纳米前沿顶刊日报 20181020
纳米人 纳米人 2018-10-20

1. Science:石墨烯层数到底有多重要?

众所周知,当单层石墨烯堆叠在一起时,堆叠的层数会影响材料最终性能,直至于回到石墨状态。有鉴于此,瑞士日内瓦大学Alberto F. Morpurgo团队测试了不同层数石墨烯的电导率,发现随着层数的增加,层间电子相互作用会导致石墨烯电子相变临界温度也发生相应变化。从双层石墨烯到七层石墨烯,临界温度从12 K增加到100 K。


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Nam Y, Morpurgo A F, et al. A family of finite-temperature electronicphase transitions in graphene multilayers[J]. Science, 2018.

DOI: 10.1126/science.aar6855

http://science.sciencemag.org/content/362/6412/324

 

2. Science:手性路易斯酸-碳纳米管用于不对称催化!

大多数合成化学发生在碳氢类溶剂中,而酶化学则更多在水溶液中进行。日本东京大学Shū Kobayashi团队通过在单壁碳纳米管修饰手性配体-Ni基催化剂-表面活性剂,使常规单壁碳纳米管上的Ni催化剂在水溶液中具有优异的对映选择性,可以从醛污和不饱和酮高选择性合成硝酮。光谱证据表明,高选择性的来源,在于纳米管增强了Ni中心的电子密度,并提供了一个疏水环境。


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KitanosonoT, Xu P & Kobayashi S. Chiral Lewis acids integrated with single-walled carbon nanotubes for asymmetric catalysis in water[J]. Science, 2018.

DOI:10.1126/science.aap7883

http://science.sciencemag.org/content/362/6412/311

 

3. 陶瓷/金属复合材料问鼎Nature:太阳能发电热交换器新突破!

在太阳能热发电厂领域,提高涡轮进口温度,是提高发电效率的有效策略之一,而发展先进的热交换器材料则是其中关键。普渡大学K. H. Sandhage报道了一种陶瓷(ZrC)-金属(W)复合材料,可以保证印刷电路型热交换器在1023 K高温下正常工作。该材料在高温条件下具有优异的热学、力学和化学性能。在1073K温度下,失效强度超过350 MPa,热导率是Fe或Ni基合金的2-3倍,且具有优异的抗Sco2腐蚀性能。技术-经济分析表明,这种ZrC-W复合材料在印刷电路热交换器方面比Ni基超级合金具有更大的优势。


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Caccia M, Sandhage K H, et al. Ceramic-metal composites for heatexchangers in concentrated solar power plants[J]. Nature, 2018.

DOI: 10.1038/s41586-018-0593-1

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0593-1

 

4. Nat. Mater.:排斥一百多种液体的超级纳米涂层!

无论是在基础研究领域还是实际应用中,超疏水或疏油纳米涂层都非常重要。然而,对液体的排斥作用往往不适用于超低表面张力的液体。Shuaijun Pan等人利用氟硅烷和丙烯腈制备了一种微纳米结构构造的超级纳米涂层,这种低表面能纳米涂层能够排斥超过100种酸、碱和溶剂,包括像液氮(表面张力8.8mNm–1)这样具有超低表面张力的液体。除此之外,这种涂层还具有透明、耐磨、防覆冰等一系列优势。


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Pan S, Xu W, Jiang J, et al. Coatings super-repellent to ultralow surfacetension liquids[J]. Nature Materials, 2018.

DOI: 10.1038/s41563-018-0178-2

https://www.nature.com/articles/s41563-018-0178-2

 

5. 林文斌Nat. Commun.:纳米MOFs用于线粒体靶向的肿瘤放射疗法!

林文斌课题组发现Hf-DBB-Ru型纳米MOFs对线粒体具有良好的靶向作用。在X-射线辐照条件下,Hf-DBB-Ru可以从Hf6生成羟基自由基,并从DBB-Ru光敏剂中产生单线态氧,从而实现放射疗法-放射动力学疗法。小鼠模型证明,这种材料在低剂量X射线条件下对结肠直肠肿瘤起到良好的抑制作用。


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Ni K, Lin W, et al. Nanoscale metal-organic frameworks for mitochondria-targeted radiotherapy-radiodynamic therapy[J]. Nature Communications, 2018.

DOI: 10.1038/s41467-018-06655-7

https://www.nature.com/articles/s41467-018-06655-7

 

6. Nat. Commun.:HER2与转醛酶联合对抗具有耐药性的HER2阳性乳腺癌

乳腺癌本身存在的对于抗-HER2治疗的抵抗是目前这一疗法用于临床所面临的主要障碍。并且人们对于这种内在的抗性的了解非常少。Ding等人证明了TALDO1可以利用非氧化戊糖磷酸途径编码转醛酶(TA),后者是通过药物进行HER2阻断后细胞生存所必需的。因此对TA的抑制可以增加两种本身具有耐药性的乳腺癌细胞对HER2抑制的敏感性。这些结果表明TA是一种具有联合抑制HER2来产生杀伤力的新型代谢酶,可作为生物标志物或联合治疗的靶点。


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Ding Y,Gong C, et al. Synthetic lethality between HER2 and transaldolase inintrinsically resistant HER2-positive breast cancers[J]. Nature Communications,2018.

DOI:10.1038/s41467-018-06651-x

https://www.nature.com/articles/s41467-018-06651-x

 

7. 邹如强/徐强Joule综述:MOF与电池!

高度多孔结构和可调的功能性,使得MOF在能源转化与存储领域表现出极大的优势。然而,低堆密度、低稳定性和高成本等系列问题制约了MOF在可充电池领域的过魔化应用。有鉴于此,北京大学邹如强和AIST徐强等人系统综述了MOF基材料在可充电池领域的优势和局限性,广泛涉及锂离子电池、锂硫电池、锂空电池、电催化、超级电容器、电化学应用等等。经典综述,值得一读!


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Zhao R,Liang Z, Zou R, et al. Metal-Organic Frameworks for Batteries[J]. Joule, 2018.

DOI: 10.1016/j.joule.2018.09.019

https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(18)30457-4#%20

 

8. 张强Angew.:发现离子溶剂络合物在金属负极表面还原稳定性下降的本质原因

有机电解液固有的不稳定性严重限制了锂金属、钠金属等高比能金属负极材料的应用。离子-溶剂复合物能够进一步促进有机电解液在金属负极上的分解。清华大学的张强教授等通过第一性原理计算对离子-溶剂络合物在金属负极上还原稳定性的下降进行了研究。他们选择了醚类电解液溶剂和酯类电解液溶剂来与Na+、Li+、K+、Mg2+、Ca2+等发生相互作用。离子-醚类溶剂的LUMO轨道能级与其结合能成线性关系并通过LUMO能级中碳原子轨道的比例来调控。而离子-酯类溶剂的LUMO轨道能级主要由金属原子轨道组成。该工作揭示了离子溶剂络合物在金属负极表面还原稳定性下降的本质原因,并给出了两种溶剂的还原机理。同时,研究结果还为电解质-负极界面稳定性提供了理论依据和指导意义。


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Chen X, LiH, et al. The Origin of Reduced Reductive Stability of Ion-Solvent Complexes on Alkali and Alkaline Earth Metal Anodes[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2018.

DOI: 10.1002/ange.201809203

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.201809203?af=R

 

9. AM:通过固态锂离子备用层抑制Li枝晶

尽管碳纳米管,石墨烯和石墨被广泛应用于抑制Li枝晶,但是Li和碳之间的界面作用鲜有报道。James M. Tour课题组合成了基于锂化多壁碳纳米管(Li-MWCNT)的Li+扩散界面,通过探索Li和MWCNT之间的异质结来研究用于促进枝晶抑制的Li-C界面,发现采用锂化形式的碳材料是稳定锂金属负极有效而简单的方法。研究表明,该界面在电化学过程中提供Li+,同时由锂金属或电解质补充以维持平衡,而使用芳香碳结构则作为中间层有利于锂离子脱嵌。基于该负极结构的Li-S全电池,具有优异的电化学性能。


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SalvatierraR V, López‐Silva G A, Jalilov A S, et al. Suppressing Li Metal Dendrites Through a Solid Li‐Ion Backup Layer[J]. Advanced Materials, 2018.

DOI:10.1002/adma.201803869

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201803869

 

10. 中科大AM综述:从理论角度剖析光解水催化剂设计策略!

光催化水裂解产氢是实现能源清洁化的重要策略,其中的关键之一在于光催化剂材料的设计。中科大Fu等人从理论计算的角度,剖析了近年来光催化水裂解催化剂的设计理念,重点阐述了提高光捕获能力,抑制电荷-空穴复合两大核心问题的多种策略,包括掺杂、引入电场、降低材料维度以缩短载流子迁移路径,构建异质结等等。


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Fu C, Wu X & Yang J. Material Design for Photocatalytic Water Splitting from a Theoretical Perspective[J]. Advanced Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adma.201802106

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201802106

 

11. 南洋理工大学AM:Van der Waals混合钙钛矿的面内铁电性

Van derWaals(vdW)晶体的铁电性在2D材料研究中越来越受到关注。You, L.等人研究了vdW杂化钙钛矿双(苄基铵)四氯化铅薄片的面内铁电性质。沿着平面的电偶极子规避去极化场,并且在室温下将铁电性保持在一个单元厚度或两个vdW层。通过利用其面内压电性证明了机电能量转换的优越性能。


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You L, LiuF, et al. In-Plane Ferroelectricity in Thin Flakes of Van der Waals Hybrid Perovskite[J]. Advanced Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adma.201803249

https://doi.org/10.1002/adma.201803249

 

12. 吴屹影ACS EnergyLett.:合成K2S2和K2S3来研究K-S电池机理

与Li-S体系中不稳定的多硫化物中间体不同,K-S相图显示K2Sn的一系列稳定相(n =1,2,3,4,5,6),说明可以使用纯相多硫化物来研究K-S体系机理。吴屹影课题组合成了两种关键的中间多硫化物K2S2和K2S3并分析了它们的电化学途径。当K2S2和K2S3直接涂覆在集流体上时,两种物质都可以进一步还原;与集流体分开时,不发生还原,表明通过固态转化途径发生还原。但是,K2S2和K2S3即使在与集流体电隔离时也可以充电,证明了溶液介导的充电途径,只有K2S是无法充电的“死”硫化物。


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Gu S, XiaoN, Wu F, et al. Chemical Synthesis of K2S2 and K2S3for Probing Electrochemical Mechanisms in K-S Batteries[J]. ACS Energy Letters,2018.

DOI:10.1021/acsenergylett.8b01719

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.8b01719

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