1. Science：低界面韌性材料，有效大規(guī)模除冰
積冰對(duì)一系列的商業(yè)和居住活動(dòng)有不利的影響。將冰從表面移除所需要的力通常被認(rèn)為與冰的面積成比例。這就對(duì)輸電線或船體等大面積結(jié)構(gòu)上憎冰涂料的使用提出了挑戰(zhàn)。有鑒于此，密歇根大學(xué)安娜堡分校Anish Tuteja、M. D. Thouless等人提出了一類與冰的界面韌性較低的材料，導(dǎo)致系統(tǒng)中移除大面積冰(幾平方厘米或更大)所需的力較低，且與冰的面積無(wú)關(guān)。作者進(jìn)一步證明，用這種材料制成的涂層使冰僅憑自重就輕易地從大面積(約1平方米)上脫落。
圖1. 控制界面韌性。
圖2. 低界面韌性材料的大規(guī)模除冰測(cè)試。
Kevin Golovin, Abhishek Dhyani, M. D.Thouless, Anish Tuteja. Low–interfacial toughnessmaterials for effective large-scale deicing. Science, 2019.
DOI: 10.1126/science.aav1266
https://science.sciencemag.org/content/364/6438/371
2. Nature Mater.：在原子級(jí)表面上原位探測(cè)帶電界面水結(jié)構(gòu)
固/液界面無(wú)處不在，其原子級(jí)結(jié)構(gòu)的知識(shí)對(duì)于闡明科學(xué)中的許多現(xiàn)象至關(guān)重要。特別是在電化學(xué)中，界面水的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，如偏電位下雙電層中的取向和氫鍵網(wǎng)絡(luò)，對(duì)電極材料的電化學(xué)性能有顯著影響。為了闡明電化學(xué)界面上雙電層的結(jié)構(gòu)，廈門大學(xué)李劍鋒和程俊團(tuán)隊(duì)結(jié)合原位拉曼光譜和從頭算分子動(dòng)力學(xué)，并區(qū)分電氣化Au單晶電極表面界面水的兩個(gè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。對(duì)于負(fù)電位，界面水分子從結(jié)構(gòu)上“平行”演變?yōu)椤皢蜨向下”，然后演變?yōu)椤半pH向下”。同時(shí)，界面水中的氫鍵數(shù)也經(jīng)歷兩次轉(zhuǎn)變。研究結(jié)果揭示了對(duì)界面處雙電層和電化學(xué)過程的基本理解。
Li,C.-Y.; Le, J.-B.; Wang, Y.-H.; Chen, S.; Yang, Z.-L.; Li, J.-F.; Cheng, J.;Tian, Z.-Q. In situ probing electrified interfacial water structures atatomically flat surfaces. Nature Materials, 2019.
DOI:10.1038/s41563-019-0356-x
https://doi.org/10.1038/s41563-019-0356-x
3. Nature Commun.：異質(zhì)外延鈍化的Cs2AgBiBr6晶圓用于X射線成像
X射線探測(cè)器廣泛用于醫(yī)學(xué)成像和產(chǎn)品檢查。最近，鹵化鈣鈦礦表現(xiàn)出優(yōu)異的直接X射線檢測(cè)性能。然而，離子遷移導(dǎo)致大的噪聲和基線漂移，限制了檢測(cè)和成像性能。華中科技大學(xué)唐江團(tuán)隊(duì)通過引入溴氧化鉍（BiOBr）作為異質(zhì)外延鈍化層，在很大程度上消除了銫銀溴化鉍（Cs2AgBiBr6）多晶晶片中的離子遷移。BiOBr和Cs2AgBiBr6之間的良好晶格匹配能夠?qū)崿F(xiàn)完全的缺陷鈍化并抑制離子遷移。因此，探測(cè)器實(shí)現(xiàn)了出色的平衡性能，信號(hào)漂移比以前的研究低一個(gè)數(shù)量級(jí)。并具有低噪聲，高靈敏度，以及高空間分辨率。通過等靜壓方法可以容易地放大晶片面積，與異質(zhì)外延鈍化一起，增強(qiáng)了基于Cs2AgBiBr6的X射線探測(cè)器作為下一代X射線成像平板的競(jìng)爭(zhēng)力。
Bo Yang, Weicheng Pan, Haodi Wu, Guangda Niu, Jun-Hui Yuan, Kan-Hao Xue, Lixiao Yin, Xinyuan Du, Xiang-Shui Miao, Xiaoquan Yang, Qingguo Xie, Jiang Tang. Heteroepitaxial passivation of Cs2AgBiBr6 wafers with suppressed ionicmigration for X-ray imaging. Nature Communications, 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-09968-3
https://doi.org/10.1038/s41467-019-09968-3
4. Chem. Soc. Rev.：酞菁和卟啉類似物作為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的空穴和電子傳輸材料
已有多個(gè)課題組 以Spiro-OMeTAD作為HTM制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率超過20％，但由于使用摻雜的Spiro-OMeTAD，它們的穩(wěn)定性仍然是商業(yè)化的瓶頸。近日，洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院Mohammad Khaja Nazeeruddin 和馬德里自治大學(xué)Toma′s Torres針對(duì)該問題發(fā)表長(zhǎng)篇綜述，作者分析了含有酞菁和卟啉大環(huán)化合物的空穴和電子傳輸材料對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性和效率的影響。研究發(fā)現(xiàn)，這些大環(huán)化合物在鈣鈦礦表面上的π-π堆疊取向?qū)τ诖龠M(jìn)垂直電荷傳輸是重要的，導(dǎo)致高功率轉(zhuǎn)換效率。
Urbani,M. Nazeeruddin , M. K. Torres, T. et al. Phthalocyanines andporphyrinoid analogues as hole- and electron-transporting materials forperovskite solar cells. Chemical Society Reviews, 2019.
DOI:10.1039/c9cs00059c
https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/cs/c9cs00059c
5. AM：2D MoS2材料作為界面層助力高性能鈣鈦礦太陽(yáng)能電池
鈣鈦礦薄膜的質(zhì)量對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的性能至關(guān)重要。然而，控制溶液加工的鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶度和取向是具有挑戰(zhàn)性的。近日，香港理工大學(xué)Feng Yan研究團(tuán)隊(duì)報(bào)道了在MoS2薄片上的MAPbI3鈣鈦礦薄膜的液相范德華外延生長(zhǎng)。在透射電子顯微鏡下，研究人員觀察到鈣鈦礦和MoS2晶格之間的面內(nèi)耦合，導(dǎo)致鈣鈦礦膜具有更大的晶粒尺寸，更低的陷阱密度，以及沿著與MoS2表面垂直的（110）優(yōu)先生長(zhǎng)取向。在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中，MoS2作為鈣鈦礦活性層與空穴層的界面層，提高了鈣鈦礦的結(jié)晶度以及改善了空穴界面提取和轉(zhuǎn)移的速率，功率轉(zhuǎn)換效率相對(duì)提高了15％。這項(xiàng)工作為引入2D材料作為界面層來(lái)制備高性能鈣鈦礦太陽(yáng)能電池和其他光電器件鋪平了道路。
Tang,G. Yan, F. et al. Solution-Phase Epitaxial Growth of Perovskite Films on 2DMaterial Flakes for High-Performance Solar Cells. Advanced Materials, 2019.
DOI:10.1002/adma.201807689
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201807689
6. AM：球形超結(jié)構(gòu)碳納米棒的合成
納米/微米尺度多級(jí)超結(jié)構(gòu)因其廣泛的應(yīng)用前景而備受關(guān)注。近日，日本國(guó)家先進(jìn)工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究院Qiang Xu等多團(tuán)隊(duì)合作，采用自模板策略，通過維持球形超結(jié)構(gòu)MOFs納米棒(SS-MOFNR)的形貌并進(jìn)行熱轉(zhuǎn)化，合成了具有球形超結(jié)構(gòu)的碳納米棒(SS-CNR)。作者利用結(jié)晶MOF納米粒子的水熱轉(zhuǎn)化過程，合成了具有板栗殼狀超結(jié)構(gòu)的自有序SS-MOFNR。在氬氣中碳化后，多級(jí)SS-MOFNR轉(zhuǎn)變成SS-CNR，保留了原有的殼上有一維多孔碳納米棒的板栗殼狀超結(jié)構(gòu)。利用該超結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，作者制備了超小Pd納米顆粒固定在SS-CNR（Pd@SS-CNR）的催化劑，該催化劑能高效催化甲酸脫氫反應(yīng)。
LianliZou, Qiang Xu*, et al. Fabrication of a SphericalSuperstructure of Carbon Nanorods. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201900440
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201900440
7. Angew：二維二氧化鈦納米片高尺寸無(wú)關(guān)快離子插入性能
與鋰離子相比，大半徑鈉離子(Na+)或鉀離子(K+)在非水電解質(zhì)中的快速氧化還原插入固體晶格一直是一個(gè)難以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。近日，蘇州大學(xué)耿鳳霞等多團(tuán)隊(duì)合作，通過調(diào)節(jié)疊層二氧化鈦薄片的層間結(jié)構(gòu)，使其層與層之間的相互作用減弱，形成一個(gè)堅(jiān)固的柱狀通道空間，使得相鄰薄片之間的二維通道完全開放，進(jìn)而使客體離子快速插入，且插入速率與離子的大小無(wú)關(guān)。無(wú)論采用常規(guī)Li+或大半徑Na+、K+，該材料表現(xiàn)出零strain-like行為，且主體結(jié)構(gòu)和夾層空間沒有顯著變化，并且對(duì)所有檢測(cè)離子的具有相當(dāng)?shù)娜萘浚斓乃俾屎统L(zhǎng)的壽命，即使80 μm厚電極也有同樣效果。
JinlinYang, Xu Xiao, Wenbin Gong, Fengxia Geng,* et al. Size-Independent Fast Ion Intercalation in Two-Dimensional TitaniaNanosheets. Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201902478
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201902478
8. AFM：MnFe2O4@MOF用于持續(xù)調(diào)控腫瘤微環(huán)境來(lái)增強(qiáng)光動(dòng)力治療
以活性氧(ROS)為基礎(chǔ)的癌癥治療，如光動(dòng)力治療(PDT)，受腫瘤微環(huán)境(TME)中發(fā)現(xiàn)的低氧和過表達(dá)谷胱甘肽(GSH)的影響。湖南大學(xué)宋國(guó)勝團(tuán)隊(duì)、尹霞團(tuán)隊(duì)和張曉兵團(tuán)隊(duì)合作報(bào)道了一種新的策略，可以同時(shí)地連續(xù)調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境的乏氧和氧化還原性以達(dá)到預(yù)期的治療效果。實(shí)驗(yàn)以卟啉基MOF為光敏劑，錳鐵氧體納米顆粒為納米酶制備了具有良好生物相容性的納米平臺(tái)(MnFe2O4@MOF)。該納米平臺(tái)具有過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶的活性。一旦其被內(nèi)化到腫瘤中，就可以通過循環(huán)的類芬頓反應(yīng)持續(xù)催化H2O2生成O2來(lái)克服腫瘤乏氧。同時(shí)，結(jié)合類芬頓反應(yīng)，MnFe2O4@MOF可在H2O2的存在下持續(xù)消耗谷胱甘肽，降低其對(duì)PDT產(chǎn)生的ROS的消耗。體內(nèi)外結(jié)果證明該策略具有很好的治療效果。
Sheng-Yan Yin, Guosheng Song, Xia Yin,Xiao-Bing Zhang, et al. Persistent Regulation of Tumor Microenvironment viaCirculating Catalysis of MnFe2O4@Metal-Organic Frameworksfor Enhanced Photodynamic Therapy. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201901417
https://doi.org/10.1002/adfm.201901417
