1. Nat. Mater.：ORR性能优于Pt的ZrN催化剂

氧还原反应（ORR）是电化学能量转换过程中涉及的最基本的反应之一，高效ORR催化剂的开发对燃料电池，金属-空气电池等的发展至关重要。铂（Pt）基材料是微电子传感器，抗癌药物，汽车催化转换器和电化学能量转换设备的重要组成部分，它也是目前燃料电池和金属-空气电池等设备中用于ORR的最常见催化剂，但Pt地球储量少，成本和易中毒性问题限制了其大规模的使用。因此，开发地球富含的高效ORR催化剂替代Pt基催化剂具有重要意义。

有鉴于此，中科院宁波材料技术与工程研究所杨明辉，爱丁堡大学J. Paul Attfield等多团队合作，采用urea-glass法制备出了一种氮化锆（ZrN）纳米颗粒催化剂，其可以替代甚至超过Pt基催化剂作为碱性环境中ORR催化剂。实验发现，合成后的ZrN纳米颗粒（NPs）具有高的ORR性能，且具有与广泛使用的Pt/C商业催化剂相当的活性。在0.1 M KOH溶液中，ZrN NPs和商用Pt/C具有相同的半波电势（E_1/2=0.80 V），经过在1000个循环后，ZrN（ΔE_1/2=-3 mV）显示出比商用Pt/C催化剂（ΔE_1/2=-3 mV）更高的稳定性。此外，在锌-空气电池中，ZrN显示出比商用Pt/C催化剂更高的功率密度和可循环性。用ZrN代替Pt可降低成本并促进电化学能源设备的使用，并且ZrN在其它催化系统也具有潜在的应用。

YaoYuan, Jiacheng Wang, J. Paul Attfield*, Minghui Yang*, et al. Zirconiumnitride catalysts surpass platinum for oxygen reduction. Nat.Mater., 2019

DOI: 10.1038/s41563-019-0535-9

https://www.nature.com/articles/s41563-019-0535-9

2. Nat. Mater.：可调的四重阱铁电范德华晶体

层状硫代/硒代磷酸盐备受关注，其作为二维和准二维电子材料，具有潜在的控制电介质作用。近日，范德堡大学Sokrates T. Pantelides，橡树岭国家实验室Petro Maksymovych，Nina Balke等将密度泛函理论计算，量子分子动力学模拟以及可变温度，-压力和-偏置压电响应力显微镜数据相组合，预测和验证了铜铟硫代磷酸盐（CuInP₂S₆）的范德华间隙会导致一种异常的铁电特性的存在—一种用于铜置换的单轴四重势阱。

理论计算得出的Cu位移势能图受应变的影响很大，这揭示了负压电系数的起源，并使CuInP₂S₆成为单轴多重阱铁电体。实验数据验证了四个极化状态的共存，并探索了温度，压力和偏置相关的压电和铁电特性，这些特性进一步得到了偏置相关的分子动力学模拟的支持。这些现象为基础研究以及在数据存储和电子学中的应用提供了新的机会。

JohnA. Brehm, Sabine M. Neumayer, Lei Tao, P Sokrates T. Pantelides*, PetroMaksymovych*, Nina Balke*, et al. Tunable quadruple-well ferroelectric van derWaals crystals. Nat. Mater., 2019

DOI: 10.1038/s41563-019-0532-z

https://www.nature.com/articles/s41563-019-0532-z

3. Nat. Nanotech.: 纳米NO载体促进肿瘤血管正常化并增强抗癌治疗

肿瘤血管异常对肿瘤的进展和治疗反应有重要影响。一氧化氮（NO）调节血管生成和维持血管稳态，因此可以被递送以使肿瘤脉管系统正常化。然而，目前缺乏具有延长的半衰期和持续释放机制的NO传递系统。于此，台湾国立清华大学陳韻晶副教授与魯才德助理教授合作报道了是一种纳米级载体NanoNO，能够使NO持续释放，从而将NO有效地传递至肝细胞癌。

低剂量NanoNO可在原发性肿瘤和转移瘤中使肿瘤血管正常化，并且提高化疗药物以及肿瘤坏死因子相关、凋亡诱导、配体治疗的递送和疗效。此外，低剂量的NanoNO将免疫抑制肿瘤微环境重编程为免疫刺激表型，从而提高了癌症疫苗免疫治疗的功效。该发现证明了纳米级NO传递能够有效地重编程肿瘤脉管系统和免疫微环境，以克服对癌症治疗的抵抗力，从而产生治疗效益。

Sung, Y., Jin, P., Chu, L. et al. Delivery of nitric oxidewith a nanocarrier promotes tumour vessel normalization and potentiatesanti-cancer therapies. Nat. Nanotechnol. (2019)

DOI: 10.1038/s41565-019-0570-3

https://doi.org/10.1038/s41565-019-0570-3

4. AM: 2D/3D异相钙钛矿用于长期稳定的发光二极管

尽管金属卤化物钙钛矿（MHP）发光二极管（LED）在电致发光效率方面显示出巨大潜力，但MHP LED的操作稳定性目前仍是其实际应用的最大瓶颈。UCLA的杨阳和Tae‐Hee Han团队使用战略性设计的表面2D/体相3D异相MHP纳米颗粒用于长期稳定的LED。

二维表面功能化的MHP不仅由于其空间和可能受限的电荷载流子而导致快速的辐射重组，还显著降低了阱密度和离子迁移。结果，与传统的纯3D或准2D同类器件（T50：<0.2小时）相比，异相MHP LED的电致发光效率和工作寿命（T50：> 200 h）有了显著改善。

Surface‐2D/Bulk‐3D Heterophased PerovskiteNanograins for Long‐Term‐StableLight‐Emitting Diodes

DOI: 10.1002/adma.201905674

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201905674

5. AM: 稳定高功率钙离子电池！

钙离子电池凭借钙元素的丰富来源和Ca²⁺/Ca电对较低的氧化还原电势被视为富有前景的新一代储能体系。但是，由于缺乏合适的电极材料以及钙离子在大多数嵌入宿主中动力学迟缓因而高比能高功率钙离子电池难以实现。在本文中，韩国首尔国立大学的Kisuk Kang等发现Ca²⁺可以在天然石墨中实现快速可逆嵌入，这可能会是高功率钙电池迈向实用化的第一步。

他们发现石墨电极嵌钙在50 mA/g的电流密度下实现97 mAh/g的可逆容量。其倍率性能也十分优异，当电流增大至2 A/g时嵌钙容量是小电流时的75%。此外，长达200周的循环过程中并未发现储钙容量的下降。实验结果表明，钙离子在石墨通道中的插层具有阶段性过程。研究人员用同步辐射原位X射线衍射、核磁共振和第一性原理计算等一系列技术阐明了“钙化”石墨的插层机理。石墨的多功能插层化学有望促进大功率钙离子电池的发展。

JoohaPark, Kisuk Kang et al, Stable and High‐Power Calcium‐Ion Batteries Enabled byCalcium Intercalation into Graphite, Advanced Materials, 2019

DOI: 10.1002/adma.201904411

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201904411?af=R

6. JACS：路易斯酸主导的风车状V8簇：用于CO₂环加成和硫化物氧化的双功能多相催化剂

众所周知，二氧化碳（CO₂）是一种丰富，无毒，廉价的原料，不仅可以用作有机合成中的C₁结构单元，而且还是造成全球变暖的主要原因。另一个严重的空气污染问题是酸雨，其是由燃料油中的硫化物燃烧造成的。为了解决这些问题人们已经投入了大量的精力，催化反应就是一个不错的选择。聚氧钒酸盐（POVs）具有高密度的路易斯酸（LA）活性位点和大量开放的甲氧基基团，是作为CO₂环加成反应和硫化物催化氧化非均相催化剂的无可争议的选择。有鉴于此，南京工业大学Yan Xu等经过合理设计和成功的分离，得到了一系列V₈簇，[（C₂N₂H₈）₄（CH₃O）₈V^IV₈O₁₂]·CH₃OH（V₈-1a），[（C₂N₂H₈）₄（CH₃O₄V^IV₄V^V₄O₁₆]·₄CH₃OH（V₈-1），[（C₃N₂H₁₀）₄（CH₃O）₄ V^IV₄V^V₄O₁₆]·₅H₂O（V₈-2），[（C₆N₂H₁₄）₄（CH₃O）₄V^IV₄V^V₄O₁₆]·₅CH₃OH·₂H₂O（V₈-3）。

在合成过程中，使用了三种不同的路易斯碱（LB），乙二胺，1,2-二氨基丙烷和1,2-环己二胺来修饰LA{V₈}团簇，以形成四个转向的风车形构型。其中，V₈-1a中的钒原子为+4价（V^IV），而V₈-1〜3中的钒原子为V^IV和V^V的混合价态。磁性研究表明，四种化合物都存在V^IV离子之间的反铁磁耦合相互作用。实验发现，V₈-1在相对温和的条件下（70℃，0.5 MPa），对CO₂的环化成反应中具有高的催化活性。此外，V₈-1对硫化物的氧化也具有出色的催化活性。

Jia-PengCao, Yun-Shan Xue, Yan Xu*, et al. LA Dominant Windmill-Shaped V₈ Clusters:A Bifunctional Heter-ogeneous Catalyst for CO₂ Cycloadditionand Oxidation of Sulfides. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b11146

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b11146

7. AFM: 胶体量子点太阳能电池的空间收集

在薄膜光伏（PV）的研究和开发中，确定主要损耗发生在有源层中的位置很重要。近日，多伦多大学Sargent研究团队提出一种确定电荷空间分布的方法，并在各种偏置条件下证明了该方法在胶体量子点(CQD)太阳能电池中的应用。实现了仅依赖于测得的光学参数和依赖于偏差的外部量子效率谱的系统计算方法。结果发现，在CQD PV器件中，由于该界面处的不良能带对准，硫醇处理的空穴传输层附近的区域集电极效率较低。

有源层在短路条件下并未完全耗尽，这说明了这些CQD太阳能电池的有限短路电流。耗尽区之外的高收集效率与数百纳米量级的扩散长度一致。该方法提供了一种定量工具，用于研究CQD太阳能电池的工作原理和损耗的物理根源，并且可以用在基于钙钛矿，有机物，CQD和这些材料的组合的薄膜太阳能电池器件体系结构中。

Spatial Collection inColloidal Quantum Dot Solar Cells. AFM 2019.

DOI: 10.1002/adfm.201908200

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201908200

8. AFM：透明，结实且隔热的透明木材以实现节能窗户

在美国，用于调节建筑物温度的能源占一次能源消耗的14％。在寒冷的天气中，这种能源的四分之一是通过效率低下的玻璃窗泄漏的。透明复合材料作为窗户材料具有很大潜力，并具有更高的能源效率。作为有前途的材料，透明木材在热和光管理方面都表现出了理想的性能。

近日，马里兰大学帕克分校胡良兵团队报道了一种透明木材并针对具有以下属性的节能窗材料进行了优化：1）与玻璃相当的高透光率（≈91％）；2）高清晰度，低雾度（约15％）；3）高韧性（3.03 MJ m^-3），比标准玻璃（0.003 MJ m^-3）高3个数量级）; 4）低导热率（0.19 W m^-1K^-1），比玻璃低5倍以上。此外，由于透明木材与行业采用的旋转切割方法兼容，因此是一种可持续发展的材料，具有低碳排放和结垢能力。当前工作中展示的可伸缩，高清晰度，透明的木材可以潜在地用作节能和可持续的窗户，从而带来显著的环境和经济效益。

RuiyuMi, Tian Li, Daniel Dalgo, Chaoji Chen, Yudi Kuang, Shuaiming He, Xinpeng Zhao,Weiqi Xie, Wentao Gan, Junyong Zhu, Jelena Srebric, Ronggui Yang, Liangbing Hu.A Clear, Strong, and Thermally Insulated Transparent Wood for Energy EfficientWindows. Adv. Funct. Mater., 2019.

DOI：10.1002/adfm.201907511

https://doi.org/10.1002/adfm.201907511

9. Small：新型纸基纳米生物传感器的构建及其用于生物标志物的灵敏检测

近日，美国国立卫生研究院陈小元研究团队联合南昌大学熊勇华研究团队在纸基纳米生物传感器上开发了一种智能超分子自组装介导的信号放大策略，实现了对生物标志物的灵敏和定制化检测。其中，设计了β-环糊精包裹的金纳米颗粒（Au NPs）与1-金刚烷乙酸或四(4-羧基苯基)卟啉之间的主客体识别，并将其应用于试纸测试区域Au NPs的逐层自组装。

因此，放大的平台具有很高的灵敏度，其检测极限在亚阿克水平(每个条带约几十个分子)，且可检测浓度动态范围超过七个数量级。此敏感平台的适用性和普适性在临床上具有重要意义的范围内均得到了证明，可用于测定加标血清和临床样品中的癌胚抗原和HIV-1衣壳p24抗原。通过循环孵化介导的可控自组装，则进一步验证了其针对临床医生需求所定制的生物标志物检测能力。总而言之，超分子自组装扩增方法适合作为一种通用的定点诊断工具，将其作为一种平台技术可用于多种不同目标分析物的灵敏分析。

XiaolinHuang , Yaofeng Zhou, Lu Ding, et al. Supramolecular Recognition‐Mediated Layer‐by‐Layer Self‐AssembledGold Nanoparticles for Customized Sensitivity in Paper‐BasedStrip Nanobiosensors. Small, 2019.

https://doi.org/10.1002/smll.201903861