纳米人|前沿科技顶刊日报 20180920

纳米人

2018-09-20

1. 北师大张金星Nat. Commun.：铁电极化的水印刷

在固-液界面上产生可切换电场的铁电体能够提供使用物理场（化学刺激）控制化学反应（物理性质）的平台。但原位控制这种极化诱导界面的化学结构和电场是具有挑战性的。张金星课题组通过人工设计离子吸附和跨BiFeO₃-水界面的化学反应，通过调节水溶液中的H⁺/OH^-浓度，可以实现可逆的大面积极化切换。研究发现，由于大的表面电势驱动的可控化学键（BiFeO₃表面的金属-O-H）的形成，可导致Fe原子发生强的原子位移(相对于氧八面体)，因此可逆极化的转换归因于在其表面上充分形成极化选择性化学键，从而降低了界面化学能。这种水诱导的铁电转换使我们能够利用绿色能源构建大规模的极化类型印刷，并为传感、催化和数据存储开辟了新的机会。

Tian Y, Wei L, Zhang Q, et al. Water printing of ferroelectric polarization[J]. Nature Communications, 2018.

DOI: 10.1038/s41467-018-06369-w

https://www.nature.com/articles/s41467-018-06369-w

2. Nat. Commun.：深度神经网络用于准确预测晶体稳定性

预测晶体的稳定性是材料科学的核心问题之一。研究人员证明深度神经网络在仅使用组成物种的Pauling电负性和离子半径作为输入描述符时，可以准确预测C₃A₂D₃O₁₂石榴石和ABO₃钙钛矿的DFT形成能量，该预测具有低的平均绝对误差（MAE），并在DFT精度范围之内。使用二进制编码方案可以实现混合石榴石和钙钛矿的进一步扩展而几乎没有精度损失，解决了机器学习模型从固定化学计量晶体扩展到无限混合物种晶体的关键缺口。这些模型可以快速横穿大量化学空间，以准确识别稳定的成分，可加速发现具有潜在优越性能的新材料。

Ye W, Chen C, Wang Z, et al. Deep neuralnetworks for accurate predictions of crystal stability[J]. Nature Communications, 2018.

DOI: 10.1038/s41467-018-06322-x

https://www.nature.com/articles/s41467-018-06322-x

3. 新加坡国立大学Nat. Commun.：套层MOF作为标尺测量氢溢流距离

氢溢流是一种在催化加氢反应中很常见但存在着很大争议的现象。有鉴于此，新加坡国立大学Hua Chun Zeng教授课题组用套层的(ZIFs@)_n−1ZIFs（ZIFs= ZIF-8或者ZIF-67）深入研究了氢溢流现象。在套层MOF外表面负载Pt纳米颗粒用于产生氢原子，以(ZIFs@)_n−1ZIFs厚度作为标尺去测量氢溢流距离。

Zhan G andZeng H C. Hydrogen spillover through Matryoshka-type (ZIFs@)_n−1 ZIFs nanocubes[J]. Nature Communications,2018.

DOI: 10.1038/s41467-018-06269-z

https://www.nature.com/articles/s41467-018-06269-z

4. 哈佛大学JACS：Au表面微观催化性质研究

F. Xu等人发现，在Au(110)-(1×2)表面催化氧化过程中，在O覆盖度大于0.06ML时，O倾向于在（110）方向形成链状结构。在链末端，由于O结合较弱，且释放后可以降低表面张力，因而该位点的在催化甲醇选择性氧化反应中活性较高。当O覆盖度降低，其催化活性也会随表面结构变化而改变。如，O覆盖度低于0.06 ML时，由于这种岛链结构变得不再稳定，也会使其催化活性突然降低。

Xu F, Friend C M, et al. Spatially Nonuniform Reaction Rates during Selective Oxidation on Gold[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018.

DOI: 10.1021/jacs.8b07438

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b07438

5. JACS：熔盐合成量子点

V. Srivastava等人利用无机熔融盐作为反应介质（如 CsBr:LiBr:KBr）在超过380 ℃高温下，以预先合成的InP和InAsQDs作为前驱体通过置换反应制备了一系列In_1–xGa_xP 和 In_1–xGa_xAs QDs。该方法可以便捷地调控QDs的组成和尺寸。相比于核壳结构的InP/ZnS，掺杂Ga之后的 In_1–xGa_xP/ZnS 可以使得QDs的发光效率大幅提升， 其量子产率最高可达50%。

Srivastava V, Talapin D V, et al. Colloidal Chemistry in Molten Salts: Synthesis of Luminescent In_1–xGa_xPand In_1–xGa_x As Quantum Dots[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018.

DOI: 10.1021/jacs.8b06971

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b06971

6. Angew.：Pd_xC/ZrO₂催化甲烷干重整

N. Kçpfle等人以PdZr合金作为起始催化剂，通过AP-XPS证实，在催化甲烷+CO₂干重整DRM条件下，Zr被氧化生成了ZrO₂，同时形成了大量Pd/ZrO₂界面。在催化DRM制合成气过程中，Pd⁰物种起到了活化甲烷并供应C源的功能，而ZrO₂则负责活化CO₂，并将产出是O转移至界面处，生成CO。该催化剂中丰富的界面有效抑制了积碳的形成，使得CO的选择性大幅提升。

Kçpfle N, Klçtzer B, et al.Zirconium-Assisted Activation of Palladium To Boost Syngas Production by Methane Dry Reforming[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI: 10.1002/anie.201807463

https://doi.org/10.1002/anie.201807463

7. EES：基于热力学不混溶双相的单片异质结准固态电池电解质

研究人员提出了一种新型的单片异质结准固态电解质（MH-QEs），两种热力学不混溶的准固态电解质（QE）层分别针对正极/负极，并通过紫外（UV）固化辅助印刷工艺无缝连接串联（即单片异质结结构），最终形成MH-QE。MH-QE中的每个QE层由离子传导介质（极性溶剂中的LiTFSI）、作为机械间隔物的Al₂O₃纳米颗粒和UV固化的ETPTA骨架三者组成。通过控制Li⁺与溶剂分子之间的离子-偶极相互作用，致使电解质混合物的溶解度参数发生变化，从而产生不混溶的QE层而不用担心电解质相互扩散。将其用于Li-S电池中，MH-QE提供了卓越的电化学性能。

Cho S, Jung G Y, Kim S H, et al. Monolithic heterojunction quasi-solid-state battery electrolytes based on thermodynamically immiscible dual phases[J]. Energy & Environmental Science,2018.

DOI: 10.1039/C8EE01503A

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ee/c8ee01503a#!divAbstract

8. 江南大学AFM：肽介导的手性无机纳米材料用于抗革兰氏阴性菌

抗生素的耐药性是一个世界性问题。为了解决这个问题，许多开发出的纳米材料被用于对抗细菌。其中，具有高生物相容性、易表面改性以及优良的光学性能的量子点了广泛的研究。Wang等人以L型半胱氨酸(L-Cys)修饰的碲化镉(CdTe)纳米颗粒(NPs)的光诱导氧化特性用于抗菌。l-Cys CdTe与鲑鱼精子DNA混合后，在右圆偏振光(RCP)的照射下会产生活性氧(ROS)。为了在膜周围获得高浓度的ROS和对革兰氏阴性菌进行选择性粘附，实验对L-Cys CdTe用聚阳离子九肽(PCNP)修饰。在经历辐照后，由L-Cys CdTe产生的活性氧可以对细菌膜造成严重损伤。此外具有固有荧光特性的PCNP-l-Cys CdTe在体内表现出优异的荧光成像能力，因此也可以成功应用于荧光成像指导的细菌感染治疗。

Wang W, Hao C, et al. Peptide Mediated Chiral Inorganic Nanomaterials for Combating Gram-Negative Bacteria[J]. Advanced Functional Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adfm.201805112

https://doi.org/10.1002/adfm.201805112