1. Science：扩散系统中的反奇偶时间对称性
与奇偶时间对称相关的各种概念，包括反奇偶校验时间对称，已经在波动物理学中得到广泛应用。波动系统从根本上由Hermitian operators描述，而它们的不寻常属性是通过并入增益和损失引入的。近日新加坡国立大学Cheng-Wei Qiu，华中科技大学Xue-Feng Zhu以及斯坦福大学Shanhui Fan提出，相关的物理学不必局限于波动力学，可考虑用扩散动力学描述。研究人员研究了两种反转介质中的传热，并表明该系统具有反奇偶时间对称性。在背景载体机械运动存在的情况下，自发对称性破坏还是导致了从稳定温度场到变化温度场的相变。该研究结果扩展了波动物理学之外的奇偶时间对称概念，并可能提供操纵热量和质量传输的机会。
Li，Y. Peng, Y.-G. Han, l. Qiu, C.-W. Zhu, X.-F. Fan, S. et al. Anti–parity-time symmetry in diffusive systems. Science, 2019.
DOI: 10.1126/science.aaw6259
https://science.sciencemag.org/content/sci/364/6436/170.full
2. Science：揭示石墨烯中电子-声子的不稳定性
理解和控制非平衡电子现象是科学和工程领域的一项突出挑战。近日，哈佛大学Mikhail D. Lukin教授研究团队通过电驱动超净石墨烯器件失去平衡，观察到不稳定性表现为显着增强的电流波动和在微波频率下抑制的电导率。研究人员使用纳米级磁场传感器的非平衡电流波动的空间映射揭示了波动沿载流子方向呈指数增长。包括对密度和温度的依赖，一致地解释了超音速漂移速度下电子 - 声子 Cerenkov不稳定性的出现。这些研究结果为可调谐太赫兹发生和基于二维材料的有源声子器件提供了机会。
Andersen,T. Dwyer, B. Yamagishi-S. Lukin, M. D. et al. Electron-phononinstability in graphene revealed by global and local noise probes. Science,2019.
DOI:10.1126/science.aaw2104
https://science.sciencemag.org/content/364/6436/154
3. 鲍哲南Nature Mater.：多尺度有序排列的高拉伸聚合物半导体薄膜
可拉伸半导体聚合物已经被广泛应用于类似皮肤的可穿戴电子设备上，但是如果想获得更优异的性质必须改善其电学性能。有鉴于此，美国斯坦福大学鲍哲南教授团队报道了一种新方法成功实现了可伸缩半导体中共轭聚合物的多尺度有序排列，从而大大提高其载流子迁移率。研究表明，在受限的纳米尺度空间内可以使链构象有序排列并促进短程有序的π-π堆积，大幅降低电荷载体运输的能量屏障，使得可拉伸的共轭聚合物薄膜的流动性提高了三倍，并在高达100%的应变下保持不变。
Jie Xu, Hung-Chin Wu, Chenxin Zhu, AnatolEhrlich, Leo Shaw, Mark Nikolka, Sihong Wang, Francisco Molina-Lopez, XiaodanGu, Shaochuan Luo, Dongshan Zhou, Yun-Hi Kim, Ging-Ji Nathan Wang, Kevin Gu,Vivian Rachel Feig, Shucheng Chen, Yeongin Kim, Toru Katsumata, Yu-Qing Zheng,He Yan, Jong Won Chung, Jeffrey Lopez, Boris Murmann & Zhenan Bao.Multi-scale ordering in highly stretchable polymer semiconducting films. Nature Materials, 2019.
DOI: 10.1038/s41563-019-0340-5
https://www.nature.com/articles/s41563-019-0340-5
4. Science Advances：4 K 深低温超弹性三维石墨烯材料
具有较大可逆形变功能的弹性材料在各种工程应用中具有广泛需求。然而，当温度显著降低时，材料延展性或弹性通常会受到损害。到目前为止，还没有材料能够实现在外太空等深低温下具有高弹性。近日，南开大学陈永胜团队报道了一种三维交联的石墨烯材料，在4 K的深低温到1273K的高温温度区间材料超弹性行为几乎不变。在4K超低温条件下，具有与室温相同的力学性能：几乎完全可逆的超弹性行为（高达90％的应变），杨氏模量不变，泊松比接近零，循环稳定性好。原位实验和模拟结果表明，这种超弹性得益于独特结构的协同结果：单个石墨烯片层的本征弹性和片层之间的共价连接。
Kai Zhao*, Tengfei Zhang*, Pulickel M. Ajayan† and Yongsheng Chen†et al. Super-elasticity of three-dimensionally cross-linked graphene materialsall the way to deep cryogenic temperatures. Science Advances, 2019.
DOI: 10.1126/sciadv.aav2589
https://advances.sciencemag.org/content/5/4/eaav2589
5. JACS：富锂岩盐氧化物中d0阳离子对O-O键的稳定作用成为电压滞后的起因
具有岩盐结构的富锂多元氧化物作为锂离子电池中正极材料具有重要意义。最近，已经建立了在富Li岩盐中使用氧阴离子作为氧化还原中心以增强容量的范例。为了增加锂含量并从氧衍生状态获取电子，这些材料通常需要处于高氧化态的过渡金属，这可以使用d0阳离子非常容易地实现。然而，具有高价d0阳离子如Nb5+和Mo6+的富Li岩盐氧化物在充电和放电之间显示出极大的高电压滞后，其起源尚未被研究。
利物浦大学MatthewJ. Rosseinsky课题组研究了一系列富锂化合物Li4+xNi1-xWO6（0≤x≤0.25），开发了两种新的，具有不同阳离子有序结构的岩盐变体，研究了其中Ni和O在锂化/脱锂过程中对电荷补偿的作用。Li4.15Ni0.85WO6（x=0.15）具有200 mAh/g的大可逆容量，无需通过Ni3+/Ni4+氧化还原对，这意味着超过2/3的容量是由于阴离子氧化还原来提供的。氧化还原失活的5d0 W6+阳离子的存在，提供了与阴离子氧化还原相关的电压滞后(>2 V)。研究者通过实验证明形成强稳定的局部O-O单键造成放电时能量损失。该项研究表明高价d0阳离子将局部阴离子-阴离子键合与阴离子氧化还原能力相关联。
Zoe N Taylor, Arnaud J Perez, José A Coca-Clemente, Filipe Braga, Nicholas E. Drewett, Michael JPitcher, William J Thomas, Matthew S Dyer, Christopher Collins, Marco Zanella,Timothy Johnson, Sarah Day, Chiu Tang, Vinod R Dhanak, John B Claridge,Laurence J. Hardwick, Matthew J. Rosseinsky. Stabilization of O-O bonds by d0cations in Li4+xNi1-xWO6 (0 ≤ x ≤ 0.25) rocksalt oxides as the origin oflarge voltage hysteresis. Journal of the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.8b13633
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b13633
6. 马普所Angew：碳边缘位点结构与OER活性之间的关系
碳材料丰富的表面化学信息和边缘结构在催化领域引起了极大的兴趣。对于OER，碳材料边缘效应因其边缘构象的复杂性及碳腐蚀与碳催化之间的矛盾而很少被详细研究。近日，马克斯·普朗克化学能转换研究所SaskiaHeumann团队采用不同构象（Z字形和椅式）的多环芳烃(PAHs)为模型分子，探究了普通碳活性边缘位点在OER的确切作用。实验发现，Z字形构象的PAHs具有更高的OER活性和稳定性，在0.1 M KOH中，TOF值达0.276s-1。进一步研究发现，酚氧物种的形成对加速OER至关重要；*OOH脱氧生成O2可能是反应的决速步。
Yangming Lin, Saskia Heumann,* et al. Oxygen Evolution Reaction at Carbon Edge Sites: Activity Evolutionand Structure-Function Relationships Clarified by Polycyclic Aromatic Hydrocarbons. Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201902884
https://doi.org/10.1002/anie.201902884
7. Angew：含B-Al π键化合物还原CO2
元素周期表第13族元素形成异核双原子多重键还未见报道。近日，维尔茨堡大学Holger Braunschweig团队报道了一种合成[(CAAC)PhB=AlCp3t]的方法，该化合物B和Al之间存在π键，首次报道了第13族元素异核双原子成键现象。实验发现，该化合物B-Al键高度极化，能通过一个不寻常的复分解反应，与CO2迅速反应生成B-CO化合物。该工作为合成第13族元素异核双原子化合物及其性质的探索开辟了道路。
Alexander Hofmann, Holger Braunschweig,* etal. Heterodiatomic Multiple Bondingin Group 13: A Complex with a B-Al π Bond Reduces CO2. Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201902655
https://doi.org/10.1002/anie.201902655
8. ACS Nano：过氧化氢酶结合透明质酸作为增强光动力治疗实体肿瘤的纳米载体
光动力疗法(PDT)具有侵袭性小、全身毒性低等优点。而传统的PDT药物存在有诸多问题，包括内源性氧供应不足和在肿瘤部位的积累效果差等等。新加坡南洋理工大学赵彦利团队制备了一种基于过氧化氢酶包封透明质酸的纳米粒子，并负载了金刚烷修饰的光敏剂以实现增强的PDT治疗实体肿瘤。
实验以Ce6作为光敏剂，用金刚烷对其进行改性得到aCe6。最终得到的纳米系统HA-CAT@aCe6可以靶向肿瘤细胞上过表达的CD44受体，并将内源性过氧化氢(H2O2)转化为氧气缓解肿瘤乏氧，提高光照射下PDT的疗效。实验结果表明HA-CAT@aCe6在黑暗中的细胞毒性最小，而在正常氧水平和660 nm光照下的细胞毒性较高。并且由于HA-CAT@aCe6具有缓解乏氧的能力，其在乏氧条件下也表现出较高的细胞毒性。体内实验结果则表明HA-CAT@aCe6在MDA-MB-231在荷瘤裸鼠体内会选择性地在肿瘤积累，进而在光照射下显著地抑制肿瘤。
Phua,S.Z.F., Zhao, Y.L. et al. Catalase Integrated Hyaluronic Acid as Nanocarriers for Enhanced Photodynamic Therapy in Solid Tumor. ACS Nano,2019.
DOI:10.1021/acsnano.9b01087
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.9b01087
9. Nano Lett.：仿生外泌体驱动的纳米颗粒用于对肺转移的原位乳腺癌进行特异性化疗
乳腺癌具有明显的转移特征，包括向局部的淋巴结和远处器官进行转移，这也是造成乳腺癌患者高死亡率的主要原因。中国药科大学葛亮团队、康奈尔大学马明林团队和中山大学吴钧团队通过纳米沉淀法制备了月桂酸盐功能化的铂(IV)前药(Pt(lau))、人血清白蛋白(HSA)和卵磷脂组成的对接纳米粒(NPs)。
已有报道表明，巨噬细胞会优先被乳腺癌募集，因此实验利用小鼠RAW264.7细胞自发分泌的外泌体Rex来封装NPs，得到一种高性能的递送系统NPs/Rex，其具有很好的物理化学特性、增强的胶体稳定性和对氧化还原响应的释放特性。细胞动力学研究表明，NPs/Rex可以通过多种内化途径来避免被双层生物膜的截留，进而在胞质中发生生物还原后成功地使核酸发生铂化。在体内应用中，Rex可以使得NPs血液循环时间延长、靶向肿瘤并增强其生物相容性，进而可以对脂肪垫原位肿瘤和肺转移结节中的乳腺癌细胞进行有效的铂(Pt)化疗。
Xiong,F., Ling, X., Ge, L., Ma, M.L. et al. Pursuing Specific Chemotherapy of Orthotopic Breast Cancer with Lung Metastasis from Docking Nanoparticles Drivenby Bioinspired Exosomes. Nano Letters, 2019.
DOI:10.1021/acs.nanolett.9b00824
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.nanolett.9b00824
10. Nano Lett.：锰作为光氧化的催化介质可以克服pH对纳米酶的限制
纳米酶所面对的一个重大挑战是其在生理pH值下的低活性。四川大学吴鹏团队和滑铁卢大学刘珏文教授团队合作发现Mn(II)可以提高碳点(C-dots)在中性pH下的光催化作用。C-dots在光辐照下会产生单线态氧，并将Mn(II)氧化为Mn(III)。而原位生成的Mn(III)则可以作为一种类似于电化学中增强电子转移的介质，且其他的二价金属离子都没有这样的效应。而后，EDTA可以通过稳定高活性的Mn(III)来进一步增强酶的活性，使得其在10秒内可以氧化3,3,5,5 -四甲基联苯胺(TMB)并产生明显的蓝色。这一研究结果使得今后可以在中性pH条件下开发更多的纳米酶用于生物分析和生物医学应用，也为克服纳米酶催化过程中的pH限制提供了新的思路。
Zhang,J.Y., Wu, P., Liu, J.W. et al. Manganese as a Catalytic Mediator for Photo-oxidationand Breaking the pH Limitation of Nanozymes. Nano Letters, 2019.
DOI:10.1021/acs.nanolett.9b00725
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.nanolett.9b00725
11. Nano Lett.：倒置20.6%！聚合物优化PCBM电子传输层
富勒烯衍生物，例如PCBM，被广泛用作倒置钙钛矿太阳能电池（PSC）中的电子传输层（ETL）。由于其低的电子迁移率，实现高质量成膜的复杂性以及钙钛矿/PCBM界面处的严重非辐射复合导致倒置PSC相比于正置PSC效率较低。近日，宾夕法尼亚州立大学Shashank Priya和大连化物所、陕师大Shengzhong (Frank) Liu团队提出了一种克服这些挑战的有效策略，即将共轭的n型聚合物材料与PCBM混合在一起，形成具有高电子迁移率和合适能级（HBM）连续膜。
研究发现HBM薄膜完全覆盖钙钛矿表面以增强电子提取。由于相对介电常数大，HBM的临界电子捕获半径从PCB的14.89nm减小到12.52 nm，导致钙钛矿/HBM界面处的非辐射复合减少。基于HBM ETL的倒置PSC的效率超过20.6％，填充因子高达0.82。此外，由于HBM ETL的高疏水性，器件的稳定性得到很大改善。在45天后的环境空气条件下，基于HBM显示的倒置PSC的效率保持为初始值的80％，显著高于对照组（48%）。该工作将进一步推进高效稳定的倒置PSC的发展。
Yang,D. Priya, S. Liu, S. et al. Stable Efficiency Exceeding 20.6% forInverted Perovskite Solar Cells through Polymer-Optimized PCBMElectron-Transport Layers. Nano Letters, 2019.
DOI:10.1021/acs.nanolett.9b00936
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.nanolett.9b00936
12. AEM：15.05％！反向分级2D钙钛矿太阳能电池
二维钙钛矿（RPPs）已成为一种有前景的太阳能电池材料。近日，大连理工Jijun Zhao研究团队提出了一种以环己烷甲胺（CMA）作为间隔阳离子的新型RPP。与先前报道的RPP不同，(CMA)2(MA)n-1PbnI3n+1（MA为CH3NH3+，n= 1,2,3 ......）的沉积膜表现出具有反向梯度量子阱（QW）分布的多个相；小n值（n = 2）RPP位于表面，大n（n≥10）RPP位于底部。
这有三个优点：（a）外部的小n RPP可以作为防潮的稳定的屏障，保护脆弱的大n RPP晶格免受水分子的攻击。（b）它在不同相之间形成II型带对准，这有利于自驱动电荷传输。（c）分级QW的结构扩大了光子收集的范围。归因于这些特性，（CMA）2（MA）8Pb9I28太阳能电池效率高达15.05％， 具有1.10 V的高开路电压。此外，该器件显示出长期稳定性，在相对湿度为40-70％的环境条件下暴露4600小时后仍保持约95％的初始效率。
Wei,Y. Zhao, J. et al. Reverse-Graded 2D Ruddlesden–Popper Perovskites for Efficient Air-Stable Solar Cells. Advanced Energy Materials, 2019.
DOI:10.1002/aenm.201900612
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201900612
