纳米前沿顶刊日报 20181024

纳米人

2018-10-24

1.Sci. Adv.：旧材料，新思想，催化效果真理想

Heusler合金是一种含三种元素以上的金属间化合物，由于其可以精确调控元素比例从而在诸多领域被广泛应用。日本东北大学Takayuki Kojima教授课题组成功将Heusler合金这一新思想引入催化领域，他们经过研究发现Co₂MnGe和Co₂FeGe具有优良的炔烃选择性催化能力。精确调控取代Mn，Fe和Ge可以对催化活性及选择性产生巨大影响。

Kojima T, Kameoka S,Fujii S, et al. Catalysis-tunable Heusler alloys in selective hydrogenation of alkynes: A new potential for old materials[J]. Science Advances, 2018.

DOI: 10.1126/sciadv.aat6063

http://advances.sciencemag.org/content/4/10/eaat6063

2.Nat. Commun.：从[Mo₆O₂₂@Ag₄₄]到[Mo₈O₂₈@Ag₅₀]的协同核壳转化

由特定刺激诱导的高核银簇的结构转变在簇合成和反应性方面具有很大意义。为了实现银簇的结构转变，需要两个先决条件：（i）柔性银壳和（ii）可变阴离子模板。因为羧酸盐硬碱与软酸Ag（I）原子形成相对弱的键合，因此在银簇表面上安置单羧酸配体会赋予银簇一定的柔韧性。所以当被刺激后在溶液中羧酸盐可以部分解离，然后诱导表面银原子的重排。至于可变阴离子模板，多金属氧酸盐（POM）是最佳候选者，因为它们的可变形式取决于pH值。基于此，研究人员报道了两个银簇[Mo₆O₂₂@Ag₄₄]和[Mo₈O₂₈@Ag₅₀]，它们被内部的同多钼酸盐模板化，并被表面上的iPrS-和PhCOO-配体覆盖。值得注意的是，[Mo₈O₂₈@Ag₅₀]可以通过添加PhCOOH从[Mo₆O₂₂@Ag₄₄]转化。这是因为PhCOOH增加钼酸盐模板从Mo₆O₂₈^-到Mo₈O₂₈^-的缩合程度，然后将外部银壳从Ag₄₄扩大到Ag₅₀。通过ESI-MS揭示了溶液银簇的演变，表明了这种破裂-生长-重组（BGR）转化机制。

Wang Z, Su H, Tung C, et al. Decipheringsynergetic core-shell transformation from [Mo₆O₂₂@Ag₄₄] to [Mo₈O₂₈@Ag₅₀][J]. Nature Communications,2018.

DOI: 10.1038/s41467-018-06755-4

https://www.nature.com/articles/s41467-018-06755-4

3.Nat. Commun.：有机铂(II)金属笼作为光-化学治疗癌症的多模性诊疗平台

光动力治疗由于其微创性、低毒性、副作用小和无耐药使得它成为一种很有效的癌症治疗选择。但是由于疏水光敏剂的聚集很严重，如何设计具有高的单线态氧(¹O2)产生效率(QY)的光敏剂仍然是一项科研难题。Yu等人开发了一种有机铂(II)金属笼，它可以提高¹O2 的QY并且达到协同抗癌的效果。负载有金属笼的纳米材料(MNPs)具有三模态成像能力，可以精确诊断肿瘤并实时监测MNPs的生物分布和体内清除的情况。实验证明MNPs对U87MG、耐药A2780CIS、原位肿瘤等模型均有良好的抗转移作用和抗肿瘤性能，经单次治疗后均无复发，体现了很好的光-化学协同抗肿瘤效果。

Yu G, Yu S, et al. Adiscrete organoplatinum(II) metallacage as a multimodality theranostic platformfor cancer photochemotherapy[J]. Nature Communications, 2018.

DOI:10.1038/s41467-018-06574-7

https://www.nature.com/articles/s41467-018-06574-7

4.Nat. Commun.：纳米金刚石自噬抑制剂改善砷基材料治疗肿瘤

三氧化二砷(ATO)是一种通过选择性诱导细胞凋亡来治疗血癌的化疗药物。但其对实体肿瘤的疗效往往很有限。Cui等人将纳米金刚石(NDs)作为一种安全有效的自噬抑制剂用于提高砷基材料的治疗效果。实验发现NDs和ATO虽然在功能上针对的是不同的细胞通路(自噬和凋亡)，但它们的联合作用可以显著提高细胞程序性死亡。实验在肝肿瘤小鼠模型上发现，NDs和ATO联合治疗组的肿瘤细胞减少了约91%，而无NDs组肿瘤细胞减少约28%。接受了治疗的小鼠在150天内的生存率达到100%，并且肝癌的相关症状也明显减轻。

Cui Z, Zhang Y, et al. Nanodiamond autophagyinhibitor allosterically improves the arsenical-based therapy of solid tumors[J].Nature Communications, 2018.

DOI: 10.1038/s41467-018-06749-2

https://www.nature.com/articles/s41467-018-06749-2

5.王心晨Angew.综述：高晶态氮化碳光催化水裂解！

聚合态的氮化碳一般表现出较快的光生载流子复合速率以及温和的光催化效率。为提高氮化碳的光催化效率，一般采用提高其晶态的策略。在这篇综述中，王心晨教授归纳总结了近年来合成高晶态氮化碳及其在光催化电解反应中的应用进展。

Lin L, Yu Z & Wang X.Crystalline Carbon Nitride Semiconductors for Photocatalytic Water Splitting[J].Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI: 10.1002/anie.201809897

https://doi.org/10.1002/anie.201809897

6.江雷院士团队Adv. Mater.综述：纳米通道浸润性与应用！

纳米通道浸润性研究对于解决界面化学和流体力学中遗留的众多挑战性问题至关重要，并广泛应用于物质传输、纳米限域催化、限域化学反应、纳米材料制备、能量储存和转化、液体分离等领域。中科院理化所江雷院士团队综述文章首先介绍了“量子限域超流体”概念，并用于解释纳米通道中超快物质传输和非连续流体行为。随后，文章分别在理论和实验上总结了一维、二维和三维纳米通道浸润性，从分子模拟、液体浸润性、外部刺激（温度和电压）调控浸润性、熔体和液体浸润限域策略、液体传输和限域纳米材料制备等方面对纳米通道浸润性与应用进行论述。最后，文章在展望中指出，“量子限域超流体”概念将为理解纳米通道中非连续流体行为提供新思路，并将引发一场量子限域化学的革命。

Zhang X, Liu H &Jiang L. Wettability and Applications of Nanochannels[J]. Advanced Materials,2018.

DOI: 10.1002/adma.201804508

https://doi.org/10.1002/adma.201804508

7.唐智勇AM综述：纳米材料中的磁性圆二色性

磁圆二色性（MCD）可以表征物质的几何和电子信息，这为探讨结构与磁光的关系提供了新的机遇。国家纳米科学中心唐智勇课题组总结概述了MCD技术在半导体和贵金属纳米材料中的应用。MCD技术可以揭示半导体纳米晶体中激子跃迁的结构信息，贵金属中的电子跃迁，纳米团簇和贵金属纳米结构中的等离子体共振。凭借这些优势，MCD技术可以有效地评估纳米材料的激子和等离子体光学的磁调制。MCD技术很大程度上推动半导体和贵金属纳米材料在传感、自旋电子和纳米光子学等领域的应用。

Han B, Gao X, Lv J, etal. Magnetic Circular Dichroism in Nanomaterials: New Opportunity in Understanding and Modulation of Excitonic and Plasmonic Resonances[J]. Advanced Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adma.201801491

https://doi.org/10.1002/adma.201801491

8.崔屹Nano Lett.：壳层保护的二次纳米硅构建耐压高容量锂电负极

崔屹课题组通过在二次微米颗粒上设计致密的硅壳层来制造耐压硅结构，二次粒子由许多一次硅纳米粒子组成。硅壳层显著改善了整体机械稳定性，而内部多孔结构有效地控制了体积膨胀。此外，致密的硅壳层减小了表面积，从而提高了初始库仑效率。进一步，研究人员通过石墨烯笼封装，保证了硅核在笼内膨胀的同时可以保持有效的电接触。该结构可以抵抗超过100 MPa的高压而保持形貌良好，体积容量高达2041 mAh cm^-3，在全电池中也展示出优异的稳定性。

Wang J, Liao L, Li Y, et al. Shell-protectivesecondary silicon nanostructures as pressure-resistant high-volumetric-capacity anodes for lithium-ion batteries[J]. Nano Letters, 2018.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b03065

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b03065

9.东京大学ACS Energy Lett.：首次揭示钙钛矿太阳能电池中回滞现象的起源

钙钛矿太阳能电池（PSCs）的效率已经突破23%，然而回滞现象仍未得到明确的解释。Kim等人通过纳米尺度原位电流密度-电压表征手段，首次直接观察PSC的隧道现象，并且隧道现象可以诱导电池的回滞现象产生。研究发现，隧道现象起源于粗糙界面的静电偶极子引起的局部重掺杂；回滞现象可能起源于堆积隧道电流。该研究揭示了回滞现象的新起源和PSC界面的重要性。

Kim T W, Kim M, CojocaruL, et al. Direct Observation of the Tunneling Phenomenon in Organometal Halide Perovskite Solar Cells and Its Influence on Hysteresis[J]. ACS Energy Letters,2018.

DOI: 10.1021/acsenergylett.8b01701

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.8b01701

10.ACS Nano：磁性靶向纳米催化剂增强肿瘤特异性治疗

独特的肿瘤微环境可以触发治疗纳米系统将无毒药物原位转化为毒性治疗剂，具有较强的选择性和安全性。Feng等人构建了一种磁性靶向和对肿瘤微环境响应的纳米催化剂Fe₅C₂-GOD@MnO₂，它可以在肿瘤进行特异性反应从而完成氧化治疗肿瘤。实验证明在给药后，Fe₅C₂-GOD@MnO₂会被肿瘤细胞内吞，并在酸性微环境的诱导下使MnO₂纳米壳分解为Mn²⁺和O₂，同时释放出葡萄糖氧化酶（GOD）。Mn²⁺可作为磁共振成像(MRI)造影剂用于实时监测治疗过程，而O₂和释放出的GOD可以有效的消耗肿瘤细胞中的葡萄糖，同时产生大量的H₂O₂，这一过程也会加速Fe₅C₂在肿瘤微环境中催化的Fenton反应。因此该材料可以在肿瘤内特异性产生高毒性的羟基自由基，具有很好的选择性抗癌治疗效果。 

Feng L, Xie R, et al. Magnetic Targeting,Tumor Microenvironment Responsive Intelligent Nanocatalysts for Enhanced Tumor Ablation[J]. ACS Nano, 2018.

DOI: 10.1021/acsnano.8b05042

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b05042