1. Nat. Energy:13.1％效率！高效量子点/有机光伏电池
溶液处理的半导体是有望实现将高性能与廉价制造相结合的光电器件的有前途的材料。能够收集红外光子的胶体量子点（CQD）以及吸收可见光的有机发色团，这是一条行之有效的途径。然而，由于化学失配和促进电荷收集方面的困难，CQD/有机混合光伏的效率（PCE）低于10％。
多伦多大学Edward H. Sargent和韩国科学技术院Jung-Yong Lee 团队设计了一种混合架构，通过将小分子引入CQD/有机堆叠结构来提升效率。小分子补充了CQD的吸收，并与主体聚合物形成了激子级联反应，从而实现了有效的能量转移并促进了异质界面上的激子解离。所得混合太阳能电池的PCE为13.1％，并且在未密封状态下连续运行150 h后仍保留了其初始PCE的80％以上，优于目前的空气处理溶液CQD/有机光伏电池。
Efficienthybrid colloidal quantum dot/organic solar cells mediated by near-infraredsensitizing small molecules，Nature Energy (2019)
https://www.nature.com/articles/s41560-019-0492-1
2. Nat. Catal.：控制Cu上的CO覆盖率促进高效电生产乙烯
乙烯是一种工业上需求很高的化学原料。通过直接电解CO2来生产高价值的二碳（C2）产品，如乙烯，已被广泛研究。而用廉价的工业CO代替CO2高效地电催化转化为高价值的乙烯可以避免CO2在碱性电解槽中形成碳酸盐，从而克服原料利用和稳定性方面的问题。然而，通过CO还原反应（CORR）进行的乙烯电合成存在选择性和能量效率低等问题。
近日，加拿大多伦多大学David Sinton，Edward H. Sargent等在电流密度高于100 mA cm-2的情况下，在铜催化剂上实现了高效电催化CO还原生产乙烯。研究发现，该系统在各种CO浓度范围内都表现出良好的性能。在高电流密度下，将CO的利用率降低至CO的质量迁移极限时，乙烯的选择性会提高。密度泛函理论计算揭示铜上的CO覆盖率如何影响乙烯与含氧化合物的反应途径：较低的CO覆盖率可稳定与乙烯相关的中间体，而较高的CO覆盖率则有利于含氧化合物的形成。作者进一步研究了局部CO与乙烯选择性之间的联系。然后，通过调整CO浓度和反应速率，控制局部CO的可用性，作者实现了72％的乙烯法拉第效率和> 800 mA cm-2的部分电流密度。整个系统为乙烯生产提供的半电池能效为44％。
JunLi, Ziyun Wang, Edward H. Sargent,* David Sinton*, et al. Constraining COcoverage on copper promotes high-efficiency ethylene electroproduction. Nat.Catal., 2019
DOI: 10.1038/s41929-019-0380-x
https://www.nature.com/articles/s41929-019-0380-x
3. Nat. Mater.：少层石墨烯中超软滑移介导的弯曲
当材料接近原子长度尺度时，连续缩放定律通常会失效，这反映了其基本物理的变化以及获得非常规性质的机会。这些连续极限在二维材料中很明显，但对于它们的弯曲刚度或厚度如何缩放人们尚无共识。近日，伊利诺伊大学香槟分校Pinshane Y.Huang，ArendM. van der Zande等通过组合计算和电子显微镜实验，测量了石墨烯的弯曲刚度。
作者发现，少层石墨烯的弯曲刚度随弯曲角度的变化而急剧下降，三层石墨烯的弯曲刚度几乎提高了400％。这种软化是由于原子层之间的剪切，滑移和超润滑性的出现而引起的，并且与scalingpower从立方到线性的逐渐变化相对应。该工作为二维材料的弯曲提供了一个统一的模型，并表明在目前已知的最柔韧的电子材料中，其多层材料可以比以前认为的要柔软几个数量级。
EdmundHan, Jaehyung Yu, Pinshane Y. Huang,* Arend M. van der Zande*, et al. Ultrasoftslip-mediated bending in few-layer graphene. Nat. Mater., 2019
DOI: 10.1038/s41563-019-0529-7
https://www.nature.com/articles/s41563-019-0529-7
4. Nat. Nanotech.：确定原子薄层反铁磁CrCl3的相图
原子薄的磁性范德华多层膜的自旋构型变化会导致其光电性能发生急剧变化。相反，这些系统的光电响应提供了有关磁性状态的信息，这是其它途径很难获得的信息。近日，日内瓦大学Alberto F. Morpurgo，Marco Gibertini，Zhe Wang等研究发现，在CrCl3多层膜中，隧穿电导对施加磁场，温度和层数的依赖性可用于跟踪磁性状态的演变，从而可以通过实验确定CrCl3的磁相图。
除了在所有厚度上都发生高场自旋翻转跃迁外，由于低场自旋翻转跃迁，面内磁导还表现出奇偶效应。通过对现象的定量分析，作者确定了层间交换耦合以及层磁化强度，并表明在CrCl3中形状各向异性占主导地位。该工作揭示了具有弱磁各向异性的原子薄层反铁磁体的丰富行为。
ZheWang*, Marco Gibertini*, Alberto F. Morpurgo*, et al. Determiningthe phase diagram of atomically thin layered antiferromagnet CrCl3. Nat.Nanotech., 2019
DOI: 10.1038/s41565-019-0565-0
https://www.nature.com/articles/s41565-019-0565-0
5. Nat. Chemistry: 有机-无机杂化钙钛矿量子阱的分子工程
半导体量子阱结构和超晶格是现代光电子学中的关键组成部分，但是很难同时实现无缺陷的外延生长，同时微调每一层的化学组成，层厚度和能带结构以实现所需的性能。普渡大学窦乐添团队报道了有机硅半导体结构单元的电子结构的调制，以及由此而来的光学特性，该有机半导体模块通过简便的溶液处理步骤掺入钙钛矿层之间。
共轭有机分子的自聚集通过具有空间要求的基团的官能化作用而得到抑制，并获得了单晶有机-钙钛矿杂化量子阱（低至一个单元的厚度）。由于钙钛矿材料的原子平面界面和极小的层间距离，相邻有机层和无机层之间的能量和电荷转移被证明是快速有效的。由于庞大的疏水性有机基团提供的保护，所得的二维杂化钙钛矿非常稳定。
Molecularengineering of organic–inorganic hybrid perovskites quantum wells，NatureChemistry (2019)
https://www.nature.com/articles/s41557-019-0354-2
6. Nat. Photonics: 三重态管理可实现高效钙钛矿发光二极管
钙钛矿发光二极管具有高色纯度和高性能，因此有望用于下一代照明和显示器。尽管单线态和三线态激子的管理对于高效有机发光二极管的设计至关重要，但是在基于钙钛矿的和准二维（2D）钙钛矿中，激子如何影响性能的本质仍然不清楚。
日本九州大学Chuanjiang Qin和Chihaya Adachi团队表明三重态激子是绿色准2D钙钛矿装置中有效发射的关键，而有机阳离子对三联体的猝灭是主要的损失途径。在基于FAPbBr3的准2D钙钛矿中使用具有高三重态能级的有机阳离子（苯乙基铵），可有效获得三重态。此外，研究表明三重态向单重态的上转换可能发生，使得电激发子的100％收获成为可能。绿色（527 nm）器件的外部量子效率和电流效率分别达到12.4％和52.1 cd A-1。
Tripletmanagement for efficient perovskite light-emitting diodes
NaturePhotonics (2019)
https://www.nature.com/articles/s41566-019-0545-9
7. Nat. Photon.：透明介质中钙钛矿量子点的可逆3D激光打印
半导体的三维（3D）图案化对于探索光电子学中的新功能和应用可能具有重要意义。近日，华南理工大学董国平研究团队发现可以使用飞秒激光在透明玻璃材料内部按需写入钙钛矿量子点（QD）的3D图案。
通过利用钙钛矿的固有离子性质和低形成能，可以原位可逆地制造高发光CsPbBr3 QD，并通过飞秒激光辐照和热退火将其分解。这种写入和擦除模式可以重复很多次，并且无机玻璃基质可以很好地保护发光量子点，从而形成稳定的钙钛矿量子点。该发现具有潜在的应用前景，例如大容量光学数据存储，信息加密和3D图形。
Dong, G. et al. Reversible 3D laser printing of perovskite quantumdots inside a transparent medium. Nat. Photon. 2019.
DOI: 10.1038/s41566-019-0538-8
https://www.nature.com/articles/s41566-019-0538-8.pdf
8. Nat. Photon.: 通过控制钙钛矿中阳离子合金化以实现高效发光
金属卤化物钙钛矿已经成为光电子应用中的特殊半导体。单价阳离子的取代具有提高的发光产量和器件效率。剑桥大学Samuel D. Stranks 和Felix Deschler团队控制阳离子合金化，以通过改变混合卤化物钙钛矿中的电荷载流子动力学来增强光电性能。
与单卤化物钙钛矿相反，研究发现光激发的载流子密度的发光产量远低于太阳光照条件。进一步研究表明，在激发后的几十纳秒内，电荷载流子的复合形式从二阶变为一阶。通过光学带隙的微观映射，电门输运测量和第一性原理计算的支持，证明了电子态中空间变化的高能紊乱会引起局部电荷积累，从而形成p型和n型光掺杂区域，从而揭示了一种太阳能电池中低电荷注入时的高效发光和发光。
Photodopingthrough local charge carrier accumulation in alloyed hybrid perovskites forhighly efficient luminescence，Nature Photonics (2019)
https://www.nature.com/articles/s41566-019-0546-8
9. Nat. Commun.: 阳离子诱导的手性双功能MOFs实现定量对映选择性识别
近年来在金属有机框架化合物（MOFs）的发展中，人们将其发光特性与手性结合起来并在一定程度上促进了先进发光传感器的进步。迄今为止，手性金属有机框架的合成仍然无法预测并且其手性主要来源于构成骨架的原始组分。相比之下，尚未有将手性引入到金属有机框架孔隙中的报道。
最近，南开大学的Wei Shi和Peng Cheng等发现可以通过简单的阳离子交换方法将手性引入到一种Zn基金属有机框架材料中，这样可以形成由配体和Tb3+组成的双发光中心并在孔中形成手性中心。这种双功能材料对辛可宁、辛可宁差向异构体和氨基醇对映体的混合物表现出对映选择性发光传感特性，从而实现了对对映异构体过量的定量测定。该研究为多功能金属-有机骨架体系的设计开辟了一条新的途径，为手性分子的快速检测提供了一种有效的方法。
ZongsuHan, Wei Shi, Peng Cheng et al, Cation-induced chirality in a bifunctionalmetal-organic framework for quantitative enantioselective recognition, NatureCommunications, 2019
https://www.nature.com/articles/s41467-019-13090-9
10. AM：CRISPR/ Cas13a驱动的电化学微流控生物传感器用于miRNA诊断
miRNA是目前临床诊断多种疾病的生物标志物，它的失调也与多种不同的疾病有关，如癌症、痴呆和心血管疾病等。而实现有效治疗的关键就是在早期对疾病进行准确诊断以提高患者的生存希望。
德国弗莱堡大学Can Dincer团队设计了一种CRISPR/ Cas13a驱动的微流体，并将其集成到电化学生物传感器中进而用于检测miRNA。研究表明，该生物传感器可以在不需要任何核酸扩增的条件下对肿瘤标志物microRNA（miR-19b和miR-20a）进行定量分析，读出时间为9分钟，整个检测过程的时间少于4 h, 检测限为10 pM，且测量所需使用的体积小于0.6 μL。实验也成功地利用该生物传感器对患有脑癌的儿童血清样本中的miR-19进行了检测，从而证明它是一种高效的核酸诊断工具。
RichardBruch, Can Dincer. et al. CRISPR/Cas13a-Powered Electrochemical MicrofluidicBiosensor for Nucleic Acid Amplification-Free miRNA Diagnostics. AdvancedMaterials. 2019
DOI:10.1002/adma.201905311
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201905311
11. Angew: 通过微分电化学质谱在碱性介质中对电化学碳腐蚀的研究
碳材料广泛应用于电极、催化剂或催化剂载体等电化学领域。然而，众所周知，高阳极电位下的碳腐蚀导致性能很不稳定，尤其是在酸性电解质中，它会损害电极的稳定性和长期循环性。随着电解液pH值的变化而变化的反应动力学也要求对碱性环境下的碳腐蚀进行深入的研究。然而CO2向CO32-的中间体转化阻碍了利用微分电化学质谱(DEMS)在碱性介质中对碳腐蚀的直接研究。
近日，德国波鸿鲁尔大学的WolfgangSchuhmann等设计了一个调整的DEMS系统，可以在碱性电解质中检测二氧化碳，并且通过在DEMS膜前释放最初溶解的CO32-作为CO2，可以对电解液进行原位酸化，并随后进行质谱检测。在高阳极电位下对碳负载的硼化镍(Ni x B/C)催化剂和纯Vulcan XC72催化剂进行DEMS测试表明，高活性的析氧电催化剂的存在可以保护碳。最重要的是，在碱性溶液中碳的腐蚀大大降低，这可能为碳材料在燃料电池中的应用提供新的方向。
Sandra Möller, Stefan Barwe,Justus Masa, Daniela Wintrich, Sabine Seisel, Helmut Baltruschat, WolfgangSchuhmann. Online monitoring of electrochemical carbon corrosion in alkalineelectrolytes by differential electrochemical mass spectrometry. AngewandteChemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201909475
https://doi.org/10.1002/anie.201909475
12. ESM: 三维多孔锂金属负极与固有SEI层抑制锂枝晶生长
锂金属被视作新一代可充电池的最佳负极选择。然而，电化学循环过程中不均匀的锂沉积行为以及严重的体积膨胀限制了金属锂负极的实际应用。在本文中，苏州大学的Chenglin Yan、Tao Qian与加拿大国家能源研究中心的Federico Rosei等设计了一种三维锂金属泡沫，这种锂金属电极被由无模板化学刻蚀法制备的SEI层包裹。
与传统的平板锂金属电极不同，这种三维锂金属泡沫能够缓冲体积膨胀并诱导锂金属在其孔内沉积。此外，外部固有的SEI 能够保证Li+均匀传输从而确保金属锂沉积更加致密。得益于上述独特的沉积调控行为，使用这种SEI封装的三维多孔泡沫锂负极的对称电池能够实现长达350h的循环寿命。当与载量高达20.4 mg/cm2的NCM111正极匹配为全电池时，这种全电池在高电流密度下也能表现出优异的电化学性能。研究人员还发现这种多孔负极和SEI层能够抑制电池循环过程中的产气和产热，从而使得电池的安全性能得到了显著提升。
TingzhouYang, Tao Qian, Chenglin Yan, Federico Rosei et al, Lithium Dendrite Inhibitionvia 3D Porous Lithium Metal Anode Accompanied by Inherent SEI Layer, EnergyStorage Materials, 2019
DOI：10.1016/j.ensm.2019.11.009
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S240582971931044X?dgcid=rss_sd_all#!
