纳米前沿顶刊日报 20181016

纳米人

2018-10-16

1. 薛其坤Nano Lett.：FeSe薄膜中向列畴壁的边缘状态

量子自旋霍尔（QSH）效应是一种由二维拓扑绝缘体的螺旋态边缘引起的有趣现象。薛其坤院士团队使用分子束外延（MBE）制备具有原子级向列畴边界的FeSe薄膜，同时实现了拉伸应变，向列性抑制和拓扑带反转。并观察到在域边界附近，费米水平的边缘状态分布为两个不同的条带。在边界的终点，进一步观察到费米能级的束缚态。该研究结果提供了一个在单组分薄膜中实现拓扑超导的新途径。

Yuan Y, et al. Edge states at nematic domain walls inFeSe films[J]. Nano Letters, 2018.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b03282

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.8b03282

2. Nat. Commun.：GABA增强宿主对细胞内细菌感染的防护

γ氨基丁酸（GABA）是大脑中主要的抑制神经递质。然而，目前对于GABA在宿主中的抗微生物防御作用在还认识不足。Kim等人证明了对GABA能的激活可以增强宿主对细胞内细菌感染的抗菌反应。细胞内细菌感染会减少巨噬细胞和血清中的GABA水平，而采用GABA相关药物治疗会促进巨噬细胞的自噬激活，从而增强吞噬体的成熟和对抗细菌感染的反应，进而阐明了一种以前被忽视了的GABA在增强宿主防御细胞内细菌感染的方面的作用。

KimJ K, Kim Y S, et al. GABAergic signaling linked to autophagy enhances hostprotection against intracellular bacterial infections[J]. Nature Communications, 2018.

DOI:10.1038/s41467-018-06487-5

https://www.nature.com/articles/s41467-018-06487-5

3. JACS封面：单原子催化应用于类芬顿反应！

中科院大连化物所黄延强研究员、张涛院士团队与新加坡南洋理工大学刘彬教授合作，首次将氮掺杂石墨烯锚定的Co单原子催化剂应用于类芬顿反应中,实现了对PMS降解有机污染物分子双酚A(BPA)的催化活化。科研人员利用多种表征手段并结合DFT理论计算证明：催化剂中的吡咯N为有机物分子的吸附位点，单原子CoN₄位点为PMS的催化位点，单线态氧为整个反应的主要活性中间物种。同时，科研人员由此首次提出了单原子-双位点的类芬顿反应催化机理：单原子CoN₄位点催化PMS产生的单线态氧自由基，可快速迁移到吡咯N位点吸附的BPA分子，进而实现有机物分子的高效降解。该类氮掺杂石墨烯锚定的Co单原子催化剂在PMS类芬顿反应中表现出优异催化活性（TOF=12.52min^-1）。相关研究成果拓展了单原子催化剂在类芬顿反应领域的应用，与此同时，双位点催化机理的提出为单原子催化剂的设计提供了新思路。

Li X, Huang X, Huang Y, et al. Single Cobalt AtomsAnchored on Porous N-Doped Graphene with Dual Reaction Sites for Efficient Fenton-like Catalysis[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018.

DOI: 10.1021/jacs.8b05992

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b05992

4. 宾夕法尼亚大学JACS：标记染料的纳米材料如何用于靶向细胞

研究表明两亲性染料如吲哚菁绿（ICG）和原卟啉IX（PpIX）等可以通过驱动纳米乳剂的形成来溶解疏水性胶体药物。这些纳米乳剂可以完全由功能性临床使用的材料组成，但是它们也往往缺乏靶向目标的配体。Amirshaghaghi等人介绍了将ICG和PpIX的变体融入到稳定的纳米乳剂中，并且通过一个简单的可再生Click反应来修饰靶向功能配体的方法,从而大大提高了其细胞靶向能力。

Amirshaghaghi A, Altun B, et al. Site-Specific Labeling of Cyanine and Porphyrin Dye Stabilized Nanoemulsions with Affibodiesfor Cellular Targeting[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018.

DOI: 10.1021/jacs.8b07866

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b08249

5. 布里斯托大学Angew.：Really? 三苯基膦的孪生兄弟居然是个无机物！

众所周知，三苯基膦是一种常用的有机配体，那么是否存在无机物范畴的三苯基膦呢？布里斯托大学Paul G. Pringle教授课题组成功合成出了三苯基膦类似物，P(Baz)₃，Baz学名环硼氮烷，俗称无机苯。该化合物除了表现出类似三苯基膦的路易斯碱性，还具有高反应活性的P-B键，可被应用于诸多有机反应。

Gorman A D, Bailey J A, Pringle P G, et al. Inorganic Triphenylphosphine[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI: 10.1002/anie.201810366

https://doi.org/10.1002/anie.201810366

6. 复旦Angew.：创记录！离域p轨道Bi催化CO₂RR制甲酸

在CO₂RR的多种产物中，甲酸可以用于燃料电池，储氢和作为C₁原料用于化学合成等优势而广受关注。但是大多数已报道的研究工作面临电化学电流密度低(<10 mA/cm²)，产率不高（<30mmg/h/cm²）等问题。近日，S. He等人报道了一种可以实现大电流密度，高产率CO₂RR制甲酸的Bi材料。他们首先通过DFT理论计算发现，当Bi的层间距缩短时，其p轨道会被扰动而变得高度离域化，这一变化非常有利于CO₂RR制甲酸的中间体*OCHO的吸附，从而在理论上证实了实现高效率制甲酸的可能性。实验上，他们以BiOCl纳米片为前驱体，经电化学原位还原后通过XAS实验发现其层间Bi-Bi键长确实有所缩短。将该材料分散于玻碳电极上催化CO₂RR，在 -1.16 V vs RHE下其电流密度高达57 mA/cm², 比至今报道的最大值还要高2倍，且甲酸的法拉第效率达95%。进一步提高CO₂压力，可以得到电流密度高达500 mA/cm²，产率高达391 mg/h/cm²这一历史记录性能。

He S, Ni F, Ji Y, et al. The p-Orbital Delocalization ofMain-Group Metal Boosting CO₂ Electroreduction[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI: 10.1002/anie.201810538

http://dx.doi.org/10.1002/ange.201810538

7. AM: 蜂窝灯笼启发的3D可拉伸超级电容器

传统的可拉伸超级电容器具有薄电极和2D形状，具有有限的特定面电容，并且与3D可穿戴设备不兼容。研究人员受到蜂窝灯笼的启发，在碳纳米管薄膜上电沉积聚吡咯/黑色磷氧化物，制备可膨胀的蜂窝复合电极，该超级电容器具有独立于器件厚度的离子传输路径和3D可拉伸性。1.0 cm厚的矩形超级电容器显示出7.34F cm^-2特定面电容，即使在10000次循环后的2000％可逆应变下，仍可保持95％的电容比。该超级电容器具有增强的特定面积能量存储和形状可定制性，在可伸缩和可穿戴电子设备的广泛应用中显示出巨大的前景。

Lv Z, Tang Y, Zhu Z, et al. Honeycomb‐Lantern‐Inspired 3D Stretchable Supercapacitors with Enhanced Specific Areal Capacitance[J].Advanced Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adma.201805468

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201805468

8. 浙大杨士宽AM：电沉积生长过程中的电雕刻

湿化学生长方法能够实现各种胶体纳米晶体的形状和尺寸控制合成。而电化学沉积（ECD）是产生固定在基板上的微/纳米结构，受湿法化学方法控制的启发，浙大杨士宽课题组通过自上而下的电雕刻工艺（MEDEG）在电沉积生长期间实时雕刻氧化银包合物Ag₇O₈NO₃（由包围NO₃^-的Ag₆O₈笼组成）结构，来实现其微/纳米结构的可控电化学制备。通过改变沉积电压或电解质的组成，可以立即控制电雕刻和电沉积生长速率，因此创建了独特的三角翼、箭头和蝴蝶状的氧化银包合物结构。雕刻的Ag₇O₈NO₃微/纳米结构可以转化为纳米多孔Ag结构和AgCl介孔结构，其形态不变。此外，这些雕刻出来的结构又可以用作随后沉积其他材料的模板，从而形成核壳复合结构。该研究可能使MEDEG机制成为微/纳米结构可控合成中替代传统湿化学方法的有力竞争者。

Wang Y, Zhao L, Zhao Y, et al. Electrocarving during Electrodeposition Growth[J]. Advanced Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adma.201805686

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201805686

9. 胡良兵Accounts Chem. Res.综述：纳米纤维素在储能器件中的应用

胡良兵课题组回顾了纳米纤维素基储能技术的最新进展。着重于纤维，纸张和三维结构化电化学储能装置（EES）的结构设计和工程策略。首先，介绍了纳米纤维素的结构和性能，并对木材材料中的纳米纤维素进行了详细的讨论。然后，讨论了纳米纤维素基纤维、纸张、3D木质和其它气凝胶基EES器件的研究。调研了以纳米纤维素作为绿色分散剂的纸电池、超级电容器、柔性衬底后电池的隔膜和电解质。重点介绍了木材材料在储能、结构设计和工程策略、微观结构和电化学性能等方面的优势。最后，讨论了结构对储能装置电化学性能的影响。最后，总结对未来纳米纤维素基储能装置研究的挑战和方向。

Chen C & Hu L. Nanocellulose toward Advanced Energy Storage Devices: Structure and Electrochemistry[J]. Accounts of Chemical Research, 2018.

DOI: 10.1021/acs.accounts.8b00391

https://doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00391

10. 香港大学ACS Nano：牛不牛！白色的钙钛矿LED问世！

香港大学开发出一种全钙钛矿型白光发光二极管（PeLEDs）。这包括不同钙钛矿的离子交换，不同钙钛矿和载流子传输层的制备的溶剂不相容性，以及整个器件各层之间的能级匹配等。PeLEDs是由一个二维的（CH₃CH₂NH₃）₂CsPb₂I₇钙钛矿发射红色光，CsPbX₃（Br，Cl）量子点可发射青色光，以及BIPO和poly-TPD组成的界面层。通过调节电子和空穴在多层间的传输和分布，实现理想的电致白色发光。并利用这种五极发光二极管的结构，在CIE的彩色空间图（0.32,0.32）中实现了典型白光的色品坐标，并在较宽的驱动电流密度（从2.94至59.29 mA/cm²）范围内，器件可以稳定运行。因此，该研究作为今后研究全钙钛矿型白色PeLEDs的出发点，将有助于PeLEDs在照明和显示方面的应用。

Mao J, et al. All-Perovskite Emission Architecture forWhite Light-Emitting Diodes[J]. ACS Nano, 2018.

DOI: 10.1021/acsnano.8b06196

https://doi.org/10.1021/acsnano.8b06196