纳米人|前沿科技顶刊日报 20180812

纳米人

2018-08-12

1. PNAS：锂金属在固体电解质界面下的剥离

崔屹课题组通过可视化的剥离锂和SEI膜间的界面揭示了剥离锂的基本机制。在剥离后的锂和SEI膜之间形成的纳米空隙，归因于锂金属空位的积累。锂的高速溶解导致空隙的剧烈生长和聚集，随后SEI的塌陷，即点蚀。该课题组系统地测定剥离过程中的锂极化行为，发现通过SEI膜的锂离子扩散是倍率的决定因素。锂表面上的不均匀位点，例如晶界和滑移线，可极大地加速了锂的局部溶解。

Shi F, Pei A, Boyle D T, et al. Lithium metal stripping beneath the solid electrolyte interphase[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018.

DOI: 10.1073/pnas.1806878115

http://www.pnas.org/content/early/2018/08/02/1806878115

2. JACS：SI-PISA技术大幅提高药效行为

将亲水的抗蛋白聚合物与蛋白质结合是一种广泛使用的以延长蛋白质的体内半衰期的策略，然而，半衰期延长的好处通常被其生物活性降低所限制。Liu等人利用一种特定位点的原位聚合诱导的自组装（SI-PISA）制备的IFN-POEGMA-PHPMA共轭胶束的体外生物活性比FDA认可的干扰素PEGASYS高21.5倍，体内半衰期时间也有延长了1.7倍（比IFN延长了100倍）。在荷瘤鼠实验中，该胶束可以有效抑制肿瘤并且小鼠存活率保持100%，比PEGASYS和IFN高效得多。由此说明SI-PISA技术对于提高治疗蛋白的药效来说很有价值。

Liu X, Sun M, et al. Polymerization induced self-assembly of a site-specific interferon alpha-block copolymer conjugate into micelles with remarkably enhanced pharmacology[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018.

DOI: 10.1021/jacs.8b06013

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b06013

3. JACS：DFT模拟Au₁₅(SR)₁₃结构

近年来，超小尺寸纳米团簇（如Au₁₅等）引起了广泛的关注，被应用到诸多领域，但是这些小尺寸的团簇至今未能确定其晶体结构。Sha Yang等从水溶性的Au₁₅团簇为起点，通过掺杂和配体交换等手段，成功拿到了CdAu₁₄和Au₁₆两个团簇的晶体结构，基于这些结构，结合DFT模拟出了Au₁₅的结构。

Yang S, Wang S, Pei Y, et al. Total Structure Determination of Au₁₆(S-Adm)₁₂ and Cd₁Au₁₄(StBu)₁₂ and Implications for the Structure of Au₁₅(SR)₁₃[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018.

DOI: 10.1021/jacs.8b04257

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.8b04257

4. JACS：基于主客体策略外延生长CD-MOF

Dengke Shen等运用外延生长法，并结合主客体的策略，成功在玻璃基底上制备出平方毫米级别的CD-MOF薄膜，该薄膜具有较高的晶态。此外，他们将该策略拓展到球状的SiO₂上，成功制备出理想的核壳结构。他们将CD-MOF薄膜制备成电子传感器，研究发现对CO₂有一个超快的响应。

Shen D, Wang G, Stoddart J F, et al. Epitaxial Growth of CD-MOFs Based on a Host-Guest Strategy[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018.

DOI: 10.1021/jacs.8b06609

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.8b06609

5. Angew.：功能性COF实现光能到电能的直接转化

光能到电能的直接转化是当前可持续发展社会的一个重要能源课题，主要挑战在于缺少既能高效地吸光，又能快捷地存储电能的双功能材料。Jiangquan Lv等利用1,4,5,8-萘四碳二酰亚胺（NDI）和三苯胺（TPA）为原料成功合成出了功能性的COF，并用于光能到电能的直接转化。

Lv J, Tan Y, Wang Y, et al. Direct Solar‐to‐Electrochemical Energy Storage in Functionalized Covalent Organic Framework[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI: 10.1002/anie.201806596

https://doi.org/10.1002/anie.201806596

6. Angew.：光再生的力致发光材料

Wenliang Li等将柔性的烷基链引入到咔唑类力致发光材料体系，成功合成出一种深蓝色发光材料。由于烷基链的柔性，使得分子堆积不够紧密，形成的晶体较疏松。当将破碎的晶体暴露在自然光下，惊奇地发现它们可以重新结晶。

Li W, Huang Q, Chi Z, et al. Alkyl Chain Introduction: In‐Situ Solar‐Renewable Organic Colorful Mechanoluminescence Materials[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI: 10.1002/anie.201806861

https://doi.org/10.1002/anie.201806861

7. Angew.：硫的溢出效应对碳材料和金属‐硫电池可能产生的影响

Philipp Adelhelm课题组报道了一个迄今被忽视的现象，在室温条件下，轻轻混合硫和多孔碳（如质量比为1:1）后的短短几天里，随着硫体性质的减弱（结晶度、熔点、拉曼信号），碳表面完全被硫覆盖，这一现象的发生，称其为硫“溢出”效应。该现象对C/S复合材料和金属硫电池‐固体电解质膜的研究具有一定的意义。

Adelhelm P, Medenbach L, Escher I, et al. Sulfur Spillover on carbon materials and possible impacts on metal‐sulfur batteries[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI: 10.1002/anie.201807295

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201807295

8. Angew.：Bi₂O₃-N杂石墨烯量子点催化CO₂还原制甲酸

Zhipeng Chen等人通过热解制备N掺杂石墨烯量子点，并进一步溶剂热得到Bi₂O₃-NGQDs复合物，0.7 V过电势下，该2D-0D复合材料在电化学催化CO₂还原反应中生成甲酸的法拉第效率达100%。此外，该材料在-0.9 V到-1.2 V (vs RHE)之间对甲酸的法拉第效率均可以超过95.6%。DFT计算发现，该复合材料中CO₂和OCHO*中间体在NGQDs上有较强的吸附能力，因而可以始终保持较高的甲酸选择性。

Chen Z, Liu L, et al. Nitrogen-Doped Graphene Quantum Dots Enhance the Activity of Bi₂O₃Nanosheets for Electrochemical Reduction of CO₂ in a Wide Negative Potential Region[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018. 

DOI: 10.1002/anie.201807643

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201807643

9. Nano Lett.：碳纳米管的手性影响内嵌碳链的物理性质

内嵌于双壁碳纳米管中的长线性碳链的物理性能很大程度上受纳米管的影响，针对两者之间具体关系的研究较少。Sebastian Heeg等借助针尖增强拉曼光谱技术研究了两者之间的关系。研究发现碳纳米管的手性直接影响内嵌碳链的物理性质。

Heeg S, Shi L, Poulikakos L V, et al. Carbon nanotube chirality determines properties of encapsulated linear carbon chain[J]. Nano Letters, 2018.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b01681

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b01681

10. AFM：BiVO₄用于光触发的聚集态β-淀粉样蛋白的分解

钒酸铋（BiVO₄）是一种n型半导体，具有优异的光电催化性能、化学稳定性和生物相容性。Kim等人报告了一种新发现的BiVO₄的功能，可以分离与阿尔茨海默症相关的、稳定的，自组装的淀粉样蛋白。多重光化学和显微分析显示，在白色发光二极管和阳极偏压的照射下，由BiVO₄光电电极将β-淀粉样蛋白分解成小尺寸可溶的物种。在阳极偏压下的光激活BiVO₄会产生氧化应激，如超氧化物离子和空穴衍生的过氧化氢，它会导致残留的β-淀粉样蛋白光氧化和不可聚集体分解。这项工作展示了BiVO₄基光电极平台用于分解有神经毒性和稳定的β-淀粉样蛋白的潜力价值。

Kim K, Lee S H, et al. Photoactive Bismuth Vanadate Structure for Light-Triggered Dissociation of Alzheimer’s β-Amyloid Aggregates[J]. Advanced Functional Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adfm.201802813

https://doi.org/10.1002/adfm.201802813

11. AFM：c(RGDyK)修饰的超小尺寸的氧化铁实现时间相关的T1-T2转换MRI

通过磁共振成像（MRI）可以实现肿瘤的准确诊断，并且许多纳米级的造影剂被开发。Bai等人报道了c(RGDyK)修饰的超小尺寸的氧化铁肿瘤靶向探针具有高T1加权成像能力。这归因于其表面大量的顺磁中心，快速水质子交换率和以及强大的超顺磁性。这些纳米技术可以主动靶向肿瘤部位，并呈现与时间相关的T1 -T2对比增强成像效果。在体内MRI中，静脉注射探针30分钟后表现出最佳的T1对比增强，然后逐渐消失，并在肿瘤部位产生T2对比增强。这可能是由于在肿瘤中探针聚合造成的，与体外实验的结果一致。这一结果说明c(RGDyK)修饰的超小尺寸的氧化铁可以有效提高MRI的诊断准确性和灵敏度。

Bai C, Jia Z, et al. Time-Dependent T1–T2 Switchable Magnetic Resonance Imaging Realized by c(RGDyK) Modifid Ultrasmall Fe₃O₄ Nanoprobes[J]. Advanced Functional Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adfm.201802281

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201802281

12. AEM：溶液法低带隙CuIn(S,Se)₂用于高效太阳能电池

Uhl, A.开发出一种基于硫脲和DMSO分子油墨的全新沉积路线，溶液法沉积就可以获得CuIn(S,Se)₂吸收层。这不仅可以改变InCl₃的配位化学，显着提高前躯体的稳定性，而且有效地降低了膜的孔隙率，组成梯度和吸收剂的表面粗糙度。电池效率为13.8%。

Uhl A R, Rajagopal A, et al. Solution-Processed Low-Bandgap CuIn(S,Se)₂ Absorbers for High-Efficiency Single-Junction and Monolithic Chalcopyrite-Perovskite Tandem Solar Cells[J]. Advanced Energy Materials, 2018.

DOI: 10.1002/aenm.201801254

https://doi.org/10.1002/aenm.201801254