1. Nature Mater.：利用機器學習實現藥物的發現和開發
各類機器學習方法，如樸素貝葉斯方法、支持向量機以及最近出現的深度神經網絡等正在證明它們在藥物發現和開發方面的實用價值。這些技術通常利用通過大規模數據篩選創建的數據集，預測目標的生物活性和分子特性，從而提高了準確性。雖然這些技術的潛力才剛剛被開發，但它們可能已經從根本上改變了識別新分子或重新利用舊藥物的研究過程。有鑒于此，Sean Ekins等人報道了將這種機器學習模型應用在端到端(E2E)技術中，對未來治療方法的開發及其靶向性具有重要意義。
Sean Ekins, Ana C. Puhl, Kimberley M. Zorn,Thomas R. Lane, Daniel P. Russo, Jennifer J. Klein, Anthony J. Hickey &Alex M. Clark. Exploiting machine learning for end-to-end drug discovery anddevelopment. Nature Materials, 2019.
DOI: 10.1038/s41563-019-0338-z
https://www.nature.com/articles/s41563-019-0338-z
2. Nature Methods：用于蛋白質質譜分析的新型表面活性劑
構成人體的蛋白質有許多不同種類，并且它們已經被科學家們廣泛研究。但仍有一些蛋白，例如一些難溶于水的蛋白質無法輕易分析。有鑒于此，美國威斯康星大學麥迪遜分校葛瑛教授等人報道了一種紫外光照射下可降解陰離子表面活性劑，4-己基苯磺酸鹽（Azo）。該陰離子表面活性劑可以有效地溶解蛋白質，其性能可與十二烷基硫酸鈉(SDS)相媲美，并與蛋白質質譜分析兼容，不覆蓋蛋白質信號。經Azo處理的自上向下的蛋白質組學能夠使膜蛋白溶解，從而進行全面表征翻譯后修飾。Azo化合物合成簡單，可作為常規表面活性劑SDS的替代品。
KyleA. Brown, Bifan Chen, Tania M. Guardado-Alvarez, Ziqing Lin, Leekyoung Hwang,Serife Ayaz-Guner, Song Jin & Ying Ge. A photocleavable surfactant fortop-down proteomics. Nature Methods, 2019.
DOI: 10.1038/s41592-019-0391-1
https://www.nature.com/articles/s41592-019-0391-1
3. Nature Nanotech.：在層狀正極的體晶格中注入氧空位
通常認為，在表面、界面和晶界上形成的缺陷是從體晶格內部向外而來的。而西北太平洋國家實驗室Chongmin Wang?、Pengfei Yan和北京航空航天大學Li-Min Liu團隊報道了一種逆現象，在顆粒表面產生的缺陷被連續地注入體晶格中。研究者詳細描述了在高截止電壓下由于觸發了陰離子氧化還原導致層狀富鋰過渡金屬氧化物（LTMO）正極材料循環期間晶格的演變，使用聚焦離子束技術（FIB）制備橫截面TEM樣品，以捕獲LTMO正極顆粒隨著電池循環的表面和內部的變化。圖像顯示，在電池循環時，氧空位的形成和晶格轉變是從顆粒表面開始并逐漸向中心傳播。計算模擬表明，觸發陰離子氧化還原過程導致氧空位的形成能和氧化氧離子的擴散勢壘的降低，因此促進氧空位向內遷移。
Pengfei Yan, Jianming Zheng, Zhen-Kun Tang,Arun Devaraj, Guoying Chen, Khalil Amine, Ji-Guang Zhang, Li-Min Liu, ChongminWang. Injection of oxygen vacancies in the bulk lattice of layered cathodes.Nature Nanotechnology, 2019.
DOI: 10.1038/s41565-019-0428-8
https://www.nature.com/articles/s41565-019-0428-8
4. Science Advances：直接觀察MoS2中的谷耦合拓撲電流
二維過渡金屬二硫族化物中的電子谷自由度已經通過理論、光學和光電實驗進行了廣泛研究。然而，不依賴于光學選擇的純谷電流的產生和檢測目前未得到證實。普渡大學Zhihong Chen團隊報道了谷電流可以通過谷霍爾效應和逆谷霍爾效應，分別在單層MoS2中電誘導和檢測。比較了單層和多層樣品中非局部電信號的溫度和通道長度依賴性，以區分谷霍爾效應和經典歐姆貢獻。值得注意的是，在室溫下單層樣品中觀察到谷輸運距離為4 μm。該研究將使新一代電子設備使用谷自由度，可用于未來的谷電子學應用。
Terry Y. T. Hung, Kerem Y. Camsari, ShengjiaoZhang, Pramey Upadhyaya and Zhihong Chen. Direct observation of valley-coupledtopological current in MoS2. Science Advances, 2019.
DOI: 10.1126/sciadv.aau6478
https://advances.sciencemag.org/content/5/4/eaau6478
5. Science Advances：層狀范德華鐵電體中巨大負壓性的起源
對壓電材料的研究主要致力于提高壓電系數。然而，該類材料幾乎都表現出正的縱向壓電性。獨特的是，鐵電聚合物（聚（偏二氟乙烯）及其共聚物）是通過弱范德華（vdW）相互作用縮合，并顯示出負壓電性。南洋理工大學Junling Wang和東南大學Shuai Dong報道了另一類vdW固體材料，二維層狀鐵電CuInP2S6。并定量測定了CuInP2S6的巨大內在負縱向壓電性。研究結果揭示了該系統中負壓性的起源，由于Cu離子的大位移不穩定性及其降低的晶格維數所致。此外，二維 vdW壓電材料的巨大壓電響應和可忽略的襯底鉗位效應保證了其在納米級柔性機電器件中的巨大潛力。
LuYou, Yang Zhang, Shuang Zhou, Apoorva Chaturvedi, Samuel A. Morris, Fucai Liu,Lei Chang, Daichi Ichinose, Hiroshi Funakubo, Weijin Hu, Tom Wu, Zheng Liu,Shuai Dong and Junling Wang. Origin of giant negative piezoelectricity in alayered van der Waals ferroelectric. Science Advances， 2019.
DOI:10.1126/sciadv.aav3780.
https://advances.sciencemag.org/content/5/4/eaav3780
6. Nature Commun.：液態大理石衍生的固液混合超顆粒用于CO2捕獲
CO2捕集材料的有效設計是一項持續的挑戰。山西大學Hengquan Yang課題組報道了一個概念設計，通過利用固液混合超級粒子（SLHSP）來克服與液體和固體CO2捕獲材料相關的當前限制。
為了合并液體和固體材料各自的優點，研究者詳細介紹了SLHSP吸附劑概念的設計，該吸附劑由疏水多孔殼和四乙烯五胺（TEPA）-介孔SiO2復合芯制成，其中液體和固體在微觀層面上為分層組織。具體制備原理涉及疏水SiO2納米粒子在液態大理石表面上的組裝，以及親水SiO2納米粒子和TEPA在液態大理石內部的共組裝。胺和SiO2之間強烈的界面吸附力和強相互作用被認為是高穩健性的關鍵因素。
這種結構的獨特特征是多方面的：1）高粘度的TEPA被劃分為微小的液滴，實現了高的表面積與體積比；2）由于液體內部存在“孔隙”，TEPA的范圍可及性進一步增強；3）通過固液相互作用顯著增強力學強度；4）由于存在疏水殼，胺損失和設備腐蝕被顯著抑制。
該方法能夠可靠地控制SLHSP的內部結構、尺寸和力學強度。獲得的SLHSP在工業上表現出優異的CO2吸附能力、高吸附速率、長期穩定性和突出的低胺損失能力。出色的性能歸功于獨特的結構，其在微尺度上分層組織液體和固體。該工作在實驗和理論上研究了支持SLHSP形成的基本原理以及對其吸附行為的見解。
Xia Rong, Rammile Ettelaie, Sergey V.Lishchuk, Huaigang Cheng, Ning Zhao, Fukui Xiao, Fangqin Cheng, Hengquan Yang.Liquid marble-derived solid-liquid hybrid superparticles for CO2capture. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-09805-7
https://www.nature.com/articles/s41467-019-09805-7
7. Nature Commun.：具有良好光譜穩定性的鈣鈦礦藍色發光二極管
南開大學袁明鑒研究員課題組在鈣鈦礦藍色發光薄膜制備中，通過“A位點”陽離子工程方法制備得到準二維銣-銫合金鈣鈦礦材料[RbxCs1-xPbBr3 (0 ≤ x ≤ 1) ]，首次合成出具有良好光譜穩定性的、熒光量子產率高達82%(1.5 mW cm-2)，且沒有光譜移動或拓寬的鈣鈦礦藍光發光薄膜，獲得了最高外轉換效率達1.35%且半衰期(T50)為14.5分鐘的鈣鈦礦藍色發光二極管。
圖1：鈣鈦礦薄膜性能。
圖2：鈣鈦礦發光二極管電致光學性能。
圖3：光譜穩定性測試。
Jiang, Y. Qin, C. Yuan, M. et al. Spectrastable blue perovskite light-emitting diodes. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-09794-7
https://www.nature.com/articles/s41467-019-09794-7
8. JACS：14.7％!大靜電勢差的活性材料助力高效有機光伏電池
盡管有機光伏電池（OPV）的性能已經得到改進，但是表現最好的器件仍然顯示出遠低于商業化太陽能電池的功率轉換效率。其中一個主要原因是分離電子-空穴對所需的驅動力很大。近日，中國科學院化學研究所Jianhui Hou團隊通過使用新的聚合物供體PTO2和非富勒烯受體IT-4F制備了單結效率為14.7％的OPV。該器件在低驅動力下具有有效的電荷產生。理論研究表明，PTO2和IT-4F之間的分子靜電勢（ESP）很大，誘導的分子間電場可能有助于電荷的產生。研究結果表明，OPV具有通過ESP的嚴格調制進一步改善的潛力。
Yao,H. Hou, J. et al. 14.7% Efficiency Organic Photovoltaic Cells Enabledby Active Materials with a Large Electrostatic Potential Difference. Journalof the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.8b12937
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b12937
9. Angew：具有可切換的等離子體和超離子相屬性的一維硒化亞銅納米結構
硒化亞銅納米晶體具有特異的性能，尤其是可調節的局域表面等離子體共振(LSPRs)和超離子行為。有鑒于此，伊利諾斯大學Prashant K. Jain等人將硒化亞銅的這些特性與一維形貌結合起來，制備了長度在微米級，直徑約為10納米的Cu2Se納米線(NWs)。沿NWs徑向的壓縮晶格應變導致NWs呈現出一種超離子相。NWs可以在氧化型和還原型之間切換，這兩種類型的NWs具有明顯的相轉變和LSPR特性。這項工作使得可切換的一維波導和離子傳導通道成為可能。
Kihyun Cho, Jaeyoung Heo, Yun-MoSung, Prashant K. Jain. One-dimensional cuprous selenide nanostructureswith switchable plasmonic and super-ionic phase attributes. Angewandte ChemieInternational Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201902290
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201902290
10. AM綜述：富Ni和富Li層狀氧化物正極材料中降解行為的形成機制
NCM型的富Ni和富鋰層狀氧化物由于具有不同的穩定性問題導致壽命有限。在連續循環期間，尤其是電子和晶體結構遭受各種變化，最終導致疲勞和降解。卡爾斯魯厄理工學院(KIT) Helmut Ehrenberg和Jürgen Janek團隊對上述提到的不同材料進行了簡要介紹，之后的主要目的是為了更好地了解這些層狀過渡金屬氧化物中發生的降解過程。通過最先進的分析技術，在不同尺度范圍內分析化學成分對電池化學、電化學和循環穩定性的影響，從根本上表征疲勞機制形成的過程。
Lea de Biasi, Bj?rn Schwarz, TorstenBrezesinski, Pascal Hartmann, Jürgen Janek, HelmutEhrenberg. Chemical, Structural, and Electronic Aspects of Formation andDegradation Behavior on Different Length Scales of Ni‐Rich NCM and Li‐Rich HE‐NCM CathodeMaterials in Li‐Ion Batteries. Advanced Materials,2019.
DOI: 10.1002/adma.201900985
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201900985
11. Nano Lett.：原位生成Li2S-C復合材料用于超高面載量的全固態鋰硫電池
全固態鋰硫電池（ASSLSB）由于能夠消除Li-S電池的兩個關鍵問題（穿梭效應和安全性），在過去的十年中，已取得了顯著的進展。然而，由于S和Li2S的絕緣性質以及循環期間的大體積變化，同時實現活性材料的高面負載和高利用率仍然是一個巨大的挑戰。
廈門大學楊勇和恭正良團隊報道了一種獨特的Li2S@C納米復合材料作為正極，通過燃燒鋰金屬與CS2，導電碳和Li2S納米晶同時產生，從而形成碳包裹的納米級Li2S顆粒，然后將Li2S@C納米復合材料、硫化物電解質Li7P3S11（LPS）和乙炔黑（AB）球磨混合，來形成混合的離子和電子傳導網絡。作用：1）原位形成的碳基質可以緊密地包裹在Li2S納米顆粒上，這不僅顯著地提高了電子傳導性，而且有效地抑制了Li2S的團聚，并適應了循環過程中Li2S的大體積變化。2）納米尺寸的Li2S顆?？梢钥s短Li離子的擴散路徑并減輕鋰化/脫鋰時的應力。3）通過球磨形成的均勻分布的離子和電子傳導網絡促進了納米級滲透網絡的形成，從而增加電化學活性表面積。
因此，具有非常高的Li2S面載量（7 mg cm-2）的Li2S@C納米復合正極的Li2S利用率達到91％（相當于1067 mAh g-1的可逆容量），表現出優異的電化學性能：高比容量、良好的倍率性能以及出色的循環性能。
Hefeng Yan, Hongchun Wang, Donghao Wang, XueLi, Zhengliang Gong, Yong Yang, In-situ generated Li2S-Cnanocomposite for High-Capacity and Long-Life All-Solid-State Lithium SulfurBatteries with Ultrahigh Areal Mass Loading. Nano Letters, 2019.
DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b00882
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.nanolett.9b00882
12. AFM：二維MoSe2納米片用于光熱引發的癌癥免疫治療
在以納米藥物為基礎的癌癥治療中，納米材料在體內循環過程中的非特異性吸收和快速清除是導致治療效率低下的主要原因。暨南大學陳填烽教授團隊利用紅細胞(RBC)膜對具有高光熱轉換效率的二維MoSe2納米片進行偽裝，可以阻止巨噬細胞對其吞噬從而達到增強其血液相容性和延長循環時間的目的。RBC-MoSe2產生的光熱治療(PTT)在體內具有非常好的抗腫瘤作用，可觸發腫瘤相關抗原的釋放去激活細胞毒性T淋巴細胞，同時也可以使得PD-1/PD-L1通路失活以避免免疫逃逸的發生。研究也發現，PTT會使得腫瘤微環境中的腫瘤相關巨噬細胞被有效地重編程為M1表型，進一步增強了其抗腫瘤的作用。因此，這種仿生功能化納米平臺也為設計PTT觸發的免疫治療提供新的策略。
LizhenHe, Tianfeng Chen, et al. Designing Bioinspired 2D MoSe2 Nanosheetfor Efficient Photothermal-Triggered Cancer Immunotherapy with Reprogramming Tumor-Associated Macrophages. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI:10.1002/adfm.201901240
https://doi.org/10.1002/adfm.201901240
13. Adv. Sci.：富含鎂的三維培養系統可模擬骨發育微環境用于帶血管化骨再生
蠑螈胚基的斷肢再發育結果表明，通過模擬其發育微環境可以增強它的再生。鎂轉運蛋白-1 (MagT1)是一種選擇性的鎂轉運蛋白，在小鼠胚胎軟骨內骨化區的表達會有顯著上調。上海交通大學蔣欣泉團隊和張文杰團隊合作設計了一種富含Mg的3D培養系統來為干細胞提供胚胎樣環境。
實驗首先評估了與干細胞成骨分化能力相對應的MagT1表達水平，篩選出了適合構建成骨微環境的最佳Mg2+的濃度。結果表明，Mg2+可以選擇性地激活絲裂原活化蛋白激酶/細胞外調節激酶(MAPK/ERK)通路來刺激成骨分化。隨后實驗制備了具有適當尺寸的富含Mg的微球以保證其中被包封細胞的生存。一系列實驗結果表明，富含Mg的微環境不僅可以促進干細胞的成骨分化，而且有助于新生血管的形成。而利用這些富含Mg的細胞載體則可以在體內實現有效的帶血管化骨再生。
Sihan Lin, Wenjie Zhang, Xinquan Jiang, et al.A Magnesium-Enriched 3D Culture System that Mimics the Bone Development Microenvironment for Vascularized Bone Regeneration. Advanced Science,2019.
DOI: 10.1002/advs.201900209
https://doi.org/10.1002/advs.201900209
