卜显和、段维、林文斌、朱俊杰、夏兴华、黄兴溢、毕赛等成果速递丨顶刊日报20190927
纳米人 纳米人 2019-09-27
1. JACS:金属有机层作为多功能2D纳米材料增强光氧化还原催化性能

金属有机层(MOLs)作为一类新型的分子2D材料,具有巨大的催化应用潜力。近日,芝加哥大学林文斌等设计合成了一种新的多功能MOL,Hf12-Ir-Ni。作者通过自下而上法合成Hf12-Ir-Ni,并通过多种技术对Hf12-Ir-Ni进行表征,包括TEM,AFM,PXRD,TGA,NMR,ICP-MS,UV-Vis和发光光谱。

 

Hf12-Ir-Ni中的光敏性的Ir中心和催化活性的Ni中心(~0.85 nm)可实现有效的单电子转移,从而使光氧化还原反应活性提高了15倍。Hf12-Ir-Ni可以高效催化C-S,C-O和C-C交叉偶联反应,底物范围广,TON分别约为~4500,~1900和~450。


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GuangxuLan, Yangjian Quan, Wenbin Lin,* et al. Metal-Organic Layers as Multifunctional 2D Nanomaterials forEnhanced Photoredox Catalysis. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b08956

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b08956

 

2. AM综述:磁性纳米粒子在传感领域的应用研究进展

磁性纳米粒子(MNPs)在传感领域具有重要的应用价值,它也为克服低检测限和非特异性效应等挑战提供了切实可行的解决方案。新南威尔士大学Richard D. Tilley教授J. Justin Gooding教授合作,对用于传感领域的MNPs的最新相关研究进展进行了综述介绍;重点介绍了这些MNPs的结构和性能以及如何将这些MNPs集成到设备中的策略;同时也对MNPs传感器的合成进展和面临的主要挑战进行了介绍,并对这一领域未来的发展前景和方向做了说明。


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LucyGloag, Richard D. Tilley, J. Justin Gooding. et al. Advances in the Applicationof Magnetic Nanoparticles for Sensing. Advanced Materials. 2019

DOI:10.1002/adma.201904385

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201904385

 

3. AM综述:外泌体和纳米技术用于精准治疗

开发基于外泌体的靶向纳米药物递送系统是目前分子细胞生物学、药物科学和纳米工程等领域中的一个重要研究方向。外泌体是自然产生的尺寸为50 – 150 nm的囊泡,其在细胞间和细胞-组织间的通讯和跨物种通讯中发挥着重要的作用。同时,外泌体也是一类很有前途的新型药物递送载体,因为它们能够保护有效载荷不受化学和酶降解的影响,并能够逃避免疫系统的识别和随后的清除。

 

中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所朱毅敏研究员迪肯大学段维教授合作,对根据适配体设计的、基于外泌体的靶向递送系统的最新研究进展进行了综述和总结,并对这些系统的应用前景和价值进行了展望。


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PhuongH. L. Tran, Yimin Zhu, Wei Duan. et al. Exosomes and Nanoengineering: A MatchMade for Precision Therapeutics. Advanced Materials. 2019

DOI:10.1002/adma.201904040

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201904040

 

4. AM: 分子-纳米管杂化的新进展

光电子学得益于杰出的新型纳米材料,它提供了可见光和近红外范围内的发射和检测、光开关、双能级单光子发射系统等。其中,碳纳米管被设想为游戏规则的改变者。近日,格勒诺布尔大学NedjmaBendiab研究团队回顾了杂化近期在碳纳米管上的突破,并认为纳米管有望成为光学和量子光学新元件家族的先驱。

 

用分子或聚合物对碳纳米管进行功能化,不仅可以保留了环境中的纳米管特性,而且还提高了所得杂化材料的新性能。光致发光和拉曼信号在杂化体中增强,这对纳米管和分子之间的电子耦合性质提出了质疑。此外,与光腔的耦合极大地增强了单光子发射,可使其在室温下工作。纳米管混合材料的这一新亮点显示了它们推动光电技术向前发展的潜力。


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Chen, Y. Bendiab, N. et al. New Light on Molecule–Nanotube Hybrids. AM 2019.

DOI: 10.1002/adma.201902917

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201902917

 

5. AEM: 利用氮化硼纳米片夹层设计实现制备高能量密度聚合物电介质

聚合物,如聚偏二氟乙烯(PVDF),由于具有高介电系数和易于加工在高能量密度电容器领域引起了广泛的瞩目。但是,这些材料的放电能量密度受到其较差的击穿强度和电阻率的限制。上海交通大学黄兴溢教授团队与清华大学李琦教授团队合作,使用简单的逐层溶液流延工艺制备了沿面内方向排列的氮化硼纳米夹层,进而制备出了含氮化硼纳米层的PVDF复合膜。

 

得益于复合膜的结构和材料组成,复合膜可以显著抑制漏电流,从而实现高击穿强度和优异的能量密度。紧凑且连续的中间层可以大大减轻局部电场畸变并组织电树的传播。实验结果显示,相较于普通的PVDF膜,复合膜的击穿强度和能量密度为原始膜的136%和275%。这一发明为制造高能量密度和高效率聚合物电介质开辟了新的思路。


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Zhu,Y., Zhu, Y., Huang, X., Chen, J., Li, Q., He, J., & Jiang, P. (2019). HighEnergy Density Polymer Dielectrics Interlayered by Assembled Boron NitrideNanosheets. Advanced Energy Materials, 9(36), 1901826.

DOI:10.1002/aenm.201901826

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/aenm.201901826

 

6. Nano Lett.:DNA纳米装置用于增强细胞骨架活性和治疗癌症

细胞表面受体(如EGFR和整合素)及其之间的相互作用在信号转导和细胞骨架活化中起决定作用。南京大学夏兴华教授团队设计了一种DNA纳米器件(DNA- ND),它可以同时靶向细胞膜穴样内陷上的EGFR和整合素受体。当装置侧臂上的DNA发夹结构展开时,通过荧光和等离激元信号的变化可以检测到EGFR-整合素受体共激活所产生的皮牛顿力。

 

实验发现,EGFR-整合素受体的同时激活会导致细胞的信号转导增强和发生收缩,同时生物化学通路也会启动并导致细胞分裂和内吞及胞吐过程的改变,进而影响细胞的增殖和凋亡。


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MirzaMuhammad Faran Ashraf Baig, Xing-Hua Xia. et al. A DNA NanodeviceSimultaneously Activating the EGFR and Integrin for Enhancing CytoskeletalActivity and Cancer Cell Treatment. Nano Letters. 2019

DOI:10.1021/acs.nanolett.9b03325

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b03325

 

7. AFM:多功能DNA聚索烃纳米载体协同靶向治疗耐多药白血病

化疗是目前治疗癌症的主要方式之一,但它也存在着药物递送效率低下、副作用严重以及耐多药(MDR)等缺点。青岛大学毕赛教授南京大学姜立萍教授朱俊杰教授合作报道了一种带有适配体的多功能DNA聚索烃(AptDPCs)用于治疗人类MDR白血病。

 

实验结果表明,AptDPCs可将药物和反义寡核苷酸递送给靶点药物,进而协同抑制MDR肿瘤的生长,且不会产生明显的系统毒性。这一工作提出的基于AptDPCs的药物递送系统可以有效降低药物的副作用,克服MDR,进行为实现肿瘤治疗中治疗基因与化疗药物的协同但是提供了一个很有前景的新平台。


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ShaYu, Li-Ping Jiang, Sai Bi, Jun-Jie Zhu. et al. Multifunctional DNA PolycatenaneNanocarriers for Synergistic Targeted Therapy of Multidrug-Resistant HumanLeukemia. Advanced Functional Materials. 2019

DOI:10.1002/adfm.201905659

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201905659

 

8. Nano Energy: 原位拉曼光谱研究Fe掺杂增强催化剂活性的机理

过渡金属铁(Fe)掺杂氧化镍或氢氧化合物催化剂在碱性水裂解制氢中具有优异的催化活性。然而,铁掺杂对这种增强活性的影响机理尚不明确。鉴于此,乌普萨拉大学Tomas Edvinsson西北理工大学Ma Yue等合作借助电化学技术和光谱技术等表征手段,研究铁掺杂提高自支撑NiO纳米片的HER和OER反应活性的机理。

 

研究发现,铁的存在能够抑制镍的自氧化,并有效调节Ni-O键的局部环境和其形成表面相的能力。原位拉曼光谱发现,Fe掺杂后在催化过程中有活性中间体产生,在NiO纳米片中掺杂铁除了可以抑制晶粒尺寸长大,还可以促进活跃的分层中间体NixFe1-xOOH的原位形成,同时促进FeOOH层相变成含Ni4+的γ-NiOOH层。此外,通过铁掺杂,电极表面的功函数减少了90meV,表明其具有更高的费米能级。该工作为研究元素掺杂对催化剂活性的影响机理提供了一种新的思路。


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ZhenQiu, Yue Ma*, Tomas Edvinsson*. In operando Ramaninvestigation of Fe doping influence on catalytic NiO intermediates forenhanced overall water splitting. Nano Energy, 2019.

DOI:10.1016/j.nanoen.2019.104118

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104118

 

9. ACS Energy Lett.: 高效空穴传输材料提高钙钛矿太阳能电池性能

空穴传输层的膜形态是钙钛矿太阳能电池中电荷转移和界面性质的关键因素。武汉大学Qianqian LiZhen Li西南大学Linna Zhu团队合成了三种分子结构不同的基于DBC的空穴传输材料(HTM)。DBC-2具有扭曲和不对称的结构,并应用于钙钛矿太阳能电池作为HTM,其最高效率为20.02%。相应的无掺杂器件的效率为16.43%,并且具有良好的器件稳定性。


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Facile-EffectiveHole-Transporting Materials Based on Dibenzo[a,c]carbazole: The Key Role ofLinkage Position to Photovoltaic Performance of Perovskite Solar Cells,ACS Energy Lett. 2019

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.9b01539

 

10. Small:双金属协同MOF基电催化剂用作高效析氧催化剂

金属-有机框架化合物(MOF)具有孔道大小可控、比表面积高、密度低等特点,在气体吸附、分离、传感,生物医学等诸多领域表现出了巨大的应用潜能,由于其电化学催化活性较高,是一种非常具有应用潜力的电催化析氧催化剂,然而,其较低的导电性和较差的稳定性,限制了其广泛实际应用。

 

鉴于此,南开大学的卜显和教授团队将八面体Fe-MOF和片状Ni-MOF混合制备了Fe-MOFs@Ni-MOFs复合材料,在静电力作用下,片状Ni-MOF吸附在八面体Fe-MOF表面,该结构有助于促进电荷转移,并使活性位点充分暴露,在1mol/L的KOH中和10mA/cm2的电流密度下的过电位仅为275mV,远低于商业级IrO2催化剂和Fe-MOF、Ni-MOF单组分MOF材料,说明两种不同形貌结构MOF的协同作用显著提高了OER催化活性,并且循环稳定性能得到较大提升。该工作为设计制备高催化活性、高稳定性的MOF基电催化剂提供了一种新的策略。


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MingLiu, Lingjun Kong, Xuemin Wang, Jie He, and Xian-He Bu*, Engineeringbimetal synergistic electrocatalysts based on metal–organic frameworks forefficient oxygen evolution. Small, 2019.

DOI:10.1002/smll.201903410

https://doi.org/10.1002/smll.201903410

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