清华、北大、港大、MIT、中国药科大学等成果速递丨顶刊日报20190924
纳米人 纳米人 2019-09-24
1. Nat. Commun.: 在聚合物中实现长寿命的有机室温磷光

有机电子和光子学中,常温室温磷光(LRTP)是一种极具吸引力的光学现象。尽管进展迅速,但研究在无定形聚合物中获得LRTP的通用方法仍然是一项艰巨的挑战。基于传统的聚乙烯衍生物,黄维院士安众福团队提出了一种简便有效的化学策略,通过离子键交联在聚合物中实现超长磷光。

 

在环境条件下,无定形聚合物的LRTP寿命达到2.1秒。此外,通过调节单组分聚合物材料中的激发波长,可以获得多色长寿命磷光发射。这些结果概述了用LRTP构建聚合物材料的基本原理,赋予传统聚合物新的特征以用于潜在的应用。


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Enablinglong-lived organic room temperature phosphorescence in polymers by subunitinterlocking,Nature Communications

https://www.nature.com/articles/s41467-019-11749-x

 

2. Nat. Commun.单原子Fe-NxCy催化苯氧化中心配位结构的调控

原子分散的金属-N-C结构是催化苯氧化反应(BOR)的有效活性中心。然而,N和C原子的作用仍然不清楚。清华大学Chen Chen中国石油大学(华东)的Chenguang Liu采用聚合调节热解策略,合成了单原子Fe基催化剂,并系统研究了BOR中Fe-NxCy催化位点的配位效应。

 

单原子Fe位的特殊配位环境带来了一个令人惊讶的发现:由四配位N原子锚定的Fe原子表现出最高的BOR性能,苯的转化率为78.4%,苯酚的选择性为100%。用一个或两个C原子取代配位N原子后,BOR活性逐渐降低。理论计算表明,配位方式不仅影响催化剂的结构和电子性质,而且还影响催化剂的催化反应途径和关键氧化物种的形成。Fe-N配位数的增加有利于关键中间体O=Fe=O物种的产生和活化,从而提高BOR活性。


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Pan, Y.; Chen, Y.; Wu, K.; Chen, Z.; Liu, S.; Cao, X.;Cheong, W.-C.; Meng, T.; Luo, J.; Zheng, L.; Liu, C.; Wang, D.; Peng, Q.; Li,J.; Chen, C., Regulating the coordination structure of single-atom Fe-NxCycatalytic sites for benzene oxidation. Nat. Commun. 2019, 10 (1), 4290.

DOI: 10.1038/s41467-019-12362-8

https://www.nature.com/articles/s41467-019-12362-8

 

3. Nat. Commun.:利用Conductin/axin2聚集调节Wnt/β-catenin信号转导,具有潜在的癌症治疗价值!

外源支架蛋白axin和conductin/axin2是Wnt途径转录因子β-连环蛋白(β-catenin)负调控的关键因子,是信号调控的重要靶点。axin蛋白的聚合是抑制Wnt/β-catenin信号转导的关键。值得注意的是,与axin相比,conductin的聚合反应更少,活性更低。通过axin和conductin之间的域交换,埃尔朗根-纽伦堡大学JürgenBehrens研究团队在conductin RGS域中确定了一个聚合位点,该位点可防止conductin聚合。

 

这种聚集点突变诱导的conductin聚合可增强对Wnt/β-catenin信号传导的抑制作用。重要的是,Jürgen Behrens研究团队发现了一种短肽,它通过抑制聚集作用诱导conductin聚合,从而促使β-catenin降解,抑制β-catenin依赖性转录及抑制结直肠癌细胞生长。此研究揭示了通过支架蛋白聚合状态调节信号通路的机制,并提出了靶向治疗结直肠癌的策略。


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DominicB. Bernkopf, Martina Brückner, Jürgen Behrens, et al. An aggregon in conductin/axin2 regulates Wnt/β-catenin signaling and holds potential for cancer therapy. Nat.Commun., 2019.

https://doi.org/10.1038/s41467-019-12203-8

 

4. Sci. Adv.: 针对结直肠癌Hsp90-Cdc37蛋白互作的小分子抑制剂

破坏Hsp90和Cdc37之间的相互作用正以一种不干涉腺苷三磷酸酶抑制的方式,以替代方式和特定方式调节Hsp90分子伴侣循环。在此,中国药科大学天然药物活性组分与药效国家重点实验室尤启冬研究团队确定DDO-5936是结直肠癌中Hsp90-Cdc37蛋白互作(PPI)的小分子抑制剂。DDO-5936通过与Hsp90上早前未知的位点Glu47结合而破坏了Hsp90-Cdc37的蛋白互作(此位点是Hsp90-Cdc37 PPI 的结合决定因素之一),从而导致HCT116细胞中Hsp90激酶受体选择性下调。

 

此外,DDO-5936对Hsp90-Cdc37复合物形成的抑制作用会导致细胞周期蛋白依赖性激酶4显著降低,从而导致Cdc37依赖性细胞周期阻滞抑制细胞增殖。总而言之,研究结果表明DDO-5936是Hsp90-Cdc37蛋白互作的特定小分子抑制剂,可用于针对Hsp90伴侣循环的肿瘤治疗。


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LeiWang, Lixiao Zhang, Qidong Yang, et al. Small-molecule inhibitor targeting theHsp90-Cdc37 protein-protein interaction in colorectal cancer. Sci. Adv.,2019.

https://advances.sciencemag.org/content/5/9/eaax2277/tab-pdf

 

5. Matter: 可充电金属-空气电池的材料设计综述

可充电金属-空气电池具有比能量高、性能稳定、成本较低等优点,是一种非常有潜力的电化学能量储存和转换技术,对解决日益严重的能源短缺和环境污染具有重要意义。目前,金属-空气电池的实际应用还面临着一些问题,如功率密度和库仑效率较低,湿贮存性能差、ORR/OER动力学缓慢,稳定性较差等,而这些问题基本都与组成材料有关,因此制备高性能、低成本、稳定的金属-空气电池用材料直观重要。

 

鉴于此,最近日本京都大学的徐强教授对金属-空气电池的材料设计综述进行了综述,他们首先介绍了金属-空气电池的基本原理和最新进展,然后着重分析归纳了金属-空气电池各部件材料设计的原则和策略,并对目前存在的问题进行了剖析,对未来的发展方向做出了总结和展望,有利于促进金属-空气电池的进一步发展和实际应用。


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Hao-FanWang, Qiang Xu. Materials Design for Rechargeable Metal-Air Batteries. Matter,2019.

DOI:10.1016/j.matt.2019.05.008

https://doi.org/10.1016/j.matt.2019.05.008

 

6. AM: 用可再生的生物质制备导电的蚕丝基炭材料

传感器或柔性电子器件在医疗保健、监测人体运动或原位应变测量等领域具有非常广阔的应用前景,而导电生物基炭材料具有低成本、来源范围广、柔性等优势,可被用来开发制造柔性电子器件。传统的刚性半导体传感器与柔软的、不平整的生物表面或组织在界面上存在机械性能不匹配的现象,而这些导电生物基炭材料能够克服这一问题。

 

最近,麻省理工学院的Markus J. Buehler教授团队通过水热法制备了导电、高拉伸、柔性和具有生物相容性的蚕丝基复合生物材料。水热化学方法在较为温和的调节下将生物质转化为生物基碳材料,从而在复合生物材料中用作导电填料,他们还利用全原子分子动力学建模表征了这些完全由可再生资源制备的导电复合生物材料。该导电生物基碳材料在生物医学、能源和电子等领域具有广阔的应用前景。


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DiegoLópez Barreiro, Zaira Martín-Moldes, Jingjie Yeo, Sabrina Shen, Morgan J. Hawker, Francisco J.Martin‐Martinez, David L. Kaplan, Markus J. Buehler*.Conductive Silk‐Based Composites Using Biobased CarbonMaterials. Advanced Materials, 2019.

DOI:10.1002/adma.201904720

https://doi.org/10.1002/adma.201904720

 

7. AM: 使用NPD了解可充电电池的功能

可充电电池的性能受循环过程中组件的结构和相变的影响。中子粉末衍射(NPD)提供了有关电池组件的结构-功能关系的独特且有用的信息,可用于研究电池循环过程中组件相和结构的变化。近日,伍伦贡大学Wei KongPang、Vanessa K. Peterson 总结了NPD在电池操作测量中的开发和使用,包括电极材料的结构和相演化以及通过这些材料的载流离子扩散途径,这对于电池技术的发展至关重要。


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Liang, G. Peng,W. K. Peterson, V. K. et al.Understanding Rechargeable Battery Function Using In Operando Neutron PowderDiffraction. AM 2019.

DOI: 10.1002/adma.201904528

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201904528

 

8. AM:钙钛矿的3D纳米打印

与成熟的硅技术竞争时,有机-无机金属卤化物钙钛矿因其出色的材料性能和低成本生产而在光电领域不断发展。对形状的控制以及组成和结晶度的能力对于实际的实现是必不可少的。虽然目前已经设计出许多复杂的纳米加工方法来使钙钛矿成形。但是,它们仍然限于平面,低纵横比和简单形式。这与具有自由形式电路和高集成度的现代光电技术的需求形成了鲜明的对比。

 

近日,香港大学Ji Tae Kim研究团队开发了一种用于有机-无机金属卤化物钙钛矿的纳米精度3D打印技术。该方法基于使用纳米移液器上形成的飞升墨水弯月面在空中引导蒸发诱导的钙钛矿结晶,从而产生具有优选晶体取向的独立式3D钙钛矿纳米结构。通过拉伸过程拉伸墨水弯月面,可以按需控制纳米结构的直径和中空度,从而实现前所未有的管状-固体过渡。该方法有望为自定义光电子器件制备自由形状的钙钛矿纳米结构。


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Chen, M. Kim, J. et al. 3DNanoprinting of Perovskites. AM 2019.

DOI: 10.1002/adma.201904073

https://doi.org/10.1002/adma.201904073

 

9. Angew : 混合卤化物钙钛矿:术语和材料的讨论

混合卤化物钙钛矿(HP)在过去十年中出现,是一类在光伏和电子设备中具有卓越性能的新型半导体。有关这些卤化物半导体的文献资料丰富,并且使用许多名称/表达式来定义网络,结构或材料。

 

在这种情况下,安格斯大学Nicolas Mercier认为有必要对使用“钙钛矿”一词及其相关表达方式(«RP» (Ruddlesden‐Popper), «DJ» (Dion‐Jacobson), «ACI» (alternating cations in the interlayer space),"hexagonal perovskites", «hollow perovskites», «d‐HP » (deficient 3D HP))。此外,将通过从ABX3结构进行消除/取代过程得到的钙钛矿结构的描述与已知的尺寸缩减概念进行比较。


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Mercier,N. (2019), Hybrid Halide Perovskites: Discussions on Terminology and Materials.Angew. Chem. Int. Ed..

DOI:10.1002/anie.201909601.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201909601

 

10. Angew:一种廉价环境友好的生成高活性HER电极的方法

使用相应的溶解金属盐对贵金属进行电沉积可以改善活性较低的基质材料的电催化析氢(HER)性能。然而,通常只有小部分溶解的贵金属沉积到基质材料,这严重阻碍了这一方法的发展。

 

近日,奥斯纳布吕克大学Helmut Schäfer等选择了一条不同的道路,他们发现在酸性极化实验中使用铂对电极时,Ni42合金的HER活性急剧增加(η= 140 mV,j = 10 mA/cm2;pH1)。这种改善是由铂从铂阳极转移到钢阴极而引起的,该过程与析氢反应同时发生。微量Pt(26 µg)的使用使这种直接的转移过程成为了一种成本效益高,环境友好的方法,从而可以生产廉价,稳定和有效的HER电极。


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LisaRing, Helmut Schäfer*, et al. From bad electrochemical practices to an environmental and wastereducing approach for the generation of active hydrogen evolving electrodes.Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI:10.1002/anie.201908649

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201908649

 

11. JACS:深入了解反应中间体,预测形状受控的金属纳米晶体的合成途径

在自然科学的所有分支中,了解成核现象至关重要。胶体纳米晶体是通用的合成可调控的纳米材料之一。尽管在合成开发中已迈出了巨大的步伐,但由于缺乏对反应机理的理解,设计合成仍然受到阻碍。

 

近日,瑞士洛桑联邦理工学院RaffaellaBuonsanti等通过多种技术(包括使用定制的原位电池在同步加速器源处进行X射线吸收)对铜纳米晶体高温合成中的反应中间体进行了研究。作者揭示了反应中间体的化学性质及其在确定金属纳米晶体最终形状中的作用。该工作表明,理解成核背后的化学原理对预测形状受控的纳米晶体的合成途径是非常重要的。


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MichalStrach, Valeria Mantella, James R. Pankhurst, Raffaella Buonsanti,* et al. Insights into reaction intermediates to predict synthetic pathwaysfor shape-controlled metal nanocrystals. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b06267

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b06267

 

12. ACS Nano: 亮度(1600000 cd / cm2)炸裂!量子点LED亮度创纪录

高亮度的量子点发光二极管(QLED)在照明和显示方面具有潜在的应用前景。在高电流密度(J)下实现高亮度。但是,在高J时,效率会大大降低,从而限制了可达到的亮度。这种臭名昭著的现象被称为效率滚降,这很可能是由俄歇和/或热诱导的发射猝灭引起的。近日,北京大学Shengdong Zhang联合南方科技大学ShumingChen阐明了器件工作期间产生的焦耳热会显著影响QLED的滚降特性。

 

为了实现超高亮度和高效的QLED,研究人员通过用1-十二烷硫醇代替常规的油酸配体来提高QD的热稳定性。通过进一步使用具有高导热率的基板,可以有效地散发以高J产生的焦耳热。由于有效的热管理,热诱导的发射猝灭得到了抑制,因此,QLED表现出16.6%的高外部量子效率(EQE)。此外,由于降低了效率衰减和增强的散热性能,QLED可以在高达3885 mA / cm2的极高J下工作,从而使该器件具有1.6×106 cd / cm2的创纪录高亮度。该工作证明了热管理对于开发无滚降和超高亮度QLED器件的重要性,该器件可用于多种应用,包括照明,透明显示器,投影显示器,户外数字标牌,光疗等。


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Sun, Y. Zhang, S. Chen, S. et al. Investigation onThermally Induced Efficiency Roll-Off: Towards Efficient and Ultra-Bright Quantum-Dot Light-Emitting Diodes. ACS Nano 2019.

DOI: 10.1021/acsnano.9b04879

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.9b04879

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