1. Nature：晶格錨固可穩定溶液處理的半導體
無機銫鉛鹵化物鈣鈦礦具有非常適合串聯太陽能電池的帶隙，但在室溫附近遭受不希望的相變。膠體量子點（CQD）是結構堅固的材料，因其尺寸可調的帶隙而受到重視。然而，它們還需要穩定性的進一步提高，因為它們由于不完全的表面鈍化而易于在高溫下聚集和表面氧化。近日，多倫多大學Edward H. Sargent教授研究團隊報道了“晶格錨定”雜化材料，其將銫鉛鹵化物鈣鈦礦與鉛硫屬元素化物CQD結合，這兩種材料之間的晶格匹配有助于穩定性超過組分的穩定性。
研究發現CQD使鈣鈦礦保持在其所需的立方相中，從而抑制向不希望的晶格失配相的轉變。與原始鈣鈦礦相比，CQD錨固鈣鈦礦在空氣中的穩定性提高了一個數量級，并且材料在環境條件（25攝氏度和約30％濕度）下保持穩定超過六個月且超過五個小時在200攝氏度。與CQD對照相比，鈣鈦礦防止CQD表面的氧化并且在100攝氏度下將納米顆粒的聚集減少了五倍。對于在紅外波長發射的CQD固體，基質保護的CQD顯示出30％的光致發光量子效率。晶格錨定的CQD：鈣鈦礦固體表現出電荷載流子遷移率加倍，這是由于與純CQD固體相比載流子跳躍的能壘減小。這些益處在溶液處理的光電器件中具有潛在用途。
Liu, M. Sargent, E. H. Lattice anchoring stabilizes solution-processed semiconductors. Nature, 2019.
DOI: 10.1038/s41586-019-1239-7
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1239-7
2. Science綜述：用更簡單的合金提高可持續性
在青銅時代早期（公元前約4000年），錫和鉛合金化來硬化銅是通過定制組合物改善材料性能的最早記錄的例子之一。如今，從噴氣發動機到計算機芯片等許多高性能應用，都有可能包含幾乎任何元素的合金。然而，增加合金材料中的組分數量使得其生產和再循環更加困難，并且存在稀缺或稀有元素資源耗盡的風險。鑒于此，金屬所盧柯院士和李秀艷團隊闡述了基于合金化的策略的可持續性是許多材料系統的問題的關鍵之一。重點是減少合金化，特別是替代材料中的有毒和稀有元素。
Li, X. & Lu, K. Improving sustainabilitywith simpler alloys. Science, 2019.
DOI: 10.1126/science.aaw9905
https://science.sciencemag.org/content/364/6442/733
3. Science：木頭大王再出手！輻射冷卻結構材料
減少人類對低能耗冷卻方法（如空調）的依賴將對全球能源格局產生巨大影響。通過完全脫木素和木材致密化的過程，馬里蘭大學胡良兵和科羅拉多大學波爾得分校Xiaobo Yin團隊開發出一種機械強度為404.3兆帕斯卡的結構材料，是天然木材的8倍以上。改工程材料中的纖維素納米纖維反向散射太陽輻射，并在中紅外波長發射強，使得白天和夜晚持續低溫冷卻。研究人員還模擬了冷卻木材的潛在影響，并發現節能20％至60％，這在炎熱和干燥的氣候中最為明顯。
Li, T., Zhai, Y. et al. A radiative coolingstructural material. Science, 2019.
DOI: 10.1126/science.aau9101
https://science.sciencemag.org/content/364/6442/760
4. Nature Photonics：計算飛行時間漫反射光學層析成像
通過強擴散介質成像仍然是一項突出的挑戰，特別是在生物和醫學成像應用中。 格拉斯哥大學Daniele Faccio團隊提出了一種基于單光子飛行時間相機的方法，該方法結合空間和全時間光子分布數據的計算處理，在超過80個自由傳輸路徑平均值上，對嵌入強擴散介質內的物體進行成像。該技術是非接觸式的，需要1秒的采集時間，因此允許Hz幀速率成像。成像深度對應于幾厘米的人體組織，并為進行深體成像作為原理的證明。
Lyons, A., Tonolini, F. et al. Computationaltime-of-flight diffuse optical tomography. Nature Photonics, 2019.
DOI: 10.1038/s41566-019-0439-x
https://www.nature.com/articles/s41566-019-0439-x#auth-7
5. Nature Commun.：基于單肽-MHC的納米藥物治療多種肝臟自身免疫性疾病
基于具有組織特異性和自身抗原表位的，以肽為主的組織相容性復合體II (pMHCII)納米藥物可通過將同源抗原感受性CD4+T細胞重新編程為疾病抑制T-調節型(TR1)細胞來降低特異性自身免疫條件。卡爾加里大學Pere Santamaria團隊研究表明，基于單肽-MHC的納米藥物可以呈遞與原發性膽汁膽管炎（PBC）或自身免疫性肝炎(AIH)相關的表位抗原，進而可以組織特異性地抑制PBC、AIH和原發性硬化性膽管炎。治療效果則與同源TR1細胞的形成和擴張、TR1細胞在肝臟的富集和淋巴結引流、局部B調節細胞的形成以及對肝臟和肝近端髓樣樹突狀細胞和枯否細胞促炎能力的深度抑制有關。
Channakeshava Sokke Umeshappa, Pere Santamaria,et al. Suppression of a broad spectrum of liver autoimmune pathologies bysingle peptide-MHC-based nanomedicines. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-09893-5
https://doi.org/10.1038/s41467-019-09893-5
6. Angew：利用二維Au@MnO2納米片在單顆粒水平上監測細胞膜的囊泡形成
安徽師范大學夏云生教授團隊和南開大學肖樂輝教授團隊合作報道了由金納米顆粒(AuNPs)和MnO2納米片組成的二維UFO形材料(AMNS-SPs)，用于在單顆粒水平上直接監測細胞膜的囊泡形成。由于修飾后的MnO2納米片具有超薄的厚度(4.2 nm)和較大的直徑(230 nm)，因此在胞吞過程中，它們具有很好的靈活性，可以發生變形和折疊從而包裹AuNPs。與此同時，AuNPs的光折射率會急劇增加，致局域表面等離子體共振(LSPR)發生明顯的紅移。這種LSPR的變化也為直接監測二維納米材料與細胞膜之間的動態相互作用提供了一種方便而準確的手段。此外，被內吞的AMNS-SPs會由還原性分子的蝕刻效應而引起LSPR藍移，這也有望用于在單細胞水平上研究局部環境氧化還原狀態。
YunyunLing, Lehui Xiao, Yunsheng Xia, et al. Direct Monitoring Cell Membrane Vesiculation with 2D AuNP@MnO2 Nanosheet Supraparticles at Single-Particle Level. Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201902987
http://dx.doi.org/10.1002/anie.201902987
7. Angew：通過新型水系Zn/Al-CO2體系實現高效CO2利用
自從工業時代以來大氣中的CO2含量已經從278 ppm提高到408 ppm，這也嚴重影響了氣候變化。為了應對該危機，碳的捕捉、利用和儲存技術受到了廣泛關注。然而，到目前為止，由于CO2轉化的動力學十分緩慢因而現存技術可行性不高。在本文中，韓國蔚山國家科學技術研究所Jaephil Cho和Guntae Kim等報道了一種水溶液Zn和Al-CO2電化學體系，這種體系利用CO2持續溶解產生的酸性來發電和產氫。與堿性條件下的典型氫析出反應相比，該系統表現出0.4 V的正位移起始電位34 mV/dec的低Tafel斜率下具有十分快速的動力學特征。值得一提的是， Al-CO2體系表現出高達125 mW/cm2的最大功率密度，這是所有有關CO2利用的電化學體系中的最大值。
ChangminKim, Jaephil Cho, Guntae Kim et al. Highly Efficient CO2 Utilizationvia Novel Aqueous Zn or Al-CO2 Systems for H2 andElectricity Production. Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/ange.201904763
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.201904763?af=R
8. Angew：鋰離子電池正極材料中的氧空位的擴散與聚集
氧空位是過渡金屬氧化物材料中存在額本征缺陷，而且氧空位的存在對于過渡金屬氧化物的物理化學性質具有十分關鍵的意義。金屬氧化物常常被用作鋰離子電池正極材料，但是有關鋰離子電池領域中氧空位所扮演的角色尚不明確。在本文中，韓國蔚山國家科學技術研究所Jaephil Cho和Sang Kyu Kwak等報道了在非平衡充放電態下鋰離子電池單晶正極中氧空位的行為。他們發現氧空位和過渡金屬離子的持續遷移會造成氧空位在特定晶向上的聚集，進而造成單晶正極上微裂縫的發展。此外，了解氧空位在金屬氧化物中的存在和擴散的影響可以解釋鋰離子電池中容量衰減的大多數常規機制，并為新的電化學應用提供新的見解。
SanghanLee, Jaephil Cho, Sang Kyu Kwak et al. Oxygen Vacancy Diffusion and Condensation in Li‐ion Battery Cathode Materials. Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/ange.201904469
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.201904469?af=R
9. Angew：聚合物-合金雜化層助力穩定無枝晶鋰金屬負極
鋰枝晶導致鋰金屬電池（LMB）的不可逆容量衰減，此外，LMB的嚴格裝配環境條件被視為實際應用的挑戰。華中科技大學謝佳課題組通過簡單的化學改性策略設計并制備了具有由聚合物和合金組成的人工混合層來改善鋰金屬負極性能。該方法非常簡單，通過將鋰金屬浸入含0.1M SnCl4的四氫呋喃（THF）溶液中，在THF溶液中，Li金屬和SnCl4發生簡單的化學反應，以在鋰金屬表面上形成混合層。此外，環氧丙烷（PO）是聚合反應的促進劑，以增加聚合物含量。經處理的鋰負極在Li-Li對稱電池中表現出超過1000h的無枝晶，并且在高面負載的Li-S和Li|LiFePO4全電池中具有出色的循環性能。此外，經處理的鋰顯示出改善的濕度穩定性，其受益于聚合物的疏水性，在潮濕空氣暴露后仍保持良好的電化學性能。
Zhipeng Jiang, Jia Xie et al. Facile Generation of Polymer‐Alloy Hybrid Layer towards Dendrite‐free Lithium Metal Anode with Improved Moisture Stability. Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/ange.201905712
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.201905712?af=R
10. Angew：空心多殼結構TiO2-x用于鋰硫電池
中國科學院王丹課題組通過順序模板法（STA）設計并合成出中空多殼結構（HoMS）TiO2-x，以充當硫載體材料。三層分離殼結構的層間空隙可以有效地緩沖硫的體積膨脹，還能夠實現多硫化物的物理和化學的雙重吸附，即不僅通過物理限域捕獲多硫化物，還可以通過氧空位和殼表面上Ti3+的強結合作用化學錨定多硫化物。此外，金紅石相的高電導率和正電荷相對較少的Ti3+原子核致使電子密度更大，以及多殼結構充當橋粱，能夠協同促進電子和離子的轉移，克服硫和放電產物的絕緣性，從而顯著提高Li-S電池庫侖效率和循環穩定性。
基于三殼TiO2-x HoMS的硫正極提供903 mAh g-1的比容量，在0.5C下容量保持率為79％，并且在1000次循環后庫侖效率為97.5％。優異的電化學性能歸功于良好的空間限域和三層殼集成電導率，其結合了物理和化學吸附、短電荷傳輸路徑和力學強度的特征。
Dr. Esmail Husein M. Salhabi, Dr. Jilu Zhao,Dr. Jiangyan Wang, Prof. Mei Yang, Prof. Bao Wang, Prof. Dan Wang. Hollow Multi‐Shelled Structural TiO2?x with Multiple Spatial Confinement for Long‐Life Lithium–Sulfur Batteries. Angewandte ChemieInternational Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201903295
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201903295
