10分钟看懂6篇Nature系列顶刊 20181121
纳米人 纳米人 2018-11-21

1. Nat. Mater.:仿生弹性体,充气就变形!

受限于缓慢的驱动时间,低载荷量以及受约束的运动模式,柔性机器的功能性仍然面临着极大地限制。法国巴黎第七大学Benoit Roman及其合作者报道了一种压力辅助的形变策略,可使介观结构的弹性体薄片快速、可逆地转变成各种3D形状。理论模型表明,这种3D结构可以实现编程控制。


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Siéfert E, Roman B, et al.Bio-inspired pneumatic shape-morphing elastomers[J]. Nature Materials, 2018.

DOI: 10.1038/s41563-018-0219-x

https://www.nature.com/articles/s41563-018-0219-x

https://www.nature.com/articles/s41563-018-0232-0

 

2. Nat. Mater.:金属诱导有序微孔聚合物膜用于气体分离!

天津大学Michael D. Guiver、Zhi Wang和天津工业大学Chongli Zhong等团队合作,利用金属离子(Cu2+、Zn2+)、有机配体和聚合物链,自组装得到了晶粒尺寸可控的有序微孔框架结构。通过控制晶粒尺寸,研究人员实现了框架图案的重周期性排列,形成了高达50-100 nm,宽25-50 nm的纳米圆柱体。基于这种材料的制得的膜具有优异的CO2/N2分离性能,并具有优异的水解稳定性。


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Qiao Z,Zhao S, Wang Z, et al. Metal-induced ordered microporous polymers for fabricating large-area gas separation membranes[J]. Nature Materials, 2018.

DOI: 10.1038/s41563-018-0221-3

https://www.nature.com/articles/s41563-018-0221-3

https://www.nature.com/articles/s41563-018-0235-x

 

3. Omar M. Yaghi最新Nat. Chem.:MOF固体酸催化剂新进展!

从分子层次理解固体酸催化剂的表面结构,对工业应用至关重要。加州大学伯克利分校Omar M. Yaghi团队以具有强Brønsted酸性的硫化Zr基MOF材料MOF-808-SO4为研究对象,结合谱学表征和计算方法,研究团队发现强Brønsted酸性位点来源于Zr团簇表面吸附的水分子和硫物种的特异性排列。当一个水分子吸附到一个Zr原子,水分子和硫物种形成氢键,并与相邻的Zr原子发生螯合作用,从而产生强的酸性质子;一旦水分子脱落,材料就会失去酸性。除此之外,团队还发现这种固体酸催化剂对异丁烯二聚反应具有优异的催化活性和100%的C8选择性。


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Trickett CA, Popp T M O, Yaghi O M, et al. Identification of the strong Brønsted acidsite in a metal–organic framework solid acid catalyst[J]. Nature Chemistry, 2018.

DOI: 10.1038/s41557-018-0171-z

https://www.nature.com/articles/s41557-018-0171-z

 

4. Nat. Phys.:发现银纳米颗粒可以没有等离激元量子尺寸效应!

当金属的尺寸降低到纳米尺度,就会产生新的现象,譬如LSPR。随着尺寸、形貌的变化,金属纳米材料LSPR可以在很大的光谱范围内实现精确调控。法国Matthias Hillenkamp团队以SiO2包裹的银纳米颗粒为研究对象,发现在几个原子和10 nm之间,光学吸收可以不发生尺寸效应,界面和局域环境可以实现对量子尺寸效应的操纵!


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Campos A, Hillenkamp M, et al. Plasmonic quantum sizeeffects in silver nanoparticles are dominated by interfaces and localenvironments[J]. Nature Physics, 2018.

DOI: 10.1038/s41567-018-0345-z

https://www.nature.com/articles/s41567-018-0345-z

 

5. 胡劲松Joule:气刀刮涂大面积钙钛矿太阳能电池

胡劲松团队开发出一种气刀刮涂钙钛矿前体,在没有任何反溶剂的情况下,在钙钛矿中间体薄膜中诱导成核,从而得到高度均匀的薄膜。对于0.09 cm2活性面积,全电池效率高达 20%,1.0 cm2大面积器件的最佳效率超过19%,具有高重现性。这种气刀刮涂为钙钛矿光伏器件的大规模生产提供一条有效的途经。


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Ding J, etal. Fully Air-Bladed High-Efficiency Perovskite Photovoltaics[J]. Joule, 2018.

DOI: 10.1016/j.joule.2018.10.025.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435118305166

 

6. Nat. Commun.:用Pt除Hg!

去除水环境中的剧毒物质Hg,是环保和健康领域的重要研究议题。瑞典查尔姆斯理工大学Björn Wickman.团队报道了一种利用Pt薄膜形成电化学合金的策略实现了有效去除水体中的Hg。通过施加电压,水溶液中的Hg离子在Pt正极形成问鼎的PtHg4合金,100 nm厚的Pt薄膜可以完全转化为750nm 厚的PtHg4。Hg去除量高达88 g Hg/cm3,且电极可以重复使用,并适用于高浓度或低浓度的工业应用、自然水体处理等多种场景。


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Tunsu C& Wickman B. Effective removal of mercury from aqueous streams via electrochemical alloy formation on platinum[J]. Nature Communications, 2018.

DOI: 10.1038/s41467-018-07300-z

https://www.nature.com/articles/s41467-018-07300-z

 

7. Nat. Commun.:全基因组测序用于研究结直肠癌的转移及治疗

Ishaque等人报告了利用全基因组测序来研究结直肠癌转移。实验发现65%的体细胞突变来自于一个共同的祖细胞,其中15%是肿瘤细胞,而19%是转移特异性的,这意味着转移的突变率更高。并且肿瘤特异性转移的突变会导致BRCAness的水平升高。实验证明反复突变的非编码部分包括ncRNAsRP11-594N15.3, AC010091, SNHG14, FOXP2, DACH2, TRPM3, XKR4, ANO5, CBL, CBLB,而后4个可能是主导转移和增殖细胞-/PD-L1介导的免疫抑制的原因。这一研究对肿瘤转移发展提出了新的假设,并提供了与个性化治疗相关的特异性转移事件的证据。


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Ishaque N, Abba M L, et al. Whole genome sequencing puts forward hypotheses on metastasis evolution and therapy in colorectalcancer[J]. Nature Communications, 2018.

DOI: 10.1038/s41467-018-07041-z

https://www.nature.com/articles/s41467-018-07041-z

 

8. Nano Lett.:超柔性纳米线阵列用于无标记的细胞力跟踪

活细胞会通过施加机械力与周围环境相互作用,这些机械力也对细胞功能进行调节。Paulitschke等人提出了一种自顶向下的纳米结构,即超柔性纳米线阵列生物传感器用于探测细胞力。与现有的细胞力传感体系结构不同,使得纳米线偏转的细胞会被限制在阵列内。通过将光学路径和被研究的细胞之间的分离开来可以排除由细胞诱导的折射引起的光学畸变,这种折射率可以在100纳米尺度上产生假位移。通过纳米线弹簧常数可以将未变形的纳米线位移转化为单元力。由此产生的无畸变细胞力传感器可以实现高分辨和基于光学显微镜的无标记生物传感。利用通过纳米线阵列进行迁移的盘状网细胞的验证实验也证明了这一传感器的优异性能。


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PaulitschkeP, Keber F, et al. Ultra-flexible nanowire array for label and distortion-freecellular force tracking[J]. Nano Letters, 2018.

DOI:10.1021/acs.nanolett.8b02568

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b02568

 

9. ACS Nano:有机半导体聚合物纳米颗粒用于近红外II区光声成像和干细胞示踪

光声成像和干细胞跟踪在细胞治疗的实时评估中起着重要作用。然而,传统无机PA造影剂的局限性和近红外I区(NIR-I)的狭窄激发波长严重阻碍了PA成像的进一步应用。Yin等人报道了用于PA成像和干细胞跟踪的近红外II 区(NIR-II)有机半导体聚合物(OSP)基纳米探针(OSPN+)的设计和合成。生物组织对比研究表明,OSPN+受NIR-II光激发的PA成像明显好于其受NIR-I光激发的PA成像,从而证明了OSPN+在深层组织成像中的优越性。并且OSPN+具有良好的生物相容性、适宜的尺寸优异的表面性质,这些都有利于增强细胞对OSPN+的吸收。体内研究显示,与对照组相比,OSPN+标记的人间充质干细胞(hMSCs)在皮下和脑移植后的NIR-II PA对比分别增强了40.6和21.7倍。


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Yin C, WenG H, et al. Organic Semiconducting Polymer Nanoparticles for Photoacoustic Labelling and Tracking of Stem Cells in the Second Near-Infrared Window[J]. ACSNano, 2018.

DOI:10.1021/acsnano.8b05906

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b05906

 

10. Chem. Mater.:延长一氧化氮气体释放用于治疗细菌性角膜炎

一氧化氮(NO)是控制生理功能的重要的细胞信号分子, 因此也可以将其作为一种治疗手段。但是低分子量气体分子所具有的快速扩散特性,使得如何控制其释放成为目前这一领域的主要挑战。Jeong研究了一种基于表面改性二氧化硅纳米颗粒(Si NPs)的纳米系统,该系统可以通过修饰支链聚乙烯亚胺(BPEI)来控制气体的自发性释放。BPEI不仅是NO供体的酸支架,也是供体与附近胺基分子之间相互作用的稳定剂。实验也证明了BPEI修饰的 Si NPs (BPEI-NO NPs)的可持续释放功能可以大大改善小鼠角膜炎的恢复。


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Jeong H,Park J H, et al. Prolonged release period of nitric oxide gas for treatment ofbacterial keratitis by amine-rich polymer decoration of nanoparticles[J]. Chemistry of Materials, 2018.

DOI:10.1021/acs.chemmater.8b03332

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.8b03332

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