1. Nat. Commun: 高工作稳定性！钙钛矿单晶太阳能电池
近年来，钙钛矿型多晶薄膜太阳能电池的功率转换效率迅速提高，而由于其低的热稳定性以及沿大块晶界的快速离子迁移，其稳定性仍然有待提高。吉林大学 Qingfeng Dong团队基于钙钛矿单晶开发了稳定且有效的横向结构钙钛矿太阳能电池（PSCs）。
通过使用简单的表面处理优化阳极接触，开路电压和填充系数显着提高，并提高了器件效率，使其超过11％（0.05至1 Sun），明显地高于之前报道的最佳横向结构单晶PSC的5.9％（0.25 Sun）。器件显示出出色的操作稳定性，并且在1 Sun下，在最大功率点连续200 h运行后未观察到性能下降。利用叉指电极对具有可扩展架构的设备进行了研究，叉指电极显示出实现低成本和高效钙钛矿光伏设备的巨大潜力。
Efficient lateral-structure perovskite single crystal solar cells with high operational stability，Nat. Commun. 2020
https://www.nature.com/articles/s41467-019-13998-2#citeas
2. Chem: 调控多相Cu催化剂中Cu-O键的极性优化其炔烃硼氢化催化性能
对于多相催化剂，活性金属中心与配位原子间形成键合力，这一配位化学键的性质对催化剂的性能有着重要的影响。然而，多相催化剂的配位环境往往难以调控的，因而很难通过对配位环境与其活性之间的关系。化学键的性质受其极性调控，因可以通过调节多相催化剂中配位键的极性来调控其催化活性。近日，清华大学的李亚栋院士和王定胜副教授等人合作，提出了一种二元有效控制多相Cu催化剂中Cu-O键极性的方法，可以提高其在硼氢化反应中的催化活性。
他们首先通过湿法浸渍的方法在氧化铈纳米棒(CeO2)载体上构建了具有弱极性Cu-O键的单原子位点Cu催化剂。随后，他们利用密胺树脂高温热解还原氧化铈的策略，成功得到具有强极性Cu-O键的氧化铈纳米棒负载的单原子位点Cu催化剂。研究发现，经过密胺树脂热解还原处理后的催化剂中的单原子位点Cu中心的电子密度降低，氧化铈表面的配位O原子的电子密度升高。这一电子密度的改变显著增加了Cu-O键的偶极矩，即Cu-O键的极性得到了增强。而且，具有强极性Cu-O键的催化剂表现出明显高于具有弱极性Cu-O键的催化剂的催化活性。该工作提高了对化学键性质与催化性能之间的相关性的理解，为设计制备更高性能的多相催化剂提供了一种新的思路。
Jian Zhang, Ziyun Wang, Wenxing Chen, Yu Xiong, Weng-Chon Cheong, Lirong Zheng, Wensheng Yan, Lin Gu, Chen Chen,, Qing Peng, P. Hu, Dingsheng Wang, Yadong Li. Tuning Polarity of Cu-O Bond in Heterogeneous Cu Catalyst to Promote Additive-free Hydroboration of Alkynes. Chem, 2020.
DOI: 10.1016/j.chempr.2019.12.021
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2019.12.021
3. Joule综述: 应用于能源转换的ORR先进电催化剂研究进展
化石燃料的大量使用带来了环境污染、气候变化、能源短缺等一系列问题，开发利用氢能、太阳能、风能等可持续性能源迫在眉睫。质子交换膜燃料电池(PEMFCs)具有能量密度高、能量转换效率高、绿色环保和易维修、适用范围广等优点，在汽车等民用以及军用领域都具有广泛的应用前景。而且，金属-空气电池，例如锌-空气电池，作为一种高能量密度低成本的能源系统，也具有极大的应用潜力。然而，PEMFCs和金属-空气电池的发展受限于缓慢的阴极氧还原反应(ORR)动力学，其ORR催化剂的电催化性能决定着相关器件的整体性能和效率。因此，开发设计具有更高活性、更高耐久性和更低成本的电催化剂至关重要。
近日，华中科技大学的夏宝玉教授和新加坡南洋理工大学的楼雄文教授等人合作，综述了应用于能源转换的ORR先进电催化剂研究进展。他们从实际的角度出发，首先简要讨论了ORR的动力学和催化机理，然后对目前常用的四大类ORR电催化剂，即铂族金属催化剂、非铂族金属催化剂、碳基催化剂和单原子催化剂，分别介绍了各类催化剂的优缺点及性能。另外，他们还从全电池的角度提出了设计方法的重要性。最后，他们还讨论了目前ORR电催化剂所面临的挑战和未来的应用前景。
Xinlong Tian; Xue Feng Lu; Bao Yu Xia; Xiong Wen (David) Lou. Advanced Electrocatalysts for the Oxygen Reduction Reaction in Energy Conversion Technologies. Joule, 2020
DOI: 10.1016/j.joule.2019.12.014
http://doi.org/10.1016/j.joule.2019.12.014
4. JACS: 聚合物立体复合物作为纳米颗粒组装的可扩展平台
DNA介导的无机颗粒组装已被证明是制备具有一系列光学和电学性质的纳米材料的有效方法。基于此灵感，加州大学Jimmy Lawrence、Javier Read de Alaniz和Craig J. Hawker等人描述了一种通过形成聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）三螺旋来组装纳米粒子的通用方法。研究人员制备了以烯烃为末端的间规（st-）和等规（it-）PMMA聚合物，随后将其官能化以提供纳米粒子配体。
然后，在室温下混合后，具有互补的st-和it-PMMA配体的纳米粒子可以自发组装。通过多个加热和冷却循环，该过程非常坚固并且完全可逆。通过组装由不同组成的纳米颗粒（例如金和量子点）和形状（例如球和棒）组成的杂化结构，凸显了PMMA立体配合的多功能性。这些从廉价的基于PMMA的材料进行纳米粒子自组装的初步演示，展示了基于DNA纳米材料的一种有吸引力的替代方法。
Allison Abdilla, Neil D. Dolinski, et al., Polymer Stereocomplexation as a Scalable Platform for Nanoparticle Assembly. Journal of the American Chemical Society 2020.
DOI: 10.1021/jacs.9b10156
https://doi.org/10.1021/jacs.9b10156
5. Nano Lett. 具有快速离子传输通道和捕获多硫化物骨架的多级孔道C/Fe3C薄膜用作高容量的锂硫电池
锂硫电池是下一代可充电电池的有力候选者。但是由于S和 Li2S不导电的特性和多硫化物的穿梭效应严重的限制了锂硫电池的性能。为了解决上述问题，具有高导电性、可控孔道结构和表面化学性质的碳材料，比如碳纳米管，多孔碳球和石墨烯纳米片，被广泛的应用在锂硫电池领域改进性能。但是当使用这些碳基材料作为电极材料时， 不可避免的会使用Al/Cu集流体和不导电的粘结剂，这不仅会降低电极的导电性，而且会影响集流体和活性材料直接的接触，特别是高硫负载量的电极。
鉴于此，德克萨斯大学奥斯汀分校余桂华教授团队和大连理工大学贺高红教授团队合作报道了一种简便的相转化工艺批量合成了可堆叠的具有多级孔道和多硫化物的捕集网络的C/Fe3C薄膜。薄膜电极具有多级孔的骨架可以显著的提高锂离子和电子的传输，此外掺杂在骨架中的Fe3C纳米颗粒通过强化学吸附作用缓解多硫化物的溶解。进一步的，作者通过层层堆叠的方法制备了具有高硫负载量（7.1 mg cm−2）C/Fe3C薄膜电极，此电极在100次循环后仍表现出高的质量能量密度（726 mA h g−1）和超高的面能量密度（5.15 mA h cm−2）。
Li X, Zhang Y, Wang S, et al. Hierarchically Porous C/Fe3C Membranes with Fast Ion-transporting Channels and Polysulfide-trapping Networks for High-Areal-Capacity Li-S Batteries. Nano Letters, 2019.
DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b04551
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b04551
6. Angew：通过有序的纳米沉淀法得到稳定的聚合物纳米粒子，具有极高的载药量
设计纳米颗粒来传递治疗药物仍然是一个令人兴奋的概念。大量的纳米粒子(NPs)被设计成表现出理想的物理化学性质以提高传递效率。可降解高分子NPs具有良好的生物降解性和生物相容性，是一种很有发展前途的药物载体。然而，在各种聚合物纳米颗粒体系中，载药量(药物在整个载药NPs中的质量分数)通常低于10%，阻碍了其实际应用。因此，低的药物负载仍然是一个关键的挑战。
在此，昆士兰大学的Chun-Xia Zhao等人报道了一种简单而稳健的连续纳米沉淀法，从多种聚合物和药物中制备高载药量(高达58.5%)的稳定的药芯聚合物壳纳米颗粒。该技术是基于调整药物和聚合物的沉淀时间，使用包含多种有机溶剂的溶剂系统，允许药物纳米颗粒的形成，然后立即沉淀一到两个聚合物。该技术为制备高载药量、长期稳定性好、程序化释放的高分子纳米粒提供了一种新策略，为药物传递的应用提供了全新的机遇。
Yun Liu, Guangze Yang, Thejus Baby, . Tengjisi, Dong Chen, David A. Weitz, and Chun-Xia Zhao. Stable polymer nanoparticles with exceptionally high drug loading by sequential nanoprecipitation. Angew. Chem. Int. Ed.
DOI: 10.1002/anie.201913539
http://dx.doi.org/10.1002/anie.201913539
7. AM：DNA工程改造的光响应胶体晶体
胶体晶体是制备光子晶格、电子器件元件、先进催化剂、磁性存储器件等功能材料的基础。近日，西北大学Chad A. Mirkin等人提出了一种利用光敏DNA合成胶体晶体并对其进行光图案化的新方法。这些晶体是由10-30 nm金纳米粒子与偶氮苯修饰的DNA链相互连接而成。偶氮苯分子的光异构化导致base‐centered立方(bcc)和face‐centered立方(fcc)纳米颗粒的可逆组装和拆卸。此外，紫外光被用作触发器，有选择地去除厘米级胶体晶体薄膜上的纳米颗粒，使它们能够被光学修饰成预先设想的形状。
这一过程中，偶氮苯修饰连接DNA的设计至关重要，偶氮苯部分故意交错在定义互补编码的碱基之间，能够导致可调的波长依赖的熔化温度(Tm)窗口(4.5–15℃)和一个适合影响所需转换的窗口。除了偶氮苯基团的异构状态之外，颗粒的大小可以用来调节Tm窗口，使这些结构对光敏感。这种对纳米颗粒间结合的动态控制使得光敏感的胶体晶体与光催化技术相结合，从而能够将晶体DNA纳米颗粒薄膜打印成预先设计好的形状。
Jinghan Zhu, Haixin Lin, Youngeun Kim, Muwen Yang, Kacper Skakuj, Jingshan S. Du, Byeongdu Lee, George C. Schatz, Richard P. Van Duyne, Chad A. Mirkin. Light‐Responsive Colloidal Crystals Engineered with DNA. Advanced Materials. 2020
DOI: 10.1002/adma.201906600
https://doi.org/10.1002/adma.201906600
8. Chem. Mater.：生物正交AIE探针用于特异性识别和消灭细菌性病原体
在患者之间传播的多种细菌感染会在诊断和临床治疗的过程中引起并发症，对人类健康也造成了严重的威胁。新加坡国立大学刘斌教授设计了一种生物正交型荧光启动的探针TPEPA，并将其用于特异性识别和消灭细菌性病原体。该探针在水溶液中具有良好的溶解性和极低的荧光。而当TPEPA和细菌上修饰的叠氮基团发生点击反应后，它会开启自身的红外荧光发射。
并且由于细菌结构存在差异，TPEPA还可以通过对修饰有Kdo-N3的革兰氏阴性菌和修饰有DAla-N3的革兰氏阳性菌进行选择性成像来区分病原体。同时TPEPA也可以有效地产生活性氧，进而实现了将成像、识别和精准治疗等功能集成到一个系统中，具有很好的选择性抗菌效果。
Min Wu, Guobin Qi, Bin Liu. et al. Bio-Orthogonal AIEgen for Specific Discrimination and Elimination of Bacterial Pathogens via Metabolic Engineering. Chemistry of Materials. 2020
DOI: 10.1021/acs.chemmater.9b04520
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.9b04520
9. Biomaterials：小尺寸氧化钆基纳米颗粒用于高效治疗原位胶质母细胞瘤
胶质母细胞瘤是最常见的恶性肿瘤之一。虽然较小尺寸的纳米颗粒往往能够实现更好的穿透血脑屏障(BBB)的性能，但大多数报道的可靶向治疗GBM的纳米材料都大于24 nm。而为了实现对GBM进行一体化诊疗，需要在同一个纳米材料上共载治疗试剂和诊断试剂，这也会进一步增大纳米颗粒的尺寸。中国药科大学范文培、南方医科大学邱小忠教授、中科院宁波材料技术与工程研究所吴爱国研究员和美国NIH陈小元研究员合作开发了一种新型的、小于14 nm、可穿透BBB的纳米载体材料，并将其用于对GBM进行高效的一体化诊疗。
实验利用聚丙烯酸(PAA)对小尺寸氧化钆纳米颗粒进行稳定，并将还原的牛血清白蛋白对其进行修饰后构建了ES-GON-rBSA。随后实验将RGD二聚体和乳铁蛋白(LF)分别与ES-GON-rBSA进行偶联，得到了具有很好的驰豫效果的复合纳米粒子ES-GON-rBSA-LF-RGD2 (r1 = 60.8 mM-1 s-1, r2/r1 = 1.1)。在注射ES-GON-rBSA-LF-RGD2 12小时后，肿瘤T1加权的MRI最大信号增强(SNR)可达423±16.42%，其性能也远高于商业的Gd 螯合物。而由于其粒径较小和LF受体介导的胞吞作用，ES-GON-rBSA-LF-RGD2可以在体内穿透小鼠的血脑屏障。研究结果表明，ES-GON-rBSA-LF-RGD2可在原位GBM中有效积累， 进而作为一种有效的放疗增敏剂对GBM进行诊疗。
Zheyu Shen, Xiaozhong Qiu, Aiguo Wu, Xiaoyuan Chen. et al. Small-sized gadolinium oxide based nanoparticles for high-efficiency theranostics of orthotopic glioblastoma. Biomaterials. 2020
DOI: 10.1016/j.biomaterials.2020.119783
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961220300296
