1. Science：量身定制的聚合物胶束刷实现表面图案功能化在材料表面构建具有精确化学特性的纳米结构至关重要，在光刻，超疏水和细胞粘附等领域备受关注。今日，上海科技大学/上海交通大学的Huibin Qiu和上交大的Ian Manners等人报道了一种用于表面功能化的平台，该平台利用可固定的表面限域的微晶晶种，通过可结晶的嵌段共聚物的晶种生长策略，在硅片上制造圆柱形胶束刷。胶束刷的密度，长度和冠状化学可以精确调节。而且，基于纳米粒子进行的生长后装饰可以应用于催化和抗菌表面改性。胶束刷也可以在二维超薄材料上生长，例如氧化石墨烯纳米片，然后进一步组装成膜，以分离水包油型乳剂和金纳米颗粒。
Tailored multifunctional micellar brushes via crystallization-driven growth from a surface，ScienceDOI: 10.1126/science.aax9075.https://science.sciencemag.org/content/366/6469/10952. Nature Biotechnology：基于汗液的可穿戴健康传感器可穿戴式汗液传感器有潜力提供有用的生物标志物的连续测量。然而，目前的传感器不能准确地检测出低浓度的分析物，缺乏多模态传感或难以大规模制造。近日，美国加州理工学院高伟团队和北京大学张海霞教授团队合作，研发出一种激光雕刻的可穿戴传感器，其可用于灵敏检测汗液中的尿酸和的酪氨酸。研究人员报告了一个完整的激光雕刻传感器同时进行汗液采样，化学传感和生命体征监测。我们证明持续检测温度，呼吸频率和低浓度的尿酸和酪氨酸，分析与疾病相关的疾病，如痛风和代谢紊乱。研究人员测试了该设备的性能，在身体训练和未训练的对象在锻炼和富含蛋白质的饮食后。研究人员也通过富含嘌呤的饮食挑战来评估它在患者和健康对照组痛风监测中的效用。痛风患者的血汗中尿酸水平高于健康人，血清中尿酸水平也呈类似趋势。Yiran Yang, Yu Song, Xiangjie Bo, et al. A laser-engraved wearable sensor for sensitive detection of uric acid and tyrosine in sweat. Nature Biotechnology, 2019.DOI: 10.1038/s41587-019-0321-xhttps://www.nature.com/articles/s41587-019-0321-x
3. Nature：白垩纪化石揭示了哺乳动物中耳进化的新模式
哺乳动物中耳的进化被认为是概括理论的一个例子，该理论认为一个物种目前的胚胎发育反映了它的进化史。来自发育生物学和古生物学的大量数据表明，哺乳动物的后硬颚骨向颅耳骨的转化曾多次发生。此外，保存完好的化石揭示了哺乳动物中耳进化的过渡阶段。但是关于中耳进化的问题仍然存在，例如，在不同的哺乳类分支中，齿后单元如何以及为什么从齿骨中完全脱离。近日，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所王海冰、王元青，美国自然历史博物馆孟津通过分析白垩纪化石，提出了一种哺乳动物中耳演化的新模式。研究人员发现在盖氏热河俊兽标本中保存的哺乳动物中耳，其完整的牙齿后元素被很好地保存并且与牙齿骨骼分离。该标本揭示了上颌下颌骨从一个独立的元素到中耳锤骨的一部分的转变，以及在柱状骨和扁平骨之间的接触受限。研究人员认为，在哺乳动物形态中，锤骨关节是二叉性的，两块骨头以邻接或连锁的方式连接，反映了齿状缝骨关节的进化分化。在该研究的系统发育分析中，在异特兽中获得的哺乳动物中耳与在单孔兽和兽中获得的中耳是独立的。这些研究结果表明，在同种异体动物中，初级和次级颌关节的共同进化是一种进化适应，从而以独特的咀嚼方式进食。
Haibing Wang, Jin Meng, Yuanqing Wang. Cretaceousfossil reveals a new pattern in mammalian middle ear evolution. Nature, 2019.DOI: 10.1038/s41586-019-1792-0https://www.nature.com/articles/s41586-019-1792-0
4.Nature Nanotechnology: 具有可调尺寸和光性能的MoS2纳米晶的衬底定向合成策略
二维过渡金属双卤代物(TMD)晶体是光电子、催化和量子器件研究的通用平台。然而，通过对其形态和维度的综合调控来调整其物理特性目前仍是一个主要的挑战。近日，约翰·霍普金斯大学的Thomas J. Kempa提出了一种气相合成方法，可以大幅度地调整TMD晶体的结构和尺寸。在经过磷化氢预处理的Si(001)表面上合成MoS2，得到高长径比的等宽纳米带，通过改变表面处理步骤中的总磷化氢用量，可以系统地控制这些纳米带的宽度在50到430纳米之间。畸变校正电子显微镜显示，纳米带主要为2H相，边缘呈锯齿状，其边缘质量可与通过自上而下法制备的石墨烯和TMD纳米带相比，甚至更好。由维度限制，一维MoS2纳米晶体的光致发光能量比二维MoS2晶体高50 meV，此外，通过对晶体宽度的综合控制，这种发射是可精确调谐的。该工作对在设计基板上定向生长晶体，制备具有规定的形态和可调光电性能的低维材料具有重要的借鉴意义。
TomojitChowdhury, Jungkil Kim, Erick C. Sadler, Chenyang Li, Seong Won Lee, KiyoungJo, Weinan Xu, David H. Gracias, Natalia V. Drichko, Deep Jariwala, Todd H.Brintlinger, Tim Mueller, Hong-Gyu Park, Thomas J. Kempa. Substrate-directedsynthesis of MoS2 nanocrystals with tunabledimensionality and optical properties. Nature Nanotechnology, 2019.DOI: 10.1038/s41565-019-0571-2https://doi.org/10.1038/s41565-019-0571-2
5. JACS：Ru单原子位点能级调控用于高效氧还原反应
为获得高效氧还原反应（ORR）可替代Pt的催化剂，需要金属活性中心既有较高的本征ORR活性，如Fe-N-C，同时又有较低的芬顿活性。由于Ru的卟啉能够牢固地与O2结合（可被碱性碳基质抵消），可通过调控其大环化合物侧链的碱性以优化ORR活性，且Ru离子在芬顿反应中与H2O2反应较弱等特点，基于Sabatier原理，通过调变Ru的能级有望获得高效的ORR催化剂。近日，来自中科院长春应化所葛君杰、邢巍研究员，加拿大滑铁卢大学陈忠伟院士，浙江大学何庆刚教授合作设计了一种单位点的Ru单原子催化剂（Ru-SSC）。该新型Ru-SCC具有较为适宜的OH*吸附自由能，显示了优异的活性、较低的芬顿活性与长效的稳定性能。通过调变Ru位点的能级，Ru-SCC单位位点上的TOF高达4.99 e- s-1，远超过Fe-SCC单位位点上的TOF（0.816 e- s-1）。此外，该催化剂显示了极低的芬顿活性，极大限制了活性氧物种的生成，促使催化剂在20000个循环后的电位损失仅为17 mV，远低于Fe-SCC上的31 mV。该催化剂在燃料电池设备上使用同样具备优异的活性与稳定性。
MeilingXiao, Liqin Gao, Ying Wang, Xian Wang, Jianbing Zhu, Zhao Jin, Changpeng Liu,Hengquan Chen, Gaoran Li, Junjie Ge*, Qinggang He*, Zhijian Wu, Zhongwei Chen*,Wei Xing*, Engineering energy level of metal center: Ru single-atom site forefficient and durable oxygen reduction catalysis, J. Am. Chem. Soc., 2019.DOI: 10.1021/jacs.9b09234https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b09234
6. JACS：CsPbBr3团簇辅助自下而上的结晶方法以实现高效稳定的窄带隙钙钛矿太阳能电池
基于窄带隙FAPbI3的钙钛矿因其宽光谱响应和高光电流输出而成为高性能钙钛矿太阳能电池（PSC）的潜力材料。然而，为了抑制自发的α-δ相变，需要将15-17％的溴化物，铯化物或甲基铵掺入FAPbI3中以得到高效的PSC，但是高的溴含量会增加带隙并缩小光谱响应区域。如果仅降低溴化物含量，则相应的PSC会发生α-δ相变，从而表现出较差的稳定性。近日，华侨大学魏展画团队报道了一种CsPbBr3团簇辅助的自下而上的结晶方法以制备低溴含量（1％〜6％），纯α相且不含MA的FAPbI3基PSC。只有几纳米大小的团簇可以充当核以促进高质量α-FAPbI3钙钛矿垂直生长。而且这些团簇可以在热退火之后被钙钛矿进一步吸收，从而改善了所制备的钙钛矿膜的相均质性。结果，所制备PSC的光响应扩展至830 nm，最高效率达21.78％。此外，所制备PSC还显示出更好的操作稳定性，在1个太阳光照射下维持1000小时后，仍保持其初始效率的82％。
LiqiangXie, Kebin Lin, Jianxun Lu, Wenjing Feng, Peiquan Song, Chuanzhong Yan, KaikaiLiu, Lina Shen, Chengbo Tian, Zhanhua Wei. Efficient and stable low-bandgapperovskite solar cells enabled by CsPbBr3-cluster assisted bottom-upcrystallization approach. JACS, 2019.https://doi.org/10.1021/jacs.9b11546
7. JACS: J-聚集体用于体内动态血管NIR-II成像
第二个近红外窗口中的光，特别是超过1500nm的光，由于组织散射、吸收和自身荧光的减少，在高分辨率活体光学生物成像中显示出增强的组织透明度。尽管已经有一些无机发光纳米颗粒被开发出来用于改善1500nm左右的生物成像，但是合成具有向这个区域吸收和发射的有机分子仍然是一个巨大的挑战。于此，复旦大学张凡教授课题组提出了两亲性菁染料FD-1080和1,2-二甲基吡啶-sn-甘油-3-磷酸胆碱自组装形成的具有1360nm吸收和1370nm发射的J-聚集体。分子动力学模拟进一步说明了自组装过程。在超过1500nm的无创性脑和后肢血管生物成像中，显示出较高的空间分辨率和高的J-聚集体信号背景比。应用J-聚集体高分辨率活体动态血管成像技术成功地对临床应用的降压药进行了疗效评价。
SunC, Li B, Zhao M, Wang S, Lei Z, Lu L, et al. J-Aggregates of Cyanine Dye forNIR-II in Vivo Dynamic Vascular Imaging beyond 1500 nm. Journal of the AmericanChemical Society. 2019.https://doi.org/10.1021/jacs.9b10043
8. Angew：分级有序多孔碳材料原子级分散FeN4高效ORR催化剂
无Pt族金属催化剂较低的中催化活性与传质性能极大限制了其在质子交换膜燃料电池（PEMFCs）领域的应用。Fe掺杂ZIF-8衍生的催化剂含有FeN4活性位，具有可媲美Pt/C催化剂较高的本征活性，但是其较多的微孔介孔限制了快速的传质性能。鉴于此，来自云南大学胡广志研究员、湖南大学王双印教授、中国科学院新疆理化技术研究所Xamxikamar Mamat合作合成了一种FeN4掺杂的有序分级孔碳材料催化剂（FeN4/HOPC）。在酸性条件下（0.5 M H2SO4），优化后的催化剂FeN4/HOPC-c-1000显示了卓越的性能，其半波电位仅为0.80 V，仅比商用Pt/C（0.80V）低20 mV。研究表明，在真实的PEMFCs中，与未经优化孔结构的FeN4/C催化剂相比，FeN4/HOPC-c-1000催化剂极大提升了电流密度与功率密度。该催化剂充分的利用了催化剂的活性位点，促进了传质性能，进而提高了氧还原性能。
MengfeiQiao, Ying Wang, Quan Wang, Guangzhi Hu*, Xamxikamar Mamat,* Shusheng Zhang,Shuangyin Wang*, Hierarchically Ordered Porous Carbon with Atomically DispersedFeN4 for Ultra‐efficient Oxygen Reduction Reaction in PEMFC, Angew Chem, 2019.DOI: 10.1002/ange.201914123https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.201914123?af=R
9. Angew：2D和3D卟啉基共价有机框架：维数对功能的影响
从功能基团出发构建特点特性的2D和3D共价有机框架（COFs）受到了广泛关注。但是，从未探讨过COFs维数对其功能的影响，这可以进一步帮助COFs设计。近日，武汉大学Cheng Wang，北京大学Junliang Sun等团队合作，通过选择设计前体和拓扑图，报道了2D和3D卟啉COF（2D-PdPor-COF和3D-PdPor-COF）的合成。通过模型建立和粉末X射线衍射结构模拟发现2D-PdPor-COF结晶为2D薄片，而3D-PdPor-COF为五重互穿的pts拓扑结构。有趣的是，与2D-PdPor-COF相比，3D-PdPor-COF具有令人感兴趣的特性，包括1）更高的CO2吸附能力；2）更好的光催化性能；3）尺寸选择性光催化。该工作表明COFs的维数对其功能影响巨大。
YiMeng, Yi Luo, Ji-Long Shi, Junliang Sun*, Cheng Wang*, et al. 2D and 3DPorphyrinic Covalent Organic Frameworks: The Influence of Dimensionality onFunctionality. Angew. Chem. Int. Ed., 2019DOI: 10.1002/anie.201913091https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201913091
10. Nano Energy：Nafion@石墨炔复合核壳结构助力高性能硫正极
近年来，高能量密度的锂硫电池得到广泛研究，制备高性能的硫正极是其实用化的关键因素之一。完整的硫正极反应过程涉及到的关键步骤包括电荷传输、物质转移和物相转化。传统的纳米碳/硫复合物中，纳米结构内部物质转移是整个过程的限速步骤，而常见的复合物外层包覆Nafion的方法，并不能有效改善这一问题。基于此，李玉良院士团队以铜纳米颗粒为模板，通过两步反应，得到了Nafion@石墨炔的复合核壳结构，Nafion与石墨炔结构紧密结合在一起。在该复合结构中，Nafion改善了纳米结构内部的物质传输行为，石墨炔则构筑了高导电网络结构，得到的硫正极表现出高稳定性和高体积能量密度特点。该研究帮助大家更为深入地理解硫正极的反应过程，并提供了一种崭新的性能优化策略。
Fan Wang, Zicheng Zuo, Liang Li etal, Graphdiyne nanostructure for high-performance lithium-sulfurbatteries, Nanoenergy,2019DOI：10.1016/j.nanoen.2019.104307https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519310146
