua Chen團隊合成了一種低成本NASICON型Na4Fe3(PO4)2(P2O7)/C納米復合正極材料，其中可調碳涂層納米粒子形成了堅固的復合層而不失去其結晶度。該復合材料展示了良好的儲Na性能，在全天候溫度下具有穩定的電化學性能。均勻涂覆的碳納米粒子提供了快速的電子傳輸以及高離子擴散能力，實現了優異的倍率性能，并且在室溫和低溫/高溫（-20℃/ 50℃）下獲得了令人印象深刻的循環穩定性。
此外，研究者發現這種材料即使在在空氣中暴露三個月后也具有良好的穩定性，使用Fe3O4納米球/硬碳作為負極實現了基于Fe的全SIB配置，觀察到脫嵌過程中只有4.0％的低體積變化。原位同步輻射XRD和原位XANES分析揭示了Na4Fe3(PO4)2(P2O7)的優異可逆性，通過DFT以及BVS計算了每種鈉擴散的可能途徑，分析其高鈉擴散系數，并確定其是三維鈉離子擴散途徑。
Mingzhe Chen, Weibo Hua, Jin Xiao, DavidCortie, Weihua Chen, Enhui Wang, Zhe Hu, Qinfen Gu, Xiaolin Wang, SylvioIndris, Shu-Lei Chou & Shi-Xue Dou. NASICON-type air-stable and all-climate cathode for sodium-ion batteries with low cost and high-power density. NatureCommunications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-09170-5
https://www.nature.com/articles/s41467-019-09170-5
7. Nature Commun.：增強AuPd納米合金催化活性
了解雙金屬納米催化劑的催化機理仍然具有挑戰性。近日，上海師范大學Ying Wan等多團隊合作，采用吸附質介導熱還原法，合成了內嵌在介孔碳材料配位數連續變化的單分散Pd-Au催化劑。該納米合金催化劑結構明確，適合用來探究催化劑的構效關系。經研究發現，Pd單原子和二聚體是初級醇無堿氧化的活性中心。Pd表面的d軌道電荷對吸附物的狀態十分重要，起著提高催化性能的作用。Pd-Au合金中單原子和二聚體Pd約33–50 at%具有最大d電荷增益，催化劑對初級醇的吸附強度增強，使得其具有比惰性碳負載的單金屬金催化劑或低活性鈀催化劑更高的催化性能。
Xiaojuan Zhu, Qishui Guo, Yafei Sun, YingWan*, et al. Optimising surface d charge of AuPd nanoalloy catalysts for enhanced catalytic activity. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-09421-5
https://doi.org/10.1038/s41467-019-09421-5
8. Nature Commun.：晶格應變增強納米粒子在薄膜中的出溶
在氧化物表面上形成的納米顆粒在諸如催化和可再生能源的許多領域中是至關重要的。近日，John T.S. Irvine等人通過晶格應變控制B位點溶出，實現鈣鈦礦薄膜中納米顆粒的高度溶出。研究就現，與拉伸應變薄膜相比，壓縮應變薄膜顯示出更多的溶解顆粒。此外，應變增強的納米顆粒原位生長可以實現高的熱穩定性、抗焦化性、低還原溫度（550℃）以及顆粒的快速釋放和寬的可調性。研究人員通過熱力學和動力學方面闡明了晶格應變增強溶出的機理，強調了錯配-應變弛豫能量的獨特作用。該研究提供了關于新型納米結構設計以及在各種光電器件應用的重要見解。
Han, H. et al. Lattice strain-enhanced exsolution of nanoparticles inthin films. Nature Communications, 2019.
DOI:10.1038/s41467-019-09395-4
https://www.nature.com/articles/s41467-019-09395-4.pdf
9. ACS Nano：協同阻斷溶酶體酸化和快速釋放藥物來治療kRAS突變胰腺癌
kRAS突變型胰腺癌患者的存活率與代謝的重編程密切相關，其中就包括細胞自噬和蛋白質的溶酶體降解等過程。而溶酶體酸化也是蛋白質分解代謝過程中不可缺少的環節之一，它也是kRAS突變型胰腺癌的重要代謝靶點。美國達拉斯德克薩斯大學西南醫學中心高金明教授團隊和清華大學錢鋒教授團隊合作研究利用對pH敏感的膠束(UPSM)進行pH緩沖和快速釋放藥物用于治療胰腺癌。
UPSM在其表觀pKa處會發生膠束-單聚體的相轉變，從而在較窄的pH (<0.3 pH)范圍內也具有很好的緩沖pH的能力。細胞研究結果表明，相對于傳統的溶酶體分解代謝抑制劑來說，UPSM能更有效地抑制溶酶體分解代謝并誘導細胞凋亡。此外，pH誘導的T-UPSM快速釋放雷公藤甲素前藥也大大增強了其細胞毒性。在kRAS突變胰腺癌小鼠模型中，T-UPSM也表現出優于雷公藤甲素和T-NPSM的安全性和抗腫瘤效果。
Kong,C., Gao, J.M., Qian, F. et al. Targeting the Oncogene KRAS-Mutant Pancreatic Cancer by Synergistic Blocking of Lysosomal Acidification and Rapid Drug Release. ACS Nano, 2019.
DOI:10.1021/acsnano.8b08246
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.8b08246
10. ACS Nano：石墨烯量子點抗生物膜活性
細菌生物膜是地球生態系統的重要組成部分，它與多種生態和健康問題有關。生物膜所具有的環境彈性和復雜性是通過細胞外基質來實現的，細胞外基質也會在細菌群落周圍建立了一種生物分子保護網絡。目前的抗生物膜藥物會干擾細胞外基質的生成，但由于其通常以小分子為基礎，會被細菌降解并迅速從生物膜中擴散出去，這也嚴重影響了它們的效果。
美國密歇根大學安娜堡分校Angela Violi教授團隊和J. Scott VanEpps團隊合作報道了利用石墨烯量子點去有效分散成熟的，富含淀粉的金黃色葡萄球菌生物膜進而去干擾細胞外基質的關鍵結構成分——淀粉樣纖維的自組裝過程。石墨烯量子點可以模擬肽結合生物分子，與酚溶性的淀粉樣纖維的肽單體形成超分子復合物。實驗和計算結果表明，石墨烯量子點可以有效地結合在肽的N端，改變酚溶性調節蛋白的二級結構從而破壞了它們的原纖維形成，進而有效減少細菌群落的產生。
Wang,Y.C., Violi, A., VanEpps, J.S. et al. Anti-Biofilm Activity of Graphene QuantumDots via Self-Assembly with Bacterial Amyloid Proteins. ACS Nano, 2019.
DOI:10.1021/acsnano.8b09403
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.8b09403
11. AFM綜述：摩擦納米發電機用于健康監測的最新進展
健康監測有助于預防、診斷和治療疾病。摩擦電納米發電機(TENGs)具有成本低、制造簡單、重量輕、自供電、材料選擇廣泛等優點，在健康監測領域具有廣闊的應用前景。北京科技大學廖慶亮教授團隊和張躍教授團隊聯合綜述了近年來國內外開發用于健康監測的基于TENGs的材料所取得的重要研究成果。TENGs不僅可被用于檢測脈搏和心跳等基于運動的健康狀況，還能被用于檢測二氧化碳濃度和乳酸濃度等非運動的健康狀況；綜述討論了各種基于TENGs的健康監測儀的結構設計、傳感機理、設備性能和優缺點；并在總結國內外研究進展的基礎上對這一領域所面臨的挑戰和前景進行了展望。
Yi, F., Liao, Q.L., Zhang, Y. et al. Recent Advances in Triboelectric Nanogenerator-Based Health Monitoring. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201808849
https://doi.org/10.1002/adfm.201808849
