1. Science：相互“視覺感知”的“兩面神”粒子
生命系統中群體的形成通常是排斥、吸引以及列隊作用三者之間微妙平衡的結果。德國康斯坦茨大學Clemens Bechinger團隊發現，個體對周圍其他個體的“視覺感知”而產生的僅有的運動方式變化能導致群體的形成和凝聚。作者在真實系統（運動方式由外部反饋回路控制的自驅動顆粒）中檢測了這一原理。具體而言，作者實現了一種特殊的Janus（“兩面神”）粒子，在光照條件下，只有當其能“看”到周圍粒子時，才具有活性（自驅動性）。對于狹窄視野的情況，未經活性取向重排，顆粒個體即可凝聚成非極性顆粒群。在視野更寬闊的情況下，降低響應閾值可實現凝聚。這種運動誘導的凝聚機制不僅對生命系統的自組織十分重要，對于穩健、可擴展的自治系統的設計也具有價值。
圖1：運動方式依賴于“視覺感知”的活性顆粒。
圖2：凝聚的活性流體的形成及結構。
Fran?oisA. Lavergne, Hugo Wendehenne, Tobias B?uerle, Clemens Bechinger. Groupformation and cohesion of active particles with visual perception–dependent motility. Science, 2019.
DOI:10.1126/science.aau5347
http://science.sciencemag.org/content/364/6435/70
2. Science：旋涂外延薄膜
用于光刻的光刻膠或用于太陽能電池的鈣鈦礦的旋涂薄膜是無定形或多晶的。近日，密蘇里科學技術大學Jay A. Switzer團隊表明，無機材料的外延薄膜，如CsPbBr3，PbI2，ZnO和NaCl可通過簡單地將材料或前驅體的溶液旋涂到材料上沉積到各種單晶和單晶狀基底上。旋涂薄膜的面外和面內取向由基底決定。在旋涂期間產生的薄的滯留過飽和溶液層促進了材料在單晶襯底上的異質成核，而不是在本體溶液中的均勻成核，并且有序的陰離子粘合劑可降低表面上成核的活化能。該方法可用于生產功能材料，例如無機半導體或沉積水溶性材料。
Kelso, M. V. et al. Spin coating epitaxial films. Science, 2019.
DOI: 10.1126/science.aaw6184
https://science.sciencemag.org/content/364/6436/166/tab-pdf
3. Nature Photonics：38.6% EQE! 高效藍色熱激活延遲熒光發光二極管
表現出熱活化延遲熒光的材料有望實現有效的有機發光二極管。然而，尋找合適的深藍色熱活化延遲熒光材料仍然具有挑戰性。近日，慶熙大學Ju Young Lee和JangHyuk Kwon報道了兩個高效的深藍色熱激活延遲熒光發射體，即TDBA-Ac和TDBA-DI，這兩種發射體主要由氧橋，對稱和剛性硼受體部分組成。
TDBA-Ac和TDBA-DI在甲苯中分別表現出深藍色發射和小的單重態-三重態能隙，分別為0.06 eV和0.11 eV。DBFPO主體中摻雜20wt％TDBA-Ac和TDBA-DI的膜分別顯示出93％和99％的高光致發光量子產率。研究人員制備的TDBA-DI器件在藍色區域中顯示出極高的外部量子效率，達到38.15±0.42％，在高達5,000cdm-2的高亮度下具有25.2％的低滾降特性。此外，基于TDBA-Ac摻雜的器件外部量子效率達到21.50±0.22％，深藍色坐標為（0.15,0.06）。
Ahn, D. H. et al. Highly efficient blue thermally activateddelayed fluorescence emitters based on symmetrical and rigid oxygen-bridgedboron acceptors. Nature Photonics, 2019.
DOI: 10.1038/s41566-019-0415-5
https://www.nature.com/articles/s41566-019-0415-5
4. Nature Photonics：馴服隨機激光器
隨機激光器因其不可預測性而臭名昭著。盡管隨機激光器具有許多不尋常的特性，但它們不太可能實現像傳統激光器那樣得到普遍接受，除非完全理解控制其操作的基礎激光機制并且其外來特性得到適當調節。最近的局部隨機激光示范被認為是該領域的突破，然而，激光現象的起源和這些裝置的可控性尚未得到充分解決。近日，首爾大學Heonsu Jeon團隊通過實驗證明，光子帶尾本征態-光子安德森局域化表現-造成隨機激光中的無序光子晶體。進一步地，研究人員證明了控制帶尾狀態為最終調節隨機激光提出十分有效的策略。
Lee,M. et al. Taming of random lasers. Nature Photonics, 2019.
DOI:10.1038/s41566-019-0407-5
https://www.nature.com/articles/s41566-019-0407-5#article-info
5. Nature Biomed.Eng.：高靶向性納米藥物用于癌癥治療
新南威爾士大學Maria Kavallaris團隊設計了一種包覆了對pH敏感的紫杉烷前藥和表面抗體修飾的納米顆粒MM-310，這種納米藥物可以靶向腫瘤中過表達的受體EphA2，從而大大提高了活性藥物在多種動物模型中的耐受性和抗癌效率。實驗結果表明，MM-310在多種腫瘤小鼠模型中具有非常顯著的治療效果，這也為未來研究靶向EphA2的納米治療藥物治療臨床實體腫瘤的應用奠定了良好的基礎。
Moles, E.,Kavallaris, M. A potent targeted cancer nanotherapeutic. Nature Biomedical Engineering, 2019.
DOI: 10.1038/s41551-019-0390-7
https://doi.org/10.1038/s41551-019-0390-7
6. Nature Biomed.Eng.：納米傳感器可通過分析尿液檢測早期的免疫排斥反應
芝加哥大學Anita S. Chong介紹了一種基于納米顆粒的傳感器系統，它可以通過檢測蛋白酶顆粒酶B的活性，從而對早期T細胞介導的免疫排斥反應進行分析。實驗在移植了皮膚的小鼠模型上進行了對傳感器效果評價，證明該系統可以通過檢測尿液中的熒光信號來分析排斥反應，而這種熒光信號是由免疫排斥反應誘導產生的蛋白酶顆粒酶B的水解作用生成再進入尿液中的。
Chong,A.S. Urinary nanosensors of early transplant rejection. Nature Biomedical Engineering, 2019.
DOI: 10.1038/s41551-019-0389-0
https://doi.org/10.1038/s41551-019-0389-0
7. Nature Commun.：閾值開關器件中的自發電流收縮
閾值開關器件對于包括固態存儲器和神經形態電路的眾多應用是至關重要的。非線性特征被認為與自發的電流收縮相關，但其程度和潛在機制仍無定論。卡耐基梅隆大學的Marek Skowronski團隊采用掃描焦耳膨脹顯微鏡來證明這點。在具有熱激活導電性的功能層中，當器件偏置到負微分電阻區域時，電流自發地逐漸收縮。研究表明，在對應于器件電壓的相同值下，可能具有多個電流密度分布。
Goodwill, J. M., Ramer, G., Li, D., Hoskins,B. D., Pavlidis, G., McClelland, J. J., Centrone, A., Bain, J. A. &Skowronski, M. Spontaneous current constriction in threshold switching devices.Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-09679-9
https://doi.org/10.1038/s41467-019-09679-9
8. Nature Commun.綜述：壓電力響應顯微鏡
壓電力響應顯微鏡（PFM）已成為納米纖維材料領域的主流技術之一。近日，內布拉斯加大學Alexei Gruverman團隊發表關于PFM最新綜述。該綜述描述了PFM從成像技術到一系列先進方法的演變，這些方法在開展鐵磁研究的新領域（如多鐵性器件和疇壁納米電子學）方面發揮了關鍵作用。此外，作者還回顧了先進PFM模式對新納米鐵電現象的發現和科學理解的影響，并討論了正確解釋PFM數據相關的挑戰。最后，作者展望了PFM未來趨勢和發展。
Gruverman, A. et al. Piezoresponse forcemicroscopy and nanoferroic phenomena. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-09650-8
https://www.nature.com/articles/s41467-019-09650-8
9. EES：鈉離子電池固態電解質界面的納米結構及其對微米級Sn負極的影響
在鈉離子電池中，醚類電解質通常能夠賦予負極以優異的電化學性能，即便對于充放電過程中體積膨脹巨大的微米級合金類負極也具有正面作用。人們通常認為醚類電解質能夠形成更加堅固的固態電解質界面(SEI)，但其中的機理尚不明確。在本文中，研究人員揭示了金屬Sn負極在醚類電解質和酯類電解質中不同的SEI結構。他們采用低溫透射電子顯微鏡，結合X射線光電子能譜和密度泛函理論計算對原始SEI結構進行了探測。在醚類電解質中SEI膜很薄且在類聚合物基質中會分散著無定形顆粒。這種獨特的納米結構表現出優越的機械彈性，并在合金電極大體積變化的情況下呈現出異常的穩定性，電化學測試和原子力顯微鏡都證明了這一點。
Jiaqiang Huang et al. Nanostructureof solid electrolyte interphases and its consequences for microsized Sn anodesin sodium ion battery. Energy & Environmental Science, 2019.
DOI: 10.1039/C8EE03632B
https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2019/EE/C8EE03632B#!divAbstract
10. ACS Energy Lett.：熱沖擊誘導鋰枝晶愈合的展望
枝晶生長嚴重阻礙了鋰金屬負極的實際應用。最近有研究報道稱電池的自放熱可以有效抑制電池內部的枝晶生長。為了研究這一現象，研究人員擴展了最近開發的非線性相場模型，將能量平衡方程納入使用開源軟件包MOOSE的完全熱耦合電沉積模型中。本文將離子輸運與電化學反應速率之間的相互作用視為溫度的函數，探討了利用熱沖擊抑制鋰枝晶的可能性。研究人員發現自加熱依賴于電化學反應能壘和離子擴散能壘，可以加速（更大的反應能壘）或減緩（更大的擴散能壘）枝晶的形成。考慮到電解質組分可用于調節兩種能壘，本研究可為通過電解質工程更好地利用自熱效應提供重要途徑。
Zijian Hong et al. Prospect of Thermal Shock Induced Healing of Lithium Dendrite. ACS Energy Letters, 2019.
DOI: 10.1021/acsenergylett.9b00433
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsenergylett.9b00433
11. AEM：金屬硫化物修飾的碳骨架用作高效電催化劑與吸附劑助力高載量Li2S電池
由于Li2S具有超高的理論比容量及其能夠與無金屬鋰負極匹配的優勢，Li2S被視為新一代鋰硫電池中更安全高效的正極材料。然而，Li2S的低電導率和多硫化鋰嚴重的穿梭效應限制了其在實際鋰硫電池中的應用。在本文中，德州大學奧斯汀分校Arumugam Manthiram教授和電子科技大學陳遠富教授將一維碳納米線與具有高電導率的二維石墨烯片以及具有高效電催化活性和化學吸附能力的零維金屬硫化物納米點相交聯構筑了一種雙功能三維金屬硫化物修飾的碳骨架（3DTSC）。
得益于多尺度的精妙設計，這種3DTSC顯著抑制了多硫化鋰的穿梭效應，提高了Li2S的利用率并促進了電子和離子的傳輸。因此，即便在8 mg/cm2的超高Li2S載量下，不含粘結劑和集流體的自支撐3DTSC-Li2S正極材料仍然能夠保持高達8.44 mAh/cm2的面容量。
Jiarui He et al. Metal Sulfide‐Decorated Carbon Sponge as a Highly Efficient Electrocatalyst and Absorbant for Polysulfide in High‐Loading Li2S Batteries. Advanced Energy Materials, 2019.
DOI: 10.1002/aenm.201900584
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201900584
12. AEM：具有協同儲鈉性能的軟硬碳復合負極
為了研究結構特征對于儲鈉性能的影響，研究人員從生物質以及燃油廢棄物中制備了一系列軟硬碳復合負極材料并將其用作低成本鈉離子電池負極材料。通過調整軟硬碳比例，在1000攝氏度得而較低碳化溫度下復合負極能夠在30 mA/g的電流密度下表現出282 mAh/g的儲鈉容量，同時首周庫倫效率高達80%。該電化學性能優于在同等碳化溫度下獲得的單獨的軟硬碳負極材料。軟硬碳復合負極的協同作用歸因于軟碳阻塞了部分硬碳的開放孔道，從而抑制了SEI膜的形成并增加了儲鈉容量。
Fei Xie etal. Hard–Soft Carbon Composite Anodes with Synergistic Sodium Storage Performance. Advanced Energy Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201901072
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201901072
13. AFM：11.87%! 配體工程助力高效α-CsPbI3鈣鈦礦太陽能電池
立方相CsPbI3（α-CsPbI3）鈣鈦礦量子點（QDs）由于其全無機組成和合適的帶隙（1.73 eV）而受到廣泛關注。 然而，由于其表面配體容易損失，α-CsPbI3 QD可能轉化為δ-CsPbI3（具有2.82 eV的間接帶隙的斜方晶相）。此外，常用的長鏈配體（OA和OLA）阻礙了電荷的傳輸。近日，Yueli Liu，Yupeng Zhang以及Han Zhang使用OA，OLA，辛酸和辛胺作為配體，合成高質量的α-CsPbI3 QD。研究結果表明，與僅用OA和OLA的QD相比，這些QD表現出優異的光學性質和長期穩定性。此外，具有較短配體的QD表現出增強的電荷傳輸速率，光伏器件的功率轉換效率從7.76％提高到11.87％。
Chen,K. et al. Short-Chain Ligand-Passivated Stable α-CsPbI3 Quantum Dot for All-Inorganic Perovskite Solar Cells. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI:10.1002/adfm.201900991
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201900991
14. AFM：納米酶-水凝膠平臺用于捕獲和消除細菌
濫用抗生素會導致細菌產生多重耐藥性，這也促使研究人員去探索治療細菌感染的新方法。而納米酶的出現則為對抗細菌提供了新的策略。納米酶可以模擬天然酶的功能，誘導產生具有抗菌作用的高毒性活性氧(ROS)。但是納米酶與細菌之間往往缺乏有效的相互作用，而且活性氧的壽命短和擴散距離差等缺點也降低了其殺菌的活性。而長期留在感染區域的死細菌也會引起組織炎癥。中科院長春應化所任勁松研究員和曲曉剛研究員團隊首次構建了一種納米酶-水凝膠平臺來作為抗菌藥物。這種具有正電荷和大孔特性的納米酶-水凝膠能夠產生ROS從而消滅細菌。更重要的是，納米酶-水凝膠還可以消除死細菌，從而大大降低了后續產生炎癥的風險。
Sang, Y.J., Ren, J.S., Qu, X.G. et al.Construction of Nanozyme-Hydrogel for Enhanced Capture and Elimination of Bacteria. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201900518
https://doi.org/10.1002/adfm.201900518
