纳米人-纳米人|前沿科技顶刊日报 20180928

纳米人|前沿科技顶刊日报 20180928

纳米人纳米人 2018-09-28

1. 金荣超/祝艳Nat. Commun.：将纳米颗粒自组装玩到原子级别

从原子级别来研究纳米颗粒的自组装行为是一个很有挑战的课题。有鉴于此，金荣超教授以及祝艳教授以原子级精确的Au₂₁纳米颗粒为模型，成功在其表面进行改造，构筑双苯环的受体空腔，随后通过与不同抗衡离子的相互作用，进行了纳米颗粒自组装行为的研究。

Li Q, ZhuY, Jin R, et al. Modulating thehierarchical fibrous assembly of Au nanoparticles with atomic precision[J]. Nature Communications, 2018.

DOI: 10.1038/s41467-018-06395-8

https://www.nature.com/articles/s41467-018-06395-8

2. JACS：用于活细胞超分辨成像的远红外光激活的材料

Zhang等人报道了由光诱导硼二吡咯烷（BODIPY）染色质团产生的的杂环分离来激活产生远红光荧光。该光谱区域的高亮度和没有自发荧光的特使其能够在活细胞的细胞器内的单分子水平上被检测出来。实验表明这些可激活的荧光团在溶酶体隔间中进行固定，具有良好定位精度的标记细胞器的的能力和可视化效果。因此，通过将光化学、光物理和结构特性结合到荧光团中可以使活细胞的视觉化具有空间分辨率，而传统的荧光成像是无法实现的。

Zhang Y,Song K H, et al. Far-Red Photoactivatable BODIPYs for the Super-Resolution Imaging of Live Cells[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018.

DOI:10.1021/jacs.8b09099

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b09099

3. 柏林洪堡大学Angew.：人工聚合多肽合成蛋白类似物

Horsch报道了一种利用酶诱聚合多肽来合成粘蛋白类似物的新策略。肽的聚合依赖于酪氨酸酶的氧化作用，它能迅速形成半胱氨酸，并从半胱氨酸残基中释放出游离的硫醇，从而将单聚体连接起来进而产生粘接聚合物。由此产生的人造的蛋白质类似物对不同的表面都有很强的吸附力，甚至可以抵抗高盐度的环境，而其附着力的均值比构成胶合界面的贻贝蛋白还要高。

Horsch J, Wilke P, et al. Polymerizing like themussels do: From artificial mussel foot proteins toward resistant glues[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI: 10.1002/anie.201809587

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201809587

4. 特拉华大学JACS：沸石内嵌Pt纳米颗粒用于串联催化

特拉华大学Bingjun Xu教授课题组借助阳离子聚合物辅助合成法成功在HZSM-5中内嵌Pt纳米颗粒。该催化剂用于糠醛缩合和糠醛及丙酮加氢反应中具有优越的选择性，C₈综合产物的产率可以达到87%以上。高选择性主要得益于高度分散的Pt位点和酸位点，减弱了呋喃与催化剂接触的机会，同时增强了糠醛缩合活性。

Cho H J, Kim D, Xu B, etal. Zeolite Encapsulated Pt Nanoparticles for Tandem Catalysis[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018.

DOI: 10.1021/jacs.8b09568

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.8b09568

5. 楼雄文Angew.：用于光电化学水氧化的微哑铃型异质结Fe₂O₃-TiO₂的构建

通过组合具有不同带隙结构的半导体材料合成异质结光催化剂已成为提高PEC电池效率的重要途径。楼雄文课题组开发了一种用于制造Fe₂O₃-TiO₂微型哑铃（MDB）的空间选择性合成策略。首先通过水热法以PVP作为表面活性剂合成Fe基金属有机化合物（FeMOC）微米棒，然后通过溶液反应在FeMOC微米棒的两端生长具有可调大小的无定形TiO₂纳米球，以产生Fe₂O₃-TiO₂微型哑铃，退火后该材料表现出优异的PEC水氧化性能。与传统的制造光催化剂方法相比，该合成策略具有良好的控制配置和先进的催化性能，为光电极材料的设计开辟了新的途径。

Zhang P,Yu L and Lou D, et al. Construction of Heterostructured Fe₂O₃‐TiO₂Microdumbbells for Photoelectro chemical Water Oxidation[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI:10.1002/anie.201808104

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201808104

6. 牛津大学&托莱多大学AM：廉价高效的空穴传输材料！

牛津大学联合托莱多大学通过一步合成方法获得的一组新的基于苯胺的烯胺空穴传输材料。在不使用过渡金属催化剂的情况下，从非常常见且廉价的苯胺前体获得。这种材料成本降低至spiro-OMeTAD的1/5。烯胺V1091空穴传输材料钙钛矿太阳能电池展现出超过20％的效率。基于V1091的未密封电池在相对湿度为45％，效率稳定超过800小时。而spiro-OMeTAD制造的电池效率下降到其原始效率的42％。

VaitukaityteD, et al. Efficient and Stable Perovskite Solar Cells Using Low-Cost Aniline-Based Enamine Hole-Transporting Materials[J]. Advanced Materials,2018.

DOI: 10.1002/adma.201803735

https://doi.org/10.1002/adma.201803735

7. AM：具有超灵敏和高选择性化学检测的水凝胶干涉仪

通过简单的设计和低成本的制造开发具有小规模和快速响应的超灵敏化学传感器是具有挑战性的。Ximin He课题组报道了基于水凝胶干涉仪的简单且通用的传感器，通过强分析物结合、大量配体诱导的水凝胶中独特的局部浓缩效应（10⁹倍）和光学干涉的信号放大效应，使其具有检测（生物）化学分子飞摩尔级的灵敏度。所选配体与目标分析物之间的特定化学反应为传感器提供了高选择性。凝胶的性质使该传感器的规模可缩小到微米尺寸、可拉伸并与各种基材兼容，显示出高感应的稳定性。

Sun M, BaiR, Yang X, et al. Hydrogel Interferometry for Ultrasensitive and Highly Selective Chemical Detection[J]. Advanced Materials, 2018.

DOI:10.1002/adma.201804916

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201804916

8. 殷亚东ACS Nano：FeO@SiO₂结构中FeO粒子的迁移

殷亚东课题组合成了一种FeO@SiO₂核壳结构纳米颗粒，其中，SiO₂壳作为氧化还原缓冲层。研究表明，高温下通过调控氧气引发FeO的迁移，FeO纳米粒子可以从内部迁移到外部SiO₂壳的表面。在处理过程中，FeO粒子被吸收后析出到SiO₂壳，最后分解成硅酸铁（Fe₂SiO₄）。研究人员还发现，调控氧化铁核相对尺寸和SiO₂壳可以改变FeO-SiO₂复合结构的形状。

Wang D, et al. Migration ofIron Oxide Nanoparticle through a Silica Shell by the Redox-Buffering Effect[J]. ACS Nano, 2018.

DOI: 10.1021/acsnano.8b04520

https://doi.org/10.1021/acsnano.8b04520

9. 陈美婉＆刘庄Nano Lett.：H₂O₂和CAT改善肿瘤乏氧来增强放射免疫治疗

随着癌症免疫疗法的蓬勃发展，它们与包括放射疗法在内的其他现有癌症治疗技术的结合使用越来越普遍。然而，乏氧仍然是免疫抑制的几个原因之一。Song等人开发了将外源性H₂O₂注入肿瘤并将其分解来减轻肿瘤的乏氧的策略。实验将H₂O₂和过氧化氢酶分别装入脂质体，静脉注射CAT@脂质体后再注射H₂O₂@脂质体，这样持续性释放的H₂O₂可以通过CAT@脂质体作用而分解，从而对肿瘤的乏氧进行改善。实验在小鼠肿瘤模型中可以观察到CAT@脂质体+ H₂O₂@脂质体联合治疗提供了显著增强的治疗效果，在更具临床意义的患者衍生的异种移植肿瘤模型中同样也效果显著。缓解肿瘤的乏氧利于对抗肿瘤的免疫效果来进一步增强细胞毒性T淋巴细胞相关抗原（CTLA4）阻断的联合放射免疫疗法。这一研究为通过连续输送过氧化氢酶和外源性H₂O₂来改善肿瘤的氧环境提出了新的思路。

Song X J,Xu J, et al. Self-supplied tumor oxygenation through separated liposomaldelivery of H₂O₂ and catalase for enhanced radio-immunotherapy of cancer[J]. Nano Letters, 2018.

DOI:10.1021/acs.nanolett.8b02720

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b02720

10. Energy Storage Materials：锂硫电池新型聚合物粘结剂

锂硫电池凭借高能量密度和低成本的优势成为了新一代高比能储能技术的有力竞争者。然而，可溶的多硫化锂中间体和不溶的充放电产物之间不可逆、不稳定的相转变过程严重影响了锂硫电池的能量密度和循环寿命。Yusheng Yang 等制备了一种梳状的具有离子电导的有机-多硫化物聚合物（PSPEG）粘结剂来解决相转变的问题。他们发现PSPEG中的有机-多硫化物化学键能够与团聚的S/Li₂S发生反应来改善其电沉积状态。粘结剂独特的梳状结构赋予了其良好的吸附能力以及与活性物质较好的相容性。采用PSPEG粘结剂的硫电极与采用传统LA132粘结剂的硫电极相比，其循环性能和倍率性能都得到了改善。更重要的是，在PSPEG含量只有1%的情况下，对应得的硫电极同样可以在循环超过500周后保持容量稳定。总之，该工作为解决锂硫电池中不稳定的相转变提供了新的策略。

Zeng F, Li N, et al. Improve the Electrodeposition of Sulfur and Lithium Sulfide in Li-S Batteries with a Comb-like Ion-Conductive Organo-polysulfide Polymer Binder[J]. Energy Storage Materials, 2018.

DOI: 10.1016/j.ensm.2018.09.018

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829718307323?dgcid=rss_sd_all

11. Energy Storage Materials：多核蛋黄-蛋壳式介孔双层碳包覆的硅纳米颗粒用作锂离子电池负极材料

科研工作者们采用了多种手段来抑制锂离子电池中硅基材料的体积膨胀效应。在本文中，新疆理化所的湖广志研究员团队通过溶胶凝胶法与MOF自模板法设计合成了新型的Co/N共掺杂双碳包覆的Si/C/MOF多核蛋黄-蛋壳式介孔材料。形貌和结构的表征结果表明，这种复合材料由嵌入MOF衍生碳骨架的多酚醛树脂基碳包覆纳米硅颗粒组成。复合材料表现出杰出的储锂性能，在0.5A/g的电流密度下循环100周后其可逆容量高达1107 mAh/g，在1 A/g的电流密度下其容量（852 mAh/g）可保持稳定超过300周。良好的电化学性能归因于复合材料特有的多核蛋黄-蛋壳式结构和Co/N共掺杂带来的良好的电子电导性和循环稳定性。此外，多核式核壳结构可以作为电解液屏障层有利于稳定SEI膜的形成。材料内部的空间能够有效缓解脱嵌锂过程中纳米硅颗粒的体积膨胀。

Liu N, Liu J, et al. Multi-core yolk-shell like mesoporous double carbon-coated silicon nanoparticles as anode materials for lithium-ion batteries[J]. Energy Storage Materials, 2018.

DOI: 10.1016/j.ensm.2018.09.019

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829718305427?dgcid=rss_sd_all

12. JMCA：金属锂负极枝晶生长与SEI膜相互作用的机理研究

固态电解质中间相（SEI膜）的稳定性和均质性对于理解锂金属电极循环衰减和安全问题背后的根源十分关键。Partha 等探讨了在电沉积过程中锂金属电极与SEI之间的相互关系。他们的研究发现锂枝晶的生长可以划分为两种截然不同的机理：（1）在负极-SEI膜界面处堆积的Li⁺在高反应速率或低温下的消耗应该归因与缓慢的传质步骤；（2）在低电流密度下存在着随空间变化的反应动力学。后续的机理稳定性分析发现不均匀的电沉积过程会产生较大的内部压力，这将会导致现有SEI膜的破裂和后沉积的金属锂的暴露。此外，他们还通过无量纲分析揭示了内部应力诱导的电化学Biot因子的失效机制以及锂金属异质沉积的影响因素。