纳米前沿顶刊日报 20181204

纳米人

2018-12-04

1.弗吉尼亚理工大学Joule综述：揭秘单晶钙钛矿光伏器件的性能

单晶钙钛矿的优越性在于较少的无序能量态、最小化的陷阱密度（~10⁹ cm^-3 VS.多晶的~10¹⁶ cm^-3）、晶界少、载流子扩散长度大和载流子迁移率高以及载流子寿命长等。这些特征还协同地减轻了寄生问题，例如在典型的多晶器件中观察到的离子迁移、回滞和降解问题。单晶钙钛矿的光伏器件逐渐引起关注。Wang等人综述了钙钛矿单晶的生长和性质，以及所面临的相关挑战。并对有关单晶钙钛矿光伏器件的物理方面和技术挑战进行深入讨论，以及提出其可靠性的策略。

Wang K,Yang D, Wu C, et al. Mono-crystalline Perovskite Photovoltaics toward Ultrahigh Efficiency?[J]. Joule, 2018.

DOI: 10.1016/j.joule.2018.11.009.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435118305300

2. Bisquert最新Nature Commun.：揭示碘空位在卤化铅钙钛矿中的地位！

德国拜罗伊特大学Sven Huettner和西班牙海梅一世大学Juan Bisquert团队构建了一种动态传递模型，通过偏压控制MAPbI3钙钛矿半导体膜的光致发光性能的on/off，发现局部饱和限制的离子空位的漂移导致尖端（sharp front）的存在，从而诱导产生缺陷，同时会大幅降低薄膜中的辐射复合率。该模型解释了离子诱导的掺杂改变引起的电流的时间依赖性，其随着空位的漂移而改变局部电子和空穴浓度。这些研究结果直接确定碘空位的扩散系数，并为离子效应与杂化钙钛矿材料的电光性质提供详细信息。

Cheng Li, Sven Huettner, Juan Bisquert et al. Unravellingthe role of vacancies in lead halide perovskite through electrical switching of photoluminescence. Nature Communications 2018, 9, 5113.

Doi:10.1038/s41467-018-07571-6.

https://www.nature.com/articles/s41467-018-07571-6

3. 香港理工大学Angew.：抗氧化剂钝化稳定锡基钙钛矿薄膜

锡基钙钛矿由于优异的光电性质和合适带隙是制备高效无铅钙钛矿太阳能电池（PSC）最有前景的材料之一。然而，制备高稳定和高效的锡基PSC具有挑战性因为钙钛矿中的Sn²⁺在空气中很容易被氧化成Sn⁴⁺。香港理工大学的严峰团队报道一种空气稳定的FASnI₃钙钛矿薄膜，通过引入羟基苯磺酸或盐作为抗氧化剂，与过量的SnCl₂引入钙钛矿前体溶液。磺酸盐基团与Sn²⁺之间的相互作用离子能够使钙钛矿颗粒原位包覆SnCl₂^-添加剂复合层，大大增强钙钛矿薄膜的氧化稳定性。暴露在空气中，没有封装的器件能够在500小时内保持80％的效率。

Tai, Q. et al. Antioxidantgrain passivation for air stable tin-based perovskite solar cells[J]. Angew.Chem. Int. Ed., 2018.

Doi:10.1002/anie.201811539.

https://doi.org/10.1002/anie.201811539

4. JACS:溴化物中间体用于锂金属电池3D集流体上锂均匀成核

通常采用增加沉积面积降低电流密度来调节Li+沉积，但大多数情况尤其是高电流密度下，3D集电器上Li成核通常不能充分利用电活性表面。鉴于此，Yu-Guo Guo、Lang Jiang和Li-Jun Wan团队通过CuBr和Br掺杂的类石墨烯薄膜产生的两步协同过程实现了导电骨架中Li的均匀成核。一步是由掺杂Br的类石墨烯薄膜驱动，该薄膜与Cu泡沫很好地结合，以调节均匀的Li+通量和成核。另外，在均匀成核的基础上，通过CuBr进一步调节核的形态，CuBr与Li反应并产生LiBr（具有低Li扩散势垒），调节Li在煎饼状种子均匀成核然后生长为颗粒状Li金属。因此，即使在非常高的电流密度下，成核过电位也显著降低，有效地抑制了锂枝晶的生长。改性后的Cu泡沫（BGCF）负极具有小的成核过电位，高可逆性的Li电镀/剥离，当匹配实际质量负载的LiFePO4正极（高达20.5 mg cm^-2）时，Li-BGCF全电池表现出优异的循环性能。

Hui Duan, Jing Zhang, Xiang Chen, Xu-DongZhang, Jin-Yi Li, Lin-Bo Huang, Xing Zhang, Ji-Lei Shi, Ya-Xia Yin, QiangZhang, Yu-Guo Guo, Lang Jiang, Li-Jun Wan, Uniform Nucleation of Lithium in 3D Current Collectors via Bromide Intermediates for Stable Cycling Lithium MetalBatteries[J], J. Am. Chem. Soc., 2018.

DOI: 10.1021/jacs.8b10488

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b10488

5.AM: 石墨负极上构建人工SEI提高双离子电池阴离子脱/嵌循环稳定性

东北师范大学Xing-Long Wu课题组报道了一种新的表面改性策略，通过可控地在石墨电极上构建一个高效人工SEI保护层，来保护石墨负极免受阴离子效应和电解质分解的沉积。这种SEI改性的石墨在5.0V的上截止电压、200mA g^-1下500次循环后表现出优异的循环稳定性，与原始石墨电极相比得到了很大改善。通过几项非原位测试研究，揭示了人工SEI在重建和逐步建立最佳阴离子传输路径后，极大地稳定了电极/电解质的界面。该研究为推动双离子电池（DIB）的性能提供了一条新的途径。

Wen‐Hao Li, Qiu‐Li Ning, Xiao‐Tong Xi, Bao‐HuaHou, Jin‐Zhi Guo, Yang Yang, Bin Chen, Xing‐Long Wu, Highly Improved CyclingStability of Anion De‐/Intercalation in the Graphite Cathode for Dual‐Ion Batteries[J], Advanced Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adma.201804766

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201804766

6. 国家纳米科学中心AFM综述：功能纳米材料用于克服肿瘤免疫耐受

肿瘤免疫学的研究表明免疫耐受具有免疫原性低、抗原表达不充分、T淋巴细胞渗透率低等特点。这些特点也使得肿瘤细胞很容易逃脱免疫细胞的攻击。纳米材料以其超小尺寸、独特的表面特性和多价效应等独特的性能，在调控肿瘤免疫微环境的应用中受到越来越多的关注。Gong等人综述了功能性纳米材料在避免肿瘤免疫耐受中的应用，包括用于构建肿瘤疫苗、检查点阻断递送、细胞因子递送和过继细胞治疗等等，并讨论了利用纳米材料克服肿瘤免疫耐受的优点和所面临的挑战。

Gong N Q, Zhang Y X, etal. Functional Nanomaterials Optimized to Circumvent Tumor Immunological Tolerance[J]. Advanced Functional Materials, 2018.

DOI:10.1002/adfm.201806087

https://doi.org/10.1002/adfm.201806087

7. 赫尔辛基大学AFM综述：用于药物递送、组织工程和癌症治疗的电纺纤维结构

电纺丝技术在药物传递、组织工程、肿瘤治疗和疾病诊断等方面具有广泛的应用潜力。Ding等人介绍了利用电纺丝法所制备的多种药物递送系统，包括其载体组成、药物掺入技术、释放动力学以及治疗效果；并且从电纺丝技术的原理、优点和局限性出发，对各种药物的掺入方法进行了深入的探讨。电纺丝技术可以满足实际复杂体内环境的各种要求，克服单载体系统的局限性，实现程序化、多阶段的多药释放，具有良好的临床应用前景。

Ding Y P, Li W, et al.Electrospun Fibrous Architectures for Drug Delivery, Tissue Engineering and Cancer Therapy[J]. Advanced Functional Materials, 2018.

DOI:10.1002/adfm.201802852

https://doi.org/10.1002/adfm.201802852

8. 新加坡南洋理工大学Small：细胞膜包覆的纳米材料用于癌症的光学治疗

光学治疗包括光热疗法(PTT)和光动力疗法(PDT)，即利用光学治疗试剂产生热或细胞毒性活性氧(ROS)来杀死癌细胞。然而，传统的光学治疗试剂很容易被免疫系统识别，并且体内的清除速度快，在肿瘤部位积累量很低。研究证明，细胞膜表面丰富的蛋白质可以很好地为纳米颗粒提供伪装，因此细胞膜包覆也已经成为解决这些问题的一种潜在方法。Zhen等人综述了近年来对用于肿瘤光学治疗的仿生细胞膜伪装的纳米材料的研究进展。不同的细胞膜可用不同的方法来包裹纳米材料，并且被包覆的纳米材料的光物理性质也基本保持不变。根据细胞来源的不同，被包覆的纳米颗粒可以实现免疫逃逸、体内循环时间延长和同源靶向的效果。并且在激光照射下，细胞膜也可以从纳米材料上脱落，从而导致药物释放来达到协同治疗的目的。

Zhen X, Cheng P H, et al.Recent Advances in Cell Membrane-Camouflaged Nanoparticles for Cancer Phototherapy[J]. Small, 2018.

DOI:10.1002/smll.201804105

https://doi.org/10.1002/smll.201804105

9.山东大学Small：多功能胶束用于单一近红外光引发的双模态光学治疗

光学治疗是一种很有前途的癌症诊疗策略，引起了人们的广泛关注。然而，如何利用单一波长的近红外(NIR)光来同步进行光热治疗(PTT)和光动力治疗(PDT)仍然是一个较大的难题。Hu等人提出了一种利用单一波长激光可以同时进行PTT、PDT和荧光成像的多功能胶束，即TPGS-IR820/Ce6胶束。由于TPGS-R820偶联物与Ce6具有相似的峰吸收波长，因此该胶束可以应用于单个近红外激光(660 nm)引发的双模态光学治疗。该胶束具有很好的光热转化效率和高的单线态产氧量。该胶束在被癌细胞内化后，经单次近红外激光照射，在体外和体内均表现出显著的抗癌活性，并且其全身毒性也非常小。这种高效安全的TPGS-IR820/Ce6胶束为构建单一近红外光诱导的PTT和PDT联合治疗纳米平台提供了新的思路。

Hu X, TianH L, et al. Rational Design of IR820- and Ce6-Based Versatile Micelle forSingle NIR Laser-Induced Imaging and Dual-Modal Phototherapy[J]. Small, 2018.

DOI:10.1002/smll.201802994

https://doi.org/10.1002/smll.201802994