王中林、周宏才、郭少军、Tze Chien Sum、李子福/杨祥良等成果速递丨顶刊日报20190802
纳米人 纳米人 2019-08-02

1. Chem. Rev.第三代半导体纳米线在压电与压电光电子学领域的应用

近年来,随着纳米科学技术的飞速发展,半导体纳米线在电子和光电子领域得到了广泛的应用。其中,以ZnO、GaN为代表的第三代半导体由于其c轴方向的结构不对称,沿纳米线纵向有相对较大的自发极化。压电、光激发和半导体特性的双或多路耦合产生了压电电子学和压电光电子学等新的研究领域。

 

近日,中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林,潘曹峰,翟俊宜等综述了纳米线基压电电子学和压电光电子学的机理和应用。研究压电电子学和压电光电子学,可实现通过简单的机械刺激有效地控制载流子输运、光电特性等,引起了广泛的关注。


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Caofeng Pan, Junyi Zhai, Zhong Lin Wang. Piezotronics and Piezo-phototronics of Third Generation Semiconductor Nanowires. Chem. Rev.,2019

DOI: 10.1021/acs.chemrev.8b00599

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemrev.8b00599

 

2. Chem. Rev.MOFs用于食品安全领域

食品安全是全世界普遍关注的问题。金属有机框架(MOFs)是一类具有独特物理化学性质的功能材料,在食品安全领域具有广阔的应用前景。

 

近日,中国农业科学院Xiao-Ou Su,北京工业大学Jian-Rong Li与德州农工大学周宏才等团队合作对MOFs在食品安全领域的应用进行了总结。作者首先以食品安全领域的一些代表性实例介绍了MOFs的合成和多孔性;然后,综述了MOFs和基于MOF的材料在食品安全监测、食品加工、保藏、卫生和包装等方面的应用;最后对未来进行展望并提出了MOFs在这一领域面临的潜在机遇和挑战。


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Pei-Long Wang,Lin-Hua Xie, Jian-Rong Li, Xiao-Ou Su, Hong-Cai Zhou, et al. Metal–Organic Frameworks for FoodSafety. Chem. Rev., 2019

DOI: 10.1021/acs.chemrev.8b00257

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemrev.9b00257

 

3. Chem. Soc. Rev.多组分和多级结构框架材料的化学

多组分多级多孔材料是一类具有结构紧凑、分布可调、应用广泛等特点的新型材料。对多功能和多级结构的需求日益增加使得多组分多级金属有机框架和其它开放框架化合物的研究成为热点。

 

近日,德州农工大学周宏才团队总结了多组件和多级结构框架材料的最新进展,包括这些结构的设计和合成策略、特性以及最新的应用。作者先介绍和总结了在不同合成条件下制备多元MOFs;然后简要介绍了固体核磁共振和光致共振等表征技术,以及它们在气体储存、分离、多相催化、客体传递和发光等方面的潜在应用。在相同设计原则的指导下,介绍了多组分分层共价有机框架、金属有机笼和多孔有机笼的合成及应用。该综述提供一个多组分分层多孔化合物的文库,对多孔材料的设计合成具有重要的指导作用。


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Liang Feng, Kun-Yu Wang, Gregory S. Day and Hong-CaiZhou. The chemistry of multi-component and hierarchical frameworkcompounds. Chem. Soc. Rev., 2019

DOI:10.1039/C9CS00250B

https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2019/cs/c9cs00250b

 

4. Nat. Commun.: 钙钛矿超快的长距离自旋漏斗效应

 室温旋转电子设备是自旋电子学的发展方向。目前,很少有合适的材料系统。近日,南洋理工大学Tze Chien Sum揭示了溶液处理的混合相Ruddlesden-Popper钙钛矿薄膜超越声子动量散射的挑战。这种高度无序的系统在室温下显示出从二维(2D)到三维(3D)相的光激发自旋极化激子的显着有效的超快漏斗。

 

将这种有效的激子弛豫路径归因于较低能量状态,源于中间态介导的能量转移。该过程绕过了具有严格频带色散的典型半导体中无处不在的声子动量散射,这会导致在热化过程中自旋信息的损失。使用分级2D / 3D钙钛矿的薄膜工程可实现~600nm的厚度上进行单向面外自旋漏斗。该研究结果揭示了一个有趣的溶液加工钙钛矿系列,具有非凡的自旋保留能量传输特性,可以重振自旋信息传递的概念。


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Giovanni,D. Sum, T. C. et al. Ultrafast long-range spin-funneling in solutionprocessed Ruddlesden–Popper halide perovskites. Nat. Commun. 2019.

DOI:10.1038/s41467-019-11251-4

https://www.nature.com/articles/s41467-019-11251-4

 

5. Angew贵金属纳米颗粒低温下热解生成磷配位的贵金属单原子

与高电负性原子(特别是N、O)配位的贵金属单原子经常处于缺电子状态,稳定性差,极大地限制了它们在催化领域的广泛应用。近日,北京大学郭少军等多团队合作,通过PH3和贵金属之间强路易斯酸碱对的相互作用,高效的将贵金属纳米颗粒(MNPs, M = Ru, Rh, Pd)在低温下(400 oC)热解为在g‐C3N4纳米片上的膦配位的单原子(MPSAs)。

 

实验表征发现,所得到的Pd单原子负载在g‐C3N4纳米薄片上,以PdP2的形式存在,富含电子,在概念上不同于已知的缺电子单原子。DFT模拟表明,P配位提高了MPSAs的4d电子态密度,是MPSAs富电子的主要原因。PdP2负载的g‐C3N4纳米片的富电子特性使其具有高的光催化产H2活性,是最先进的N‐配位的负载在g‐C3N4纳米片上的PdSAs的4倍。该法制备的P配位金属单原子的富电子态增强光催化性能现象在其它贵金属单原子催化剂(如Ru和Rh)中也观察到。


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Peng Zhou, Shaojun Guo*, et al. Themolysis of noblemetal nanoparticle into electron‐rich phosphorus‐coordinated noble metal single atoms at low temperature. Angew.Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201908351

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201908351

 

6. Angew: 含不对称酰亚胺阴离子的氢氧化钠和氢氧化钾熔盐助力高压水溶液电池

水溶液钠离子电池和钾离子电池能够消除锂离子电池的安全隐患和成本痼疾,但是其广泛应用受到水溶液电解质电化学稳定窗口较窄的限制,因而其能量密度有限。

 

在本文中,日本东京大学和京都大学的Atsuo Yamada团队首次发现采用具有不对称酰亚胺阴离子的室温氢氧化钠和氢氧化钾熔盐能够改善水溶液钾离子和钠离子电池的电化学性能。这种熔盐是该课题组在2016年发现氢氧化锂熔盐后发现的第二和第三种碱金属氢氧化物熔盐。在这种熔盐体系中,由于水分子参与到Na+和K+水化层中因而能将水溶液的电化学稳定窗口扩宽至2.5-2.7V(在Pt电极中)。研究人员采用氢氧化钠熔盐作为电解质组装的Na3V2(PO4)2F3//NaTi2(PO4)3水溶液钠离子全电池工作电压高达1.75V, 这是目前文献中报道过的最高电压的水溶液钠离子全电池。


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Qifeng Zheng, Atsuo Yamada et al, Sodium‐ and potassium‐hydratemelts containing asymmetric imide anions for high‐voltageaqueous batteries, Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/ange.201908830

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.201908830?af=R

 

7. JACS: 碘化铅杂化钙钛矿的高温反铁电性

以自然极化电场(P-E)双磁滞回线为特征的反铁电已被开发为用于能量存储。福建物构所Zhihua Sun团队开发出了一种碘化铅杂化钙钛矿,(BA)2(EA)2Pb3I10 (其中BA =正丁基铵和EA =乙基铵),这是第一个反铁电体,其表现出高居里温度(〜 363 K)。由相邻偶极子的反极性排列引发的高温反铁电性被特有的双P-E磁滞回线所证实,因此能够在65%~83%的范围内实现显著的储能效率。这个优点几乎与许多无机对应物相当,表明其能量储存的潜力很大。该材料还可作为室温双轴铁电体,自发极化为5.6 μC·cm-2。这项关于高温反铁电和室温双轴铁电的研究对于多功能碘化铅杂化钙钛矿来说是首次报道。


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Han, S. etal. A High-Temperature Antiferroelectric of Lead Iodide Hybrid Perovskites. J.Am. Chem. Soc., 2019

Doi:10.1021/jacs.9b05124 (2019).

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b05124

 

8. Nano Lett.对谷胱甘肽响应的纳米颗粒用于双模态成像和化学-光热联合治疗

构建可被肿瘤微环境刺激激活的纳米诊疗平台是目前研究的一大热点和难题。华中科技大学李子福教授和杨祥良教授合作报道了一种新型简单的,对谷胱甘肽(GSH)响应而激活的纳米颗粒,并将其用于双模态成像和联合治疗。

 

实验采用一步透析法制备了一种由二硫键连接的羟乙基淀粉-紫杉醇偶联物(HES-SS-PTX)和近红外(NIR)氰基荧光团DiR组成的纳米诊疗平台DHP。由于DiR被包裹在HES-SS-PTX形成的疏水核内,其荧光会因聚集猝灭(ACQ)效应而猝灭。然而,一旦DHP被癌细胞内化,细胞内的谷胱甘肽可以裂解HES-SS-PTX中的二硫键,导致共轭的PTX和负载的DiR发生同步释放。释放的PTX能发挥化学治疗作用,而DiR能吸附到邻近的内溶酶体膜上进而恢复荧光。因此,DHP可以通过DiR的荧光恢复来监测PTX的释放和治疗效果。此外,DHP还可以作为抑制荧光和光声成像的体内探针,并通过化学-光热联合治疗实现有效的抗肿瘤效果。


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Yihui Li,Yuxin Wu, Jitang Chen, Jiangling Wan, Zifu Li, Xiangliang Yang. et al. A Simple Glutathione-Responsive Turn-On Theranostic Nanoparticle for Dual-Modal Imagingand Chemo-Photothermal Combination Therapy. Nano Letters. 2019

DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b02769

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b02769

 

9. Acc. Chem. Res.近红外光免疫治疗对抗癌症

美国国立卫生研究院Hisataka Kobayashi教授对新近发展起来的以光化学为基础的近红外光免疫治疗(NIR-PIT)进行了综述。NIR-PIT是一种利用分子靶向策略治疗癌症的光学疗法,即通过注射一种NIR染料700dx (IR700)和单克隆抗体(mAb)的偶联物,该偶联物以癌细胞表面表达的抗原为靶点。随后在近红外光下会开启光化学“死亡”开关,导致被靶向的癌细胞发生快速和高选择性的免疫原细胞死亡(ICD)。而邻近的受体阴性细胞则完全不会受到伤害。由于其具有高靶向性,NIR-PIT往往造成的副作用很低。

 

研究表明,NIR-PIT几乎可以靶向任何细胞的表面抗原,包括癌症干细胞标志物如CD44和CD133。目前其在临床实验中也表现出很好的效果。NIR-PIT的下一步发展方向是进一步利用免疫反应,从而实现增强肿瘤细胞选择性的全身宿主免疫,显著抑制远端转移性肿瘤。此外,NIR-PIT还可有效提高纳米药物递送到肿瘤中的效率,其效果是传统EPR治疗的24倍。最后,作者也对这种新型光化学癌症治疗的未来进展和研究方向进行了介绍。


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Hisataka Kobayashi, PeterL. Choyke. Near-Infrared Photoimmunotherapy of Cancer. Accounts of Chemical Research. 2019

DOI:10.1021/acs.accounts.9b00273

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.9b00273

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