Nature/Cell系列10篇,清华、厦大、中科大、南大、哈工大等成果速递丨顶刊日报20190420
纳米人 纳米人 2019-04-20
1. Nature Biotech.:特异性抗体的药物偶联物可以增强溶酶体递送和治疗效果

德州农工大学健康科学中心Raimund J. Ober团队E. Sally Ward 团队设计了一种包含特异性结合人类表皮生长因子受体2 (HER2)的帕妥珠单抗的抗体-药物偶联物(ADCs),并通过降低它们在酸性溶酶体环境下和HER2的亲和力来提高疗效。这类工程化的帕妥珠单抗具有更好的溶酶体递送效果,对表达中等HER2水平的肿瘤细胞也具有更高的细胞毒性。实验在小鼠的HER2int异种移植肿瘤模型中发现,这些工程化的帕妥珠单抗比亲代的ADCs和临床批准的HER2特异性ADCs有着更好的治疗效果。


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Kang,J.C., Ober, R.J., Ward. E.S. et al. Engineering a HER2-specific antibody–drug conjugate to increase lysosomal delivery and therapeuticefficacy. Nature Biotechnology, 2019.

DOI: 10.1038/s41587-019-0073-7

https://doi.org/10.1038/s41587-019-0073-7

 
2. Nature Chem.:氮杂卡宾,金属纳米团簇新一代配体

幻数金纳米团簇是一种原子级精确的纳米材料,它使人们对纳米科学中的构效关系有了前所未有的了解。对于具有不同键合模式的纳米团簇,寻找其他具有强结合能力的有机配体一直是该领域的焦点。有鉴于此,加拿大皇后大学Cathleen M. Crudden、日本东京大学Tatsuya Tsukuda以及芬兰于韦斯屈莱大学Hannu Häkkinen教授等人报道了一种全新配体-氮杂环卡宾(NHCs)保护的金(0)纳米团簇,它具有超强的金属-碳单键,从而赋予相应的金团簇超高的稳定性。随后,他们将该纳米团簇应用到CO2的电化学还原中,研究表明在金纳米团簇中引入NHC配体可以显著提高电催化还原CO2的催化性能和催化剂的稳定性。


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Mina R. Narouz, Kimberly M. Osten, Phillip J.Unsworth, Renee W. Y. Man, Kirsi Salorinne, Shinjiro Takano, Ryohei Tomihara,Sami Kaappa, Sami Malola, Cao-Thang Dinh, J. Daniel Padmos, Kennedy Ayoo,Patrick J. Garrett, Masakazu Nambo, J. Hugh Horton, Edward H. Sargent, HannuHäkkinen, Tatsuya Tsukuda & Cathleen M. Crudden. N-heterocycliccarbene-functionalized magic-number gold nanoclusters. Nature Chemistry, 2019.

DOI: 10.1038/s41557-019-0246-5

https://www.nature.com/articles/s41557-019-0246-5

 
3. Nature Photonics:厉害!立体无透镜X射线成像技术

由于大多数技术基于计算数百个2D投影,低X射线剂量再现人造或生物系统的3D特性是一个巨大的挑战。对低X射线剂量的要求也阻碍了使用超快X射线源的单次3D成像。法国巴黎萨克雷大学H. Merdji课题组发现了计算的立体视觉概念可以应用于X射线。研究人员从相干衍射图案重建两个X射线立体视图,并从视差图计算样本的纳米级3D表示。与大脑感知类似,计算的立体视觉算法使用约束。研究证明,相位对比图像放宽了视差约束。通过使用纳米粒子作为标记,可以将该技术的适用性扩展到复杂样品。计算的机立体X射线成像将应用于X射线自由电子激光器、同步加速器和激光源,以及工业和医疗3D诊断方法。


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Duarte, J.; Cassin, R.; Huijts, J.; Iwan, B.;Fortuna, F.; Delbecq, L.; Chapman, H.; Fajardo, M.; Kovacev, M.; Boutu, W.;Merdji, H. Computed stereo lensless X-ray imaging. Nature Photonics, 2019.

DOI: 10.1038/s41566-019-0419-1

https://doi.org/10.1038/s41566-019-0419-1

 
4. Nature Electron.:基于二维范德华异质结构的TFET

与传统晶体管相比,基于自旋而非充电的晶体管的自旋晶体管可能提供非易失性数据存储和改进的性能。目前,自旋晶体管的相关研究仍然是一个相当大的挑战。二维磁性绝缘体,例如三碘化铬(CrI3),其提供电可切换的磁性顺序和有效的自旋过滤效应,可以为自旋晶体管提供新的操作原理。

 

康奈尔大学Jie Shan 和 Kin Fai Mak课题组报道了基于双门控石墨烯/CrI3/石墨烯隧道结的自旋隧道场效应晶体管(TFET)。这些器件具有双极性能和隧道电导,这取决于CrI3隧道势垒中的磁性顺序。栅极电压在自旋翻转转变附近的恒定磁偏置下在层间反铁磁和铁磁状态之间切换隧道势垒,从而在具有大滞后的低电导状态和高电导状态之间有效且可逆地改变器件。通过电控制磁化配置而不是自旋电流,改自旋TFET实现了接近400%的高-低电导率(high–low conductance),这表明其在非易失性存储器应用的开发中具有价值。


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Jiang,S.; Li, L.; Wang, Z.; Shan, J.; Mak, K. F. Spin tunnel field-effect transistorsbased on two-dimensional van der Waals heterostructures. Nature Electronics,2019.

DOI:10.1038/s41928-019-0232-3

https://www.nature.com/articles/s41928-019-0232-3

 
5. Joule:双功能氮化钛触点用于高效硅太阳能电池

高性能钝化接触是高效晶体硅(c-Si)太阳能电池的先决条件。阿卜杜拉国王科技大学Stefaan De Wolf团队提出了一种基于磁控溅射沉积的氮化钛(TiN)的策略。TiN利于电子传导,阻挡空穴。TiN与超薄SiO2钝化层(SiO/TiN)结合是在c-Si上的有效电子选择性接触,具有16.4 mΩ.cm2的低接触电阻率和约500 fA/cm2的复合电流参数。通过实现作为表面钝化层和金属电极的双功能SiO2/TiN接触,基于简单结构的n型c-Si太阳能电池实现了20%效率。这项工作展示了以低成本开发具有双功能金属氮化物触点的高效n型c-Si太阳能电池的方法。

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Yang, X.; Liu, W.; De Bastiani, M.; Allen, T.;Kang, J.; Xu, H.; Aydin, E.; Xu, L.; Bi, Q.; Dang, H.; AlHabshi, E.; Kotsovos,K.; AlSaggaf, A.; Gereige, I.; Wan, Y.; Peng, J.; Samundsett, C.; Cuevas, A.;De Wolf, S. Dual-Function Electron-Conductive, Hole-Blocking Titanium NitrideContacts for Efficient Silicon Solar Cells. Joule, 2019.

DOI: 10.1016/j.joule.2019.03.008

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435119301023#!

 
6. Joule:通过抑制复合在背接触钙钛矿结构中提取长程电荷

金属卤化物钙钛矿是一种新兴的可溶液加工的半导体,用于高效太阳能电池,具有长的光生电荷扩散长度。剑桥大学Felix Deschler等人研究了金属卤化物钙钛矿背接触器件中的电荷提取和复合。在横向分离的SnO2和NiOx的电子和空穴传输层料上制备钙钛矿薄膜。在照射时,在SnO2(NiOx)上产生的电子(空穴)快速转移到包埋的收集电极层,留下空穴(电子)作为钙钛矿层中的多数载流子横向扩散。在这些条件下,研究发现复合被强烈抑制。得到的表面复合速率低于2 cm s-1,这接近高质量硅的数值。同时,发现扩散长度超过12μm,比垂直堆叠架构高出了一个数量级。因此,制造背接触太阳能电池,其短路电流高达18.4 mA cm-2,外量子效率达到70%。


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Tainter, G. D.; Hörantner, M. T.; Pazos-Outón, L. M.; Lamboll, R. D.; Āboliņš, H.; Leijtens, T.; Mahesh, S.; Friend, R. H.; Snaith, H. J.; Joyce,H. J.; Deschler, F. Long-Range Charge Extraction in Back-Contact PerovskiteArchitectures via Suppressed Recombination. Joule, 2019.

DOI: 10.1016/j.joule.2019.03.010.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435119301047#!

可以原文下载!!!

 
7. Nature Commun.:钙钛矿微型激光器的全光控制

最近,基于铅卤化物钙钛矿的微型激光器在纳米光子学领域显示出其潜力。然而,到目前为止,所有钙钛矿微型激光器都是静态的,并且在使用中无法动态调整。近日,纽约市立大学Li Ge哈工大(深圳)Shumin Xiao哈工大(深圳)Qinghai Song合作提出一种实现钙钛矿微型激光器全光控制的强大机制。

 

在卤化铅钙钛矿微米棒中,确定性模式切换发生在外部激发增加时:新激光模式的开始通过负功率斜率关闭初始激光模式,同时保持主要激光器特性。该模式切换在激励时是可逆的,并且已经通过交叉增益饱和来解释。模态相互作用引起的模式切换不依赖于复杂的腔体设计,并且在一系列微型激光器中是通用的。切换时间快于70 ps,将钙钛矿微型激光器延伸到先前难以接近的区域,例如光学存储器,触发器和超快速开关等。


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Zhang, N. Ge, L. Xiao, S. Song, Q. etal. All-optical control of lead halide perovskite microlasers. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-09876-6

https://www.nature.com/articles/s41467-019-09876-6

 
8. Nature Commun.:全氟化碳可调节肿瘤内环境并提高基于乏氧试剂的疗效

基于乏氧的药物(HBAs)如厌氧菌和生物还原性前药,都需要在可渗透的、乏氧的肿瘤内环境中才能充分发挥作用。南京大学袁阿虎团队胡一桥教授团队吴锦慧团队合作报道了利用全氟化碳纳米颗粒(PNPs)来创造一个持久可渗透和乏氧的肿瘤微环境,以保证对HBAs的有效递送和激活。PNPs除了可以增加渗透性和乏氧外,还可以滞留在瘤内来实现对瘤内O2再灌注的长期抑制,也能进一步增强HBAs肿瘤积累效率,提高其疗效。

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Wang,W.G., Yuan, A., Hu, Y.Q., Wu, J.H. et al. Perfluorocarbon regulates theintratumoural environment to enhance hypoxia-based agent efficacy. Nature Communications,2019.

DOI:10.1038/s41467-019-09389-2

https://doi.org/10.1038/s41467-019-09389-2

 
9. Nature Commun.:原子定义的埃级全碳杂化结

几埃级的全碳电子器件是一项实际挑战,可以通过利用碳同素异形体的多功能性来克服这一挑战。厦门大学洪文晶、谢素原、Zongyuan Xiao联合英国兰卡斯特大学Colin Lambert等人使用单分子操作技术研究通过石墨烯/单富勒烯/石墨烯杂化结的电荷传输。这种亚纳米级电子结可以通过带隙工程进行调整,例如各种原始富勒烯,例如C60,C70,C76和C90。此外,通过破坏其π系统的共轭来证明电荷传输的进一步控制,这降低了富勒烯的电导,并通过富勒烯的杂原子掺杂增加了富勒烯的电导。


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Tan,Z.; Zhang, D.; Tian, H.-R.; Wu, Q.; Hou, S.; Pi, J.; Sadeghi, H.; Tang, Z.;Yang, Y.; Liu, J.; Tan, Y.-Z.; Chen, Z.-B.; Shi, J.; Xiao, Z.; Lambert, C.; Xie,S.-Y.; Hong, W. Atomically defined angstrom-scale all-carbon junctions. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-09793-8

https://www.nature.com/articles/s41467-019-09793-8

 
10. Nature Commun.:纳米多孔BiVO4高选择性光电化学氧化甘油制二羟基丙酮

甘油是生物柴油制高附加值化学品的主要副产物,甘油的转化是一项非常专业的技术。近日,新加坡南洋理工大学Bin Liu清华大学Hai Xiao中科大Yujie Xiong等多团队合作,基于纳米多孔BiVO4发展了一个光电化学系统,用于选择性氧化甘油制二羟基丙酮。实验发现,该纳米多孔BiVO4光电阳极在AM 1.5 G,100 mW cm−2光照下,酸性媒介中,不用任何附加氧化剂,电压为1.2 V(相对于RHE)时,甘油氧化光电流密度可达3.7 mA cm−2,生成1,3-二羟基丙酮选择性达51%。


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DongLiu, Hai Xiao*, Yujie Xiong*, Bin Liu*, et al. Selective photoelectroche micaloxidation of glycerol to high value-added dihydroxyacetone. NatureCommunications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-09788-5

https://doi.org/10.1038/s41467-019-09788-5

 
11. Nano Lett.:不对称多金属介孔纳米球

具有可定制的不对称纳米结构和多金属元素组成的介孔胶体纳米球是下一代非均相催化剂的构建单元,将结构不对称性引入金属中孔框架中是有益的,因为不对称能够实现催化界面的空间控制,促进电子传递并有助于去除有毒的中间体,但是从未被证实。

 

南京师范大学Ben Liu课题组描述了一种简单的自下而上策略,以产生高度均匀、单分散、低于100 nm多金属不对称碗形介孔纳米球(BMS)。该方法使用表面活性剂指导的“双”模板来控制囊泡表面上金属还原的动力学,在其表面上形成中孔金属岛,其球形锥角可以被精确控制,展示了具有不同球面锥角(结构不对称)和元素组成的不对称BMS介孔结构,显示出金属表面的高表面积和不对称性质,以增强电催化醇氧化反应(AORs)中的催化性能。


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Hao Lv, Dongdong Xu, Lizhi Sun, Joel Henzie,Aaron Lopes, Qingyu Gu, Yusuke Yamauchi, Ben Liu. Asymmetric MultimetallicMesoporous Nanospheres. Nano Letters, 2019.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b01223

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.nanolett.9b01223

 
12. Nano Lett.:调控嵌入能量实现水溶液Zn2+在MoS2中的储存

水溶液锌离子电池是一种低成本、安全高效和高能量密度的技术,但由于水合Zn2+较大的离子半径因而其嵌入动力学缓慢而缺乏适当的正极材料。在本文中,阿卜杜拉国王科技大学Husam N. Alshareef团队报道了一种通过调控嵌入能量将非活性Zn2+水溶液主体转变为高效储锌载体的高效通用策略。他们以MoS2为模型体系,利用实验手段和理论计算方法证明即便是原本Zn2+扩散十分缓慢的体系也可以实现快速的Zn2+传导。通过简单的层间距调控和氧参与的亲水性工程,他们将Zn2+在MoS2中的扩散速率提高了3个数量级,使得MoS2的储锌容量达到了232 mAh/g。该工作所采用的方法广泛适用于金属离子在过渡金属氧族化合物以及其他层状化合物中的容量改善。


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Hanfeng Liang, Husam N. Alshareef et al. Aqueous Zinc-IonStorage in MoS2 by Tuning the Intercalation Energy. Nano Letters, 2019.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b00697

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.nanolett.9b00697

 
13. ACS Energy Lett.:具有高电池级能量密度的正极支撑全固态锂硫电池

为了提高电池安全性和能量密度,整体式全固态锂电池正逐渐成为科研人员关注的焦点。但是,由于在降低电解质厚度方面存在诸多困难,因此目前的整体式全固态锂电池的单体能量密度尚无法满足实际应用的需求。

 

在本文中,马里兰大学王春生教授、Fudong Han 以及加州大学圣地亚哥分校PingLiu等报道了一种具有薄层电解质的正极支撑式整体全固态锂电池。他们从不锈钢网支撑的Li2S正极开始,以无纺支架增强的厚度为100微米的Li3PS4为电解质、以金属锂为负极组装了一个全固态锂电池。该全固态电池在室温下表现出优异的循环性能、良好的倍率性能和高比容量。此外,独特的电池设计使得载量为7.64 mg/cm2的Li2S正极可以正常工作,在首周循环过程中提供了高达370.6 Wh/kg的单体电池能量密度。


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Ruochen Xu, Fudong Han, Ping Liu, ChunshengWang et al. Cathode-Supported All-Solid-State Lithium–Sulfur Batteries with High Cell-Level Energy Density. ACS Energy Letters, 2019.

DOI: 10.1021/acsenergylett.9b00430

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsenergylett.9b00430

 
14. AFM:效率超过20%,室温半月板涂覆钙钛矿太阳能电池

香港理工大学深圳研究院GangLi团队通过层流气刀辅助室温弯月面涂覆钙钛矿,在原位UV-vis和显微镜的辅助下,研究了钙钛矿成核和晶体生长的基本机制。通过对成膜的深入理解,成功地证明了无回滞的钙钛矿太阳能电池,其效率高达20.26%(0.06 cm2)和18.76%(1 cm2)。


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Hu,H.; Ren, Z.; Fong, P. W. K.; Qin, M.; Liu, D.; Lei, D.; Lu, X.; Li, G.Room-Temperature Meniscus Coating of >20% Perovskite Solar Cells: A FilmFormation Mechanism Investigation. Advanced Functional Materials, 2019.

DOI:10.1002/adfm.201900092

https://doi.org/10.1002/adfm.201900092

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