固体所Nat. Mater.,丰田Nat. Catal.,Jeff Dahn之Nat. Energy丨顶刊日报20190718
纳米人 纳米人 2019-07-18
1. Nature Rev.Mater.:六方氮化硼光子学

七十多年来,六方氮化硼(hBN)已被用作惰性,热稳定的工程陶瓷;自2010年以来,它还被用作纳米电子和光电器件中石墨烯的最佳基板。最近的研究表明,hBN具有独特的光学特性组合,可实现新的(纳米)光子功能。此外,hBN存在可以设计用于获得室温,单光子发射的缺陷;表现出强烈的二阶非线性,对实际器件有广泛的影响;是一种宽带隙半导体,非常适合深紫外发射器和探测器。受这些有希望的属性的启发,对hBN特性的研究以及大面积体积和薄膜生长技术的发展已经大大扩展。近日,范德堡大学Joshua D.Caldwell研究团队综述了当前的研究的进展,探讨了将hBN用于未来光子学功能和潜在应用的基础,并讨论了一些应用障碍。


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Caldwell, J.D. et al. Photonics with hexagonal boron nitride. Nature Reviews Materials2019.

DOI:10.1038/s41578-019-0124-1

https://www.nature.com/articles/s41578-019-0124-1

 
2. Nature Mater.:bcc金属纳米空洞中氢损伤的预测模型

氢和纳米空洞之间的相互作用,长期以来被认为是氢对材料结构造成损伤的一个关键因素,但目前对于该问题仍是知之甚少。有鉴于此,中国科学院固体物理研究所吴学邦研究员、麦吉尔大学Jun Song等人基于氢和金属钨纳米空洞之间的相互作用之间的研究,建立了一个预测模型来定量的测定纳米空洞中氢原子的构型和能量值。该模型与氢气状态方程相结合,可以预测纳米空洞中氢分子的形成。在此基础上进行了多尺度模拟,与近年来的热脱附实验结果可以很好的吻合。


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Jie Hou, Xiang-Shan Kong, Xuebang Wu, Jun Song& C. S. Liu. Predictive model of hydrogen trapping and bubbling innanovoids in bcc metals.

DOI: 10.1038/s41563-019-0422-4

https://www.nature.com/articles/s41563-019-0422-4

 
3. Nature Energy:在多孔芳香网络聚合物实现高容量甲烷储存

天然气吸附 (ANG)技术是替代传统天然气液化或天然气压缩储存的可行技术。许多不同种类的多孔材料已经被研究用于甲烷的吸附、可逆储存,但是一直没有达到美国能源部的目标(0.5 g g-1,263 ll-1)。有鉴于此,韩国科学技术院Cafer T. Yavuz以及美国德州农工大学Mert Atilhan等人制备了一种柔性多孔聚合物,由苯和1,2-二氯乙烷制成,在5-100 bar压力下循环时,甲烷的存储能力为0.625 g g−1和294 l l−1。作者认为,这种灵活性可以实现快速脱附和热量管理,而结构的疏水性和共价键框架允许材料忍受苛刻的条件。聚合物还表现出吸附记忆效应,吸附量较小的气体(N2)遵循高容量吸附物(CO2)的等温线分布,这是由于吸附焓引起的热膨胀所致。高甲烷吸附容量和记忆效应使柔性多孔聚合物成为ANG技术的候选材料。


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Vepa Rozyyev, Damien Thirion, Ruh Ullah,Joosung Lee, Minji Jung, Hyunchul Oh, Mert Atilhan & Cafer T. Yavuz.High-capacity methane storage in flexible alkane-linked porous aromatic networkpolymers. Nature Energy. 2019

DOI:10.1038/s41560-019-0427-x

https://www.nature.com/articles/s41560-019-0427-x

 
4. Nature Energy:双盐液态电解质助力长寿命无枝晶无负极金属锂软包电池

采用锂金属负极的二次电池体系由于具有比现存锂离子电池高的能量密度因而被视为是最可靠的新型储能技术。很多研究人员认为如果想获得电池长期循环所需的平整、无枝晶金属锂的沉积形貌就需要将传统的液态电解质更换为固态电解质。在本文中,加拿大达尔豪斯大学的Jeff Dahn发现使用LiDFOB/LiBF4双盐液态电解质的无负极锂金属软包电池循环90周后仍能够保持高达80%的容量保持率,这是目前为止零过量锂金属电池的最长循环寿命。即使在循环50周后,这种液态电解质也能够保持金属锂的致密无枝晶形貌。他们利用NMR技术发现对于无枝晶形貌有突出效果的电解质盐在整个循环过程中的消耗十分缓慢,这是软包电池性能优异的重要原因。


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Rochelle Weber, Jeff Dahn et al, Long cyclelife and dendrite-free lithium morphology in anode-free lithium pouch cellsenabled by a dual-salt liquid electrolyte, Nature Energy, 2019

https://www.nature.com/articles/s41560-019-0428-9?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+nenergy%2Frss%2Fcurrent+%28Nature+Energy%29

 

5. Nature Catal.综述:为将来的汽车应用开发高效的单原子催化剂

CO氧化是汽车催化中的一个重要初级反应,自20世纪70年代以来被广泛研究。近日,丰田中央研发实验室Shougo Higashi总结了最先进的CO氧化催化剂的发展以及通过单原子和原子簇催化剂催化CO氧化途径的详细研究对发展高质量催化剂的重要性。作者发现化学家们在通过调整化学势实现高性能催化效果上做了许多工作,包括控制合金的尺寸、结构、形状和程度来改变电子结构,调整催化剂-氧化物支持相互作用,以及吸附剂和催化剂之间的相互作用等。作者还提出了现代催化研究中一个缺失的环节,即汽车催化剂的未来发展和必须解决的相关问题,以实现可持续和绿色发展。


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Atsushi Beniya and Shougo Higashi*. Towardsdense single-atom catalysts for future automotive applications. Nat.Catal., 2019

DOI: 10.1038/s41929-019-0282-y

https://www.nature.com/articles/s41929-019-0282-y

 
6. Nano Lett.:杂化卤化物钙钛矿的长期化学老化

混合卤化物钙钛矿太阳能电池(PSC)的功率转换效率(PCE)已经超过了24%,因此致力提高其商业化的长期稳定性十分重要。在先前的研究中,在钙钛矿膜形成期间添加一定量的离子化碘化物(triiodide: I3- )离子可减少钙钛矿层中的深层缺陷显著提高了PSC的效率。了解这些缺陷浓度与PSC长期化学老化之间的关系,不仅可以获得钙钛矿材料的基本见解,而且对于研究PSC的长期化学稳定性也很重要。

 

在此,蔚山国立科学技术研究所Sang Il Seok联合汉阳大学Eun Kyu Kim通过比较对照和低缺陷(LD)器件的性能,在基于甲脒三碘化铅的PSC的黑暗中长期化学老化期间鉴定PCE中天然衰变的起源。老化200天后,发现LD装置的PCE变化(1.3%)是对照装置的一半(2.6%)。该研究团队使用掠入射广角X射线散射,深层瞬态光谱,扫描光电发射显微镜和X射线光发射光谱来研究这种差异。发现添加triiodide: I3-可减少卤化钙钛矿(HP)中氢氧化物和氧的量,从而影响缺陷的迁移和HP的结构转变。

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Park, B.-W. Kim, E. K. Seok, S. I. et al  Long-term Chemical Aging of Hybrid Halide Perovskites. Nano Lett. 2019.

DOI:10.1021/acs.nanolett.9b02142

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.nanolett.9b02142?rand=ceue26g1

 
7. Nano Lett.:基于黑磷的多模态纳米材料用于靶向联合治疗癌症转移

开发精确靶向的多功能纳米药物以实现有效的乳腺癌肿瘤治疗(尤其是转移性肿瘤)仍然是一个很大的挑战。中科院环境生态研究中心刘思金团队和中科院深圳先进技术研究院喻学锋团队合作,成功地设计并合成了一种多功能的基于黑磷(BP)的纳米材料BP/DTX@ PLGA以解决这一难题。

 

实验将BP量子点(BPQDs)负载到PLGA中,并与化疗药物多西紫杉醇(DTX)进行偶联。体内分布结果表明,BP/DTX@PLGA对原发性肿瘤和肺转移瘤均有很好的靶向性。此外,BP/DTX@PLGA也具有出色的化学-光热联合治疗性能,其在近红外光照射下可以有效的治疗肿瘤。而光热效应也会加速DTX从纳米复合物中的释放,协同地导致程序性细胞死亡,从而消除肺转移瘤。体内外实验结果均证实BP/DTX@PLGA具有良好的生物相容性。因此,这一研究为抑制肿瘤及其转移提供了一种很有前途的BP基多模态纳米药物。


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Shunhao Wang, Xue-Feng Yu, Sijin Liu. et al.Black Phosphorus-Based Multimodal Nanoagent: Showing Targeted Combinatory Therapeutics against Cancer Metastasis. Nano Letters. 2019

DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b02127

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b02127

 

8. AFM综述:用于骨和软骨组织工程的聚合物纤维支架

负重骨缺损和软骨缺损的成功修复是临床骨科面临的一大难题。在过去的几十年里,许多具有仿生理化特性的可生物降解聚合物材料作为骨和软骨组织工程支架的理想材料得到了迅速的发展。聚合物纤维支架由于其具有高的比表面积、合适的机械强度和可调整的性能,也被越来越多地应用于骨和软骨缺损的修复。吉林大学左建林博士福州大学张进博士苏州大学邹俊博士中科院长春应化所丁建勋研究员合作综述了聚合物纤维的制备、组成及其特点;对具有良好结构和性能的聚合物纤维支架在骨、软骨组织工程中的应用进行了介绍;最后也对该领域的发展提出了新的建议。


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YanboZhang, Jin Zhang, Jianlin Zuo, Jun Zou, Jianxun Ding. et al. Polymer Fiber Scaffolds for Bone and Cartilage Tissue Engineering. Advanced Functional Materials. 2019

DOI:10.1002/adfm.201903279

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201903279

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