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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。
參考文獻：
Fran?ois A. Lavergne, Hugo Wendehenne, Tobias B?uerle, Clemens Bechinger. Group formation 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. 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團隊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。
參考文獻：
Chong,A.S. Urinary nanosensors of early transplant rejection. Nature Biomedical Engineering, 2019.
https://doi.org/10.1038/s41551-019-0389-0
3. Nat. Rev. Phy.綜述：黑磷及其等電子材料
2D和分層材料已經迅速發展了十多年。其中黑磷及其等電子基團,IV族單鹵代化合物具有獨特的地位。這些褶皺材料具有獨特的晶體對稱性并表現出各種獨特的特性，例如高載流子遷移率、強紅外響應性、寬可調帶隙、面內各向異性和自發電極化。Fengnian Xia, Han Wang和Li Yang等人回顧黑磷及其等電子材料的基本屬性，著重于新的電子和光子器件概念和新的物理現象，并討論其未來的發展方向。
參考文獻：
Xia, F.,Wang, H., Hwang, J. C. M., Neto, A. H. C. & Yang, L. Black phosphorus andits isoelectronic materials. Nature Reviews Physics, 2019.
Doi:10.1038/s42254-019-0043-5.
https://doi.org/10.1038/s42254-019-0043-5
4. Science Advances：1089S cm-1，超高導電聚合物問世！
在物聯網時代，人們已經離不開有機電子器件。社會對電子印刷產品，可拉伸電子器件以及柔性顯示器和觸摸板，基于柔性傳感器和驅動器的可穿戴電子器件需求日益增長，而柔性，可濕加工的高導電聚合物則是其中的關鍵材料。近日，日本山梨大學HidenoriOkuzaki團隊報道了一種完全可溶解的自摻雜高導電聚合物材料：S-PEDOT，不含添加劑情況下導電率高達1089 S cm-1，比先前報道的S-PEDOT高出兩個數量級，并且超過了PEDOT：PSS的電導率。研究表明，S-PEDOT的分子量是增加納米晶體數量的關鍵，減少了相鄰納米晶體之間的平均距離和電荷載流子跳躍的活化能，從而實現最高的體相電導率。
參考文獻：
Hirokazu Yano, Hidenori Okuzaki et al. Fullysoluble self-doped poly(3,4-ethylenedioxythiophene) with an electricalconductivity greater than 1000 S cm?1. Science Advances, 2019, 5, eaav9492
DOI: 10.1126/sciadv.aav9492
https://advances.sciencemag.org/content/5/4/eaav9492
5. 東華大學AM：一種超高力學性能的自修復彈性體
自修復材料在汽車涂層，電子皮膚和軟體機器人等諸多領域備注關注。近日，東華大學ZhengweiYou及其團隊報道了一種具有優異力學性能的新型自修復彈性體材料 Cu-DOU-CPU。Cu-DOU-CPU在室溫下具有優異的力學性能，拉伸強度和韌性分別高達14.8 MPa和87.0 MJ m-3。同時，Cu-DOU-CPU在室溫下可以自發自愈，瞬間恢復拉伸強度為1.84 MPa，并持續增加至13.8 MPa，超過了所有其他同類產品的原始強度。密度泛函理論計算表明，Cu(II)-DOU配位鍵對于增強材料力學性能和促進自修復起到關鍵作用。進一步，研究團隊基于這種Cu-DOU-CPU構建了可自修復和可拉伸的電路，展示了該材料的應用前景。
參考文獻：
LuzhiZhang, Zhengwei You et al. A Highly Efficient Self‐Healing Elastomer with Unprecedented Mechanical Properties. Adv. Mater. 2019.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201901402
6. AM：用于電子織物的雙鏈纖維狀有機晶體管
智能電子織物是實現智能可穿戴技術的重要基礎，纖維狀電子器件既可以保持織物的優點，又可以實現設備的電子功能。近日，韓國KIST研究所Jung AhLim團隊報道了一種具有雙鏈電極微纖維組件的纖維狀有機晶體管，可用于切換電流驅動的LED器件和檢測來自人體的心電圖信號。該工作的關鍵在于纖維晶體管的半導體通道由有機半導體涂覆的源極和漏極微纖維的扭曲組裝而成。這種結構可以通過改變半導體層的厚度和兩個電極微纖維的扭曲長度，來控制器件的通道尺寸，而且還可以在不影響與其他電子元件的鏈接的情況下鈍化器件。研究發現，控制半導體層的晶體納米結構對于改善器件的產率和器件中的電荷載流子傳輸至關重要。所得的纖維狀有機晶體管在-1.3 V的低工作電壓條件下顯示出超過-5 mA的高輸出電流和105的開/關電流比。在反復彎曲變形和用強洗滌劑洗滌后，器件性能仍然可以保持。
參考文獻：
Soo JinKim, Jung Ah Lim et al. A New Architecture for Fibrous Organic TransistorsBased on a Double‐Stranded Assembly ofElectrode Microfibers for Electronic Textile Applications. Adv. Mater. 2019.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201900564
7. 李樂樂JACS：近紅外光控DNA納米器件用于對細胞和動物中的miRNA成像
納米器件具有作為檢測活細胞中miRNA的智能傳感系統的潛力。然而，始終處于活動狀態的納米器件往往不足以實現具有高時空分辨率的miRNA傳感。國家納米科學中心李樂樂研究員團隊利用DNA納米技術構建了一種可激活的DNA納米器件，該器件可用于在體內外檢測miRNA且具有較高的近紅外光控的時空精度。實驗通過在上轉換納米顆粒(UCNPs)的表面進行功能化，使其帶有DNA信標，從而構建了一種具有被紫外線激活的miRNA傳感性能的DNA納米器件。UCNPs可以吸收穿透深層組織的近紅外光，并在局部發射高能紫外光從而實現傳感。該納米器件也可以自然地進入細胞，因此可以通過遠程調節近紅外光使其對活細胞中的miRNA進行熒光成像。此外，實驗也證明該納米設備可以被用于在活體小鼠腫瘤內對miRNA進行成像。這一工作表明DNA納米器件在miRNA檢測方面具有實現高時空分辨率的潛力，這也將為精確的生物和醫學分析技術提供更多的技術支持。
參考文獻：
Zhao, J., Chu, H.Q. et al. A NIR Light-GatedDNA Nanodevice for Spatiotemporally Controlled Imaging of MicroRNA in Cells andAnimals.
Journal of the American Chemical Society
DOI: 10.1021/jacs.9b01931
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b01931
8. AM綜述：等離子體-納米孔生物傳感器用于單分子檢測
等離子體傳感器和納米孔傳感器在單分子檢測領域受到了人們的廣泛關注。等離子體傳感器能夠在納米尺度上增強光激發作用，進而實現對表面分析物之間相互作用的光學檢測。而納米孔生物傳感器則可具有分析物可穿過的分子尺度孔徑，再隨后通過電子或光學手段對其進行檢測。最近，等離子體和納米孔結構也已經被集成到單塊器件中，作用不僅解決了單個傳感方法各自的缺陷，也在改進檢測靈敏度、檢出率、停留時間和可伸縮性方面提供了很好的幫助。以色列理工學院Amit Meller教授團隊綜述了等離子體和納米孔傳感器的傳感原理，重點介紹了它們在技術方面的互補性和提高單分子傳感的性能的機理；介紹了近年來對等離子體-納米孔器件的研究進展和等離子體-納米孔器件的常見制備方法，并對其未來發展方向和應用領域進行了展望。
參考文獻：
Spitzberg,J.D., Meller, A. et al. Plasmonic-Nanopore Biosensors for SuperiorSingle-Molecule Detection. Advanced Materials,2019.
DOI:10.1002/adma.201900422
https://doi.org/10.1002/adma.201900422
9. AFM：驗證可植入的帶血管蒂肝芯片治療動物疾病的效果
人工肝模型已廣泛應用于病理建模和毒理學研究。然而，由于肝臟的結構和功能較為復雜，在現有的體外肝模型上的結果很難與在體內觀察到的現象相對應。延世大學醫學院Soo Han Bae教授團隊和Hak-Joon Sung教授團隊合作設計了一種新的肝臟模型用于3D水凝膠中植入和維持肝芽生長，并可以在200微米的擴散極限內形成微血管網絡。該系統可以模擬復制非酒精性脂肪肝進展過程中產生的炎癥、脂質積累和纖維化，并可以成功預測在小鼠模型上的治療結果。并且在該模型上的實驗表明，一種肝臟降脂藥物能夠恢復細胞的線粒體活性并顯著降低炎癥、氧化應激和脂質積累。因此該肝臟模型不僅具有很好的預測能力，而且具有可擴展性，能應用于高通量藥物篩選和研究，為替代動物模型提供了一個很好的選擇。
參考文獻：
Lee, J.B., Bae, S.H., Sung, H.J. et al.Implantable Vascularized Liver Chip for Cross-Validation of Disease Treatmentwith Animal Model. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201900075
https://doi.org/10.1002/adfm.201900075
10. AFM：分子偶聯的二氧化鈦和碳化物片用于可穿戴高倍率準固態電池
為了滿足人們對可穿戴電子器件的使用需求，尤其是那些使用固態電解質并以高倍率運行的電子設備，迫切需要產生高性能、靈活輕便的供電電極。在本文中，蘇州大學材料學院的耿鳳霞教授團隊通過規則地堆疊在分子水平上偶聯的二維二氧化鈦和碳化物片成功地實現了具有理想的機械穩定性和高電化學性能的自支撐電極。該電極具有優異的倍率性能（在3.4分鐘內可實現高達114mAh/g的容量）杰出的循環穩定性（在1000mA/g的電流密度下循環1000周后容量保持率高達93%）。得益于上述優勢，采用聚乙二醇二胺基凝膠聚合物電解質的柔性安全鋰離子全電池在能量密度為59Wh/kg時保持功率密度為1412W/kg。重要的是，在機械變形和多次斷裂和自愈循環后，優異的電化學性能得到了良好的維持，證明了在可穿戴式動力裝置中實際應用的可行性。
參考文獻：
Jinli Wu, Fengxia Geng et al, MolecularlyCoupled Two‐Dimensional TitaniumOxide and Carbide Sheets for Wearable and High‐Rate Quasi‐Solid‐State Rechargeable Batteries. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.201901576
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.201901576
11. ACS Nano：高性能反雙極性器件助攻高密度數據存儲
反雙極性器件同時存在正跨導和負跨導，在邏輯電路設計中有著廣泛的應用前景如倍頻器，二進制相/頻移鍵控電路和三值反相器，其優勢在于可以簡化電路設計，進一步提高芯片集成度。但高性能反雙極性器件的制備，一直是一個難題。近日，天津大學胡曉東、劉晶團隊和南加州大學Chongwu Zhou團隊，利用一種快速、非易失的光電摻雜方法，實現了任意MoTe2/MoS2異質結器件由雙極性到反雙極性可控轉變，且該反雙極性器件展現超高的開關比(達到105 ，相比于之前同行的工作，提升了1-4個數量級)和大的開態電流(mA級)。基于該反雙極性器件，團隊設計了可調的多值反相器，有望打破基本的2-bit位限制，實現高密度數據存儲。
參考文獻：
Enxiu Wuet al. Photo-Induced Doping to Enable Tunable and High-PerformanceAnti-Ambipolar MoTe2/MoS2Heterotransistors, ACS NANO,2019.
DOI:10.1021/acsnano.9b00201
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.9b00201
