顶刊日报丨任发政、Kanatzidis、孙晓明、郭再萍、董焕丽等成果速递20200327
纳米人 纳米人 2020-03-29

 

2. Nature Commun.:分子振动会降低有机太阳能电池中的最大光电压

光学吸收光谱的低能量边缘对于太阳能电池的性能至关重要,但是在有机太阳能电池(OSC)的情况下,人们对此知之甚少。德累斯顿工业大学Frank Ortmann团队研究了分子掺合物中激子带的微观起源,并研究了它们在OSC中的作用。

 

本文要点:

1研究人员模拟状态的激子密度和低能量吸收特征(包括低频分子振动和多激子杂交)的温度依赖性。对于具有电荷转移激子的模型供体-受体混合物,该模拟与温度相关的实验吸收光谱非常吻合。

2研究揭示了由电子-声子相互作用介导的零点振动的量子效应会导致大量的激子带宽并降低开路电压,这是根据电子和振动子分子参数预测的。在室温下,这种明显的作用会大大限制OSC的效率。对于较大的一组系统和不同的异质结,讨论了减少这些由振动引起的电压损失的策略。


2-.png

Panhans,M., Hutsch, S., Benduhn, J. et al. Molecular vibrations reduce the maximumachievable photovoltage in organic solar cells. Nat. Commun. 11, 1488 (2020).

https://doi.org/10.1038/s41467-020-15215-x

 

3. JACS:高迁移率,高PLQY和深蓝发光的有机激光分子

有机激光半导体分子是有机发光晶体管(OLET)和电泵有机激光器(EPOL)的基础,它们在智能显示技术,有机激光器,生物传感和其他相关光电电路方面显示出巨大的希望。但是,在过去的几十年中,对于OLET和EPOL分子的开发仍然是一个巨大的挑战。关键的限制因素之一是如何集成了高迁移率,高发光效率以实现有效的电光转换以及理想的激光特性,以在高电流密度下实现足够高的激发态数量来激发激光。鉴于此,中科院化学所董焕丽团队设计并合成了一种有机激光分子(OrganicLaser Molecule),2,7-二苯基-9H-芴(LD-1),该分子具有优异的集成光电性能。

 

本文要点:

1LD-1的迁移率高达0.25 cm2 V–1 s–1所示,光致发光的量子产率高达60.3%,并且具有出色的深蓝色激光特性。

2首次报道了基于LD-1的有机发光晶体管具有明显的电致发光发射和栅极可调特性。这项工作为新型有机半导体激光分子打开了大门,并且对于深蓝光学和激光应用至关重要。


3-.png


DanLiu et al. Organic Laser Molecule with High Mobility, High PhotoluminescenceQuantum Yield, and Deep-Blue Lasing Characteristics,J. Am. Chem. Soc. 2020.

DOI:10.1021/jacs.0c00871.

https://doi.org/10.1021/jacs.0c00871

 

4. JACS:新型亚硫属化合物Ir2In8Q(Q = S,Se,Te)

亚硫属化物是不常见的化合物,其中金属原子处于异常低的形式氧化态。它们弥合了金属间化合物和半导体之间的间隙,并且由于其化学键的奇异性质而具有金属-金属和金属-主要基团(例如,卤化物,硫属元素化物)相互作用,因此可以具有奇特的结构和性能。美国西北大学Mercouri G.Kanatzidis团队通过利用铟作为金属助熔剂来合成了新型硫属硫化物材料的大(毫米级)单晶。

 

本文要点:

1两种新化合物Ir2In8Q(Q = Se,Te),并将其结构和电性质与先前报道的Ir2In8S类似物进行了比较。Ir2In8Se和Ir2In8Te在P42/mnm空间群中结晶,与Ir2In8S同构,而且还具有相应的调制的低温相变,通道中的硫族化物阴离子沿ab平面经历In-Q键交替形式的畸变。两种化合物均表现出可重入(re-entrant)结构行为,其中超晶胞在冷却时出现,但在100 K以下恢复为原始亚晶胞,表明竞争性结构和电子相互作用决定了整体结构。

2值得注意的是,这些材料是拓扑半金属候选材料,在费米能级附近具有对称保护的狄拉克相交点,并表现出高电子迁移率(1.8 K时约为1500 cm2 V–1 s–1)和适中的载流子浓度(〜1020 cm–3)。这项工作突出了金属熔剂是合成具有狄拉克半金属行为的新型金属间亚硫属化物高质量单晶的合成途径。


4-.png


JasonF. Khoury et al. The Subchalcogenides Ir2In8Q (Q = S, Se,Te): Dirac Semimetal Candidates with Re-entrant Structural Modulation, J. Am.Chem. Soc. 2020.

DOI:10.1021/jacs.0c00809

https://doi.org/10.1021/jacs.0c00809

 

5. JACS:穿戴式微针传感器阵列上阿片类药物与神经毒剂的连续监测

迫切需要能够区分阿片类药物过量和神经毒剂中毒的传感设备。有鉴于此,美国加利福尼亚大学Joseph Wang等研究人员,提出了一种可穿戴的微针传感器阵列,用于在单个贴片平台上对阿片类药物(OPi)和有机磷(OP)神经毒剂进行微创连续电化学检测。

 

本文要点:

1新的多模式微针传感器阵列依赖于未经修饰的和有机磷水解酶(OPH)酶修饰碳糊(CP)微针电极,分别用于方波伏安(SWV)检测芬太尼和神经毒剂靶标。

2这种实时同时检测为实时OPi-OP分析提供独特的独特信息以及诱人的分析性能,包括高灵敏度、选择性和稳定性。

3该贴片代表了第一个能够通过基于纳米材料的多层表面架构连续监测芬太尼到纳米摩尔水平的传感设备。

4该传感器阵列对吗啡和去甲芬太尼的阿片类药物筛选的适用性进行了论证。在模拟皮肤的体模凝胶中成功地进行了OPi-OP检测,证明了该设备适用于快速的身体感觉。

这种对滥用药物和神经毒剂进行持续微创透皮分析的进展为保护士兵、平民和医护人员提供了快速对策的希望。


5-.png


 RupeshK. Mishra, et al. Continuous Opioid Monitoring along with Nerve Agents on aWearable Microneedle Sensor Array. Journal of the American Chemical Society,2020.

DOI:10.1021/jacs.0c01883

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.0c01883

 

6. Angew: 选择性位点掺杂实现长寿命高压尖晶石型锂离子电池电极材料

尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4(LNMO)材料是实现高比能锂离子电池的最佳正极选择。然而,LNMO材料的循环稳定性较差,这使得其实际应用受到了阻碍。近日,澳大利亚伍伦贡大学的郭再萍教授Wei Kong Pang等发现通过选择性位点掺杂能够制备出具有优异稳定性的LNMO正极材料。

本文要点:

1) 研究人员通过简单的固相反应将Mg选择性地掺杂到具有Fd-3m晶体结构的材料的8a和16c位点。由于Mg2+的半径与LNMO材料中的八面体位点和四面体位点半径相近,因此这个掺杂过程不会导致明显的晶体结构畸变。

2 研究人员首次报道了Mg掺杂的LNMO正极材料的化学、结构和功能之间的关系。研究人员利用原位X射线粉末衍射和中子粉末衍射等证实了Mg2+对于抑制Mn2+溶解、稳定尖晶石结构和修饰相变反应中的作用。此外,研究人员还发现Mg2+能够在很多晶体结构中选择性地占据八面体位点和四面体位点,这说明这种掺杂策略能够拓展到多种电极材料中。

3 研究人员将Mg掺杂的LNMO正极与TiNb2O7负极材料匹配组装了锂离子全电池并对其电化学性能进行了测试。在1.5-3.5V的充放电电压区间内该全电池首周容量为1.2Ah,循环68周后的容量保持率高达96.3%且库伦效率能够保持在99.7%。这表明Mg-LNMO具有大规模应用的潜力。


6-.png


GemengLiang et al, A long cycle-life high-voltage spinel lithium-ion batteryelectrode achieved by site-selective doping, Angewandte Chemie InternationalEdition, 2020

DOI:10.1002/anie.202001454

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/anie.202001454

 

7. Angew:铑表面上氮和硝酸盐电化学还原的光谱研究

Rh具有合适的氮吸附能和低过电势,是一种很有前途的氮还原反应(NRR)电催化剂。但是,Rh表面NRR的途径仍然未知。近日,香港科技大学Minhua Shao南方科技大学Hui Li等采用表面增强红外吸收光谱(SEIRAS)和差分电化学质谱(DEMS)来研究Rh上NRR的反应机理。

 

本文要点:

1作者检测到了N2Hx(0≤x≤2)中间体:SEIRAS在〜2020 cm-1处有信号,为N2Hx N= N的伸缩振动;DEMS在m/e = 29处检测到信号。

2作者提出了在Rh表面上的新的两步反应途径,涉及两电子转移以形成N2H2的电化学过程及其随后在电解质中分解产生NH3

3研究结果还表明,硝酸盐还原和NRR共享相同的反应中间体N2Hx

 

该工作为金属表面上NRR的反应机理提供了重要的新见解,并对NRR机理的进一步研究和更高级电催化剂的合理设计具有指导意义。


7-.png


YaoYao, et al. A Spectroscopic Study of Nitrogen and Nitrate ElectrochemicalReduction on Rhodium Surfaces. Angew. Chem. Int. Ed. 2020,

DOI: 10.1002/anie.202003071

https://doi.org/10.1002/anie.202003071

 

8. Angew: 可见光诱导的氢化金(III)配合物与巯基反应,用做高效的光活化抗癌剂

特定的金-硫结合相互作用使金络合物成为很有希望的抗癌剂,可以潜在地克服顺铂耐药性。但是金络合物与非肿瘤脱靶巯基蛋白的无偏差结合为临床应用带来了很大的障碍。因此中山大学药学院的邹滔滔教授课题组合成了氢化金(III)配合物,该配合物在黑暗中对巯基高度稳定,但在可见光激发下可以有效地分解辅助氢配体并生成金-巯基加合物。

 

本文要点:

1光活化的氢化金(III)配合物可有效抑制硫氧还蛋白还原酶,并具有高达> 400倍的光细胞毒性增量(相对于黑暗条件),而不会被血清白蛋白失活,并且在斑马鱼胚胎中具有强大的抗血管生成活性。由于单氢配体的高反应性和光稳定性,氢化金(III)配合物在此过程中没有被还原,而是与巯基形成了光取代的加合物。重要的是,氢化金(III)配合物可以在光疗窗口处通过双光子激光辐照而与蓝光辐照一样活化。

2在之前的报导中,很多金(I)和金(III)配合物都可用做巯基酶(例如TrxR)抑制剂,但很少能通过控制巯基反应性来高度特异性地抑制癌细胞中的酶靶。可光活化的氢化金(III)配合物一方面为克服由血清白蛋白引起的长期药物失活问题提供了可能性,另一方面可通过时空控制实现高抗肿瘤的特异性光照射。我们相信,这项研究将为设计具有高抗肿瘤活性和低副作用的金基疗法铺平道路。


8-.png


HejiangLuo et al. Cyclomealated Gold(III)‐Hydride Complexes Exhibit Visible Light‐InducedThiol Reactivity and Act as Potent Photo‐Activated Anti‐Cancer Agents. Angew. Chem. Int. Ed., (2020).

DOI: 10.1002/anie.202000528 

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202000528

 

9. Angew:酸碱相互作用增强电催化CO2还原反应中的耐氧性

将大气中的CO2直接转化为增值产品具有潜在的环境和经济效益,但需要有效的选择性还原CO2的策略来阻止竞争性的O2还原反应。近日,北京化工大学孙晓明耶鲁大学Hailiang WangXu Lu等报道了一种新一代杂化电极,其具有更高的O2耐受性,并且在存在O2的情况下具有前所未有的将CO2转化为液体产品的能力。

 

本文要点:

1作者将苯胺分子引入具有固有微孔性的聚合物(PIM)的孔结构中,以增强电极气体分离功能,超越单纯的物理筛分。酸性CO2分子与苯胺的碱性氨基之间的化学相互作用使CO2与O2的分离作用增强。

2实验表明,负载钴酞菁基阴极催化剂制备的杂化电极在CO2进料气中含10%O2时可实现71%的CO法拉第效率。在O2/CO2比高达9:1时,该电极仍可以催化CO2还原生成CO。

3将催化剂改为Sn基催化剂,作者首次实现了在耐O2的同时将CO2电还原为液态产品,在5%O2存在的情况下,生成甲酸的选择性接近100%,电流密度可达56.7 mA/cm2

 

9-.png


PengsongLi, et al. Acid‐BaseInteraction Enhancing Oxygen Tolerance in Electrocatalytic Carbon DioxideReduction. Angew. Chem. Int. Ed. 2020,

DOI: 10.1002/anie.202003093

https://doi.org/10.1002/anie.202003093

加载更多
365

版权声明:

1) 本文仅代表原作者观点,不代表本平台立场,请批判性阅读! 2) 本文内容若存在版权问题,请联系我们及时处理。 3) 除特别说明,本文版权归纳米人工作室所有,翻版必究!
纳米人
你好测试
copryright 2016 纳米人 ICP备16031428号

关注公众号