纳米前沿顶刊日报 20181116

纳米人

2018-11-16

1. Nat. Nanotechnol.：锂离子电池中SEI的原位定量分析

SEI是锂离子电池中最不明确了解的成分，研究人员目前已经付出了相当大的努力来理解其形成和电化学性质，但见解大多是间接推断出来的。鉴于此，美国阿贡国家实验室卢俊、斯坦福大学Khalil Amine、美国陆军研究实验室徐康和北大深研院潘峰教授携手合作，报道了一种方法来定量监测在不同电位下电极表面上的界面组分。通过结合电化学石英晶体微天平（EQCM）的定量和原位技术以及AFM的原子精度，揭示石墨负极和碳酸盐电解质之间SEI的形成。作为一种高灵敏度的质量监测技术，EQCM能够根据施加的电位精确称量石墨电极上累积或损失的物质，研究者将氟化锂和烷基碳酸锂作为施加不同电位的主要化学组分。原位气体分析证实了碳酸酯分子的优先还原，其还原产物是SEI的主要成分。而AFM图揭示了在最初的锂化/脱锂过程中热解石墨（HOPG）的高度取向如何与溶剂化Li⁺相互作用。研究人员发现SEI形成始于石墨边缘位置，其中石墨层之间嵌入溶剂化Li⁺的二聚化，此外还发现这种锂盐在其新生形式可以被再氧化，这与通常认为SEI是电化学惰性且其形成是不可逆的说法不同。

Liu T, LinL, Bi X, et al. In situ quantification of interphasial chemistry in Li-ionbattery[J]. Nature Nanotechnology, 2018.

DOI: 10.1038/s41565-018-0284-y

https://www.nature.com/articles/s41565-018-0284-y

2. 王东海Nat. Energy：金属电池-聚乙烯亚胺海绵的电动效应来缓解枝晶

可充电金属电池的循环寿命和能量密度在很大程度上受其金属负极（锂，钠或锌）枝晶生长的限制。受电场下多孔介质中各种电动现象能够增强物质传递的启发，宾夕法尼亚州立大学王东海课题组开发了一种能够提供锂离子亲和力和促进动电现象的3D交联聚乙烯亚胺多孔海绵（PPS），将其作为锂金属负极主体，以缓解锂枝晶形成。来自PPS的Li⁺强亲和力将Li⁺浓缩在海绵中（自浓缩特征），导致Li⁺的局部浓度高于本体溶液中的Li⁺，同时，由于强Li⁺亲和力引起的界面双电层（EDL）促进了Li电镀/剥离过程中的电动表面传导和电渗透，这种电动泵的特征可以加速主体中的Li⁺传输，从而改善了Li⁺自聚集动力学，能够在高沉积能力和电流密度下实现了低温下的高库仑效率无枝晶Li电镀/剥离。该3D PPS的Li⁺自动聚集和电动泵特征可以协同地降低浓度极化并克服电流扩散限制，从而调节Li⁺浓度差。此外，应用到钠和锌负极，也是一样的无枝晶形态，该方法具有广泛的前景。

Li G, LiuZ, Huang Q, et al. Stable metal battery anodes enabled by polyethylenimine sponge hosts by way of electrokinetic effects[J]. Nature Energy, 2018.

DOI:10.1038/s41560-018-0276-z

https://www.nature.com/articles/s41560-018-0276-z

3. 鄢严发Joule评述：2.3 V，双结钙钛矿的威力！

在最近发表于EES论文中，A'vila等人报道了一种完全真空处理的双结CH₃NH₃PbI₃/CH₃NH₃PbI₃串联太阳能电池，具有2.30 V的超高开路电压。这项工作证明了真空工艺制造轻质和柔性全钙钛矿串联太阳能电池的前景。具有超高光电转换效率。

Yan Y.All-Perovskite Tandem Solar Cell Showing Unprecedently High Open-Circuit Voltage[J]. Joule, 2018.

DOI: 10.1016/j.joule.2018.10.029

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435118305208

4. Nat. Commun.：DNA损伤修复的缺陷会导致破坏性的基因组事件

染色体危机和染色体重构是导致基因组重排的重要原因。全基因组测序显示，在缺乏参与同源重组修复或非同源端连接的因素的小鼠脑肿瘤中会发生频繁复杂的基因组重排。这与Myc/Mycn扩增密切相关，它会增加DNA的损伤和低的细胞凋亡反应。实验通过抑制这一修复过程，并将小鼠肿瘤与人类成神经管母细胞瘤和胶质母细胞瘤进行比较，发现染色体危机与MYC/MYCN获得和DNA修复缺陷相关，这也将为靶向修复肿瘤DNA缺陷提供了治疗的机会。

RatnaparkheM, Wong J K L, et al. Defective DNA damage repair leads to frequent catastrophic genomic events in murine and human Tumors[J]. Nature Communications, 2018.

DOI:10.1038/s41467-018-06925-4

https://www.nature.com/articles/s41467-018-06925-4

5. 厦大刘刚Angew.：锌(II)-二吡咯胺配位纳米治疗药物用于光/基因联合治疗

Chu等人报告了一种合理的协调驱动自组装金属-有机纳米结构的多功能纳米诊疗平台的设计。实验制备了锌(II)配位的纳米制剂，它可装载吲哚菁绿(ICG)和治疗基因，实现荧光/光声成像指导的光/基因联合治疗。结果表明锌(II)-二吡咯胺对ICG的组装具有增效性，同时也可以在癌症小鼠模型中进行靶向基因传递。这种联合装配策略为实现功能杂交提供了一种简单的方式，也为个性化纳米医学领域的“双赢”合作提供了新的思路。

Chu C C, Ren E, et al. Zinc(II)-dipicolylamine Coordination Nanotheranostics: Toward Synergistic Nanomedicine by Combined Photo/gene Therapy[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI: 10.1002/anie.201812482

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201812482

6. JACS：全固态电池中锂离子超导体Li_6+xP_1-xGe_xS₅I的高离子电导率

使用无机固态电解质的全固态电池被视为现有锂离子电池的安全可靠替代手段。要想与现有工艺中的锂离子电池相竞争，无机固态电解质的离子电导率必须要提高。在本文中，研究人员采用X射线衍射、中子衍射、阻抗谱以及核磁共振技术等系统地研究了Li_6+xP_1-xGe_xS₅I的异价取代效应。随着Ge含量的增加，阴离子无序排列逐渐产生，离子迁移的活化能迅速下降，因此离子电导率显著增加。如此高的离子电导率使得厚电极在全固态电池中的使用成为可能。本研究得到的结论对于设计可用高离子电导率的固态电解质材料提供了思路。

Kraft M A,et al. Inducing High Ionic Conductivity in the Lithium Superionic Argyrodites Li_6+xP_1-xGe_xS₅I for All-Solid-State Batteries[J]. Journalof the American Chemical Society, 2018.

DOI:10.1021/jacs.8b10282

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b10282

7.南京工业黄维/陈永华Adv. Sci.：高稳定低维RP相Sn基钙钛矿太阳能电池

目前，制备高质量低维RP（LDRP）相Sn基钙钛矿薄膜的结晶动力学的调控受Lewis理论的限制。南京工业大学IAM黄维和陈永华团队通过使用极性非质子溶剂二甲基亚砜（DMSO）和离子液体溶剂甲基铵乙酸盐（MAAc）的混合物使Lewis加合物与离子交换过程共同作用，有效地调控了其结晶动力学，获得了大晶粒尺寸（~9 μm），低缺陷态密度的高质量低维RP相Sn基钙钛矿薄膜。所制备的电池器件光电转化效率达到了4.03%，并且在N₂条件下保存94天之后没有明显的下降。

JianQiu, Yingdong Xia, Yonghua Chen, Wei Huang, Management of Crystallization Kinetics for Efficient and Stable Low‐Dimensional Ruddlesden–Popper (LDRP) Lead‐Free Perovskite SolarCells[J], Advanced Science, 2018.

DOI:10.1002/advs.201800793

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201800793

8. 莫纳什大学Adv. Sci.：自组装纳米脂质系统的结构和其细胞毒性之间有联系吗？

脂基液态晶体(LLC)纳米颗粒被认为是用于下一代智能治疗方法的理想材料，可以用于广泛的生物医学应用领域。但是目前人们对其生物学知识，特别是在系统生物相容性或细胞毒性等方面仍不清楚。Tan等人综述了不同内部纳米结构的LLCs与生物成分(包括可溶性血浆成分、血细胞和分离组织细胞系)之间的相互作用；阐明了影响细胞对纳米颗粒的耐受性的因素，如脂类的类型、纳米颗粒表面电荷和内部纳米结构等等；综述了相邻膜域的细胞摄取和脂质转移的机制；最后对将这些研究转化为可行的治疗方法提出了新的见解。

Tan A, Hong L, et al. Self-Assembled NanostructuredLipid Systems: Is There a Link between Structure and Cytotoxicity?[J]. Advanced Science, 2018.

DOI: 10.1002/advs.201801223

https://doi.org/10.1002/advs.201801223

9. AEM：溶剂介导的Li₂S电沉积

由于在Li-S 电池中Li₂S的过早钝化会造成硫物种的利用率降低和倍率性能下降，因此控制Li₂S的电化学沉积对于Li-S电池来说至关重要。在本文中，研究人员揭示了在控制Li₂S固态电化学沉积过程中溶剂所扮演的角色，并提出了溶剂介导的Li₂S生长模型。他们的研究发现，Li₂S的电化学沉积受到电机动力学过程、Li₂S的溶解性、多硫化锂的扩散能力等因素的影响，而这些因素又取决于溶剂的给电子能力、极性以及粘度等。

Li Z, ZhouY, et al. Solvent‐Mediated Li₂S Electrodeposition: A Critical Manipulatorin Lithium–Sulfur Batteries[J]. Advanced Energy Materials, 2018.

DOI: 10.1002/aenm.201802207

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201802207

10. 黄维AFM综述：钙钛矿太阳能电池的工业化之路！

尽管钙钛矿太阳能电池（PSC）的性能得到显着提高，但大多数高效PSC仍局限于相对较小的有效区域。随面积增大，效率和稳定性的下降，这是工业化的瓶颈。本综述重点介绍大面积PSC的研究进展，挑战和策略，特别是各种器件的各种功能材料，包括钙钛矿，空穴传输材料，电子传输材料和电极。最后，给出了从实验室到工业的各个PSC功能层的主要问题，并给出了大面积PSC研究方向的展望。

Wang F, et al. Materials toward the Upscaling of Perovskite Solar Cells: Progress, Challenges, and Strategies[J]. Advanced Functional Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adfm.201803753

https://doi.org/10.1002/adfm.201803753

11. 浙江大学AFM：提高卡巴他赛的药物安全性和治疗效果

如何开发一种纳米治疗平台可以有效和安全地将药物运送到理想的肿瘤部位仍然是一个问题。卡巴他赛（CTX）由于其可以克服其他紫杉烷类药物引起的耐药性的能力，所以在临床应用中备受关注。然而，由于CTX对患者的高毒性作用，对这种强效药物的研究只取得了初步的成功。Wan等人报道了通过寡聚醇酸(oLA)的化学衍生化使CTX可以在结构上与聚合物平台更兼容。CTX与oLAs共价共轭可以产生与外源聚合物充分兼容的新实体，形成可注射的纳米药物(称为o(LA)n-CTX-NPs)。利用这些o(LA)n-CTX-NPs，可以显著增加肿瘤积累和改善药物毒性。在肺癌异种移植模型中，通过使用o(LA)18-CTX-NPs可以大大提高CTX的抗肿瘤效果。

Wan J Q, Qiao Y T, et al. Structure-Guided Engineering of Cytotoxic Cabazitaxel for an Adaptive Nanoparticle Formulation:Enhancing the Drug Safety and Therapeutic Effcacy[J]. Advanced Functional Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adfm.201804229

https://doi.org/10.1002/adfm.201804229