纳米前沿顶刊日报20190105
纳米人 纳米人 2019-01-05
1. Seok 最新Chem. Soc. Rev.综述:钙钛矿前躯体溶液化学:从基础到光伏应用

在过去几年中,无机-有机杂化钙钛矿在光伏性能和器件稳定性方面取得了显着成就。尽管在光伏应用方面取得了重大进展,但仍然缺乏对前躯体溶液化学基本原理的深入理解。Seok课题组系统描述了溶液中成核和晶体生长过程的基本知识,包括LaMer模型和Ostwald熟化过程。同时,重点介绍了溶液中前体配位分子相互作用的最新进展,以及反溶剂在溶剂工程过程中控制成核和晶体生长的作用。此外,给出了从前体溶液到钙钛矿膜形成的化学途径,由配位分子相互作用和中间体生成,以形成均匀和致密的钙钛矿膜。在全面评估的基础上,Seok提出了一些观点,通过精确控制成核和前体溶液中的晶体生长,进一步实现长期稳定的高性能钙钛矿太阳能电池。


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Jung M, Ji S-G, Kim G, et al. Perovskite precursor solutionchemistry: from fundamentals to photovoltaic applications[J]. Chemical SocietyReviews, 2018.

DOI: 10.1039/C8CS00656C

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/cs/c8cs00656c#!divAbstract
 
2. Padture&周圆圆Nat. Commun.:7%效率,稳定无铅锡基钙钛矿问世!

美国布朗大学的Nitin. P. Padture和周圆圆课题组首次报道了一种无铅,全无机三碘化铯锡锗(CsSn0.5Ge0.5I3)钙钛矿作为PSC中的吸光层,效率高达7.11%。更重要的是,这些PSC显示出非常高的稳定性。在N2气氛中,连续光照作500小时后效率衰减小于10%。研究关键是采用全覆盖,稳定的自然氧化层,完全封装和钝化钙钛矿表面。



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Chen M, et al. Highly stable and efficient all-inorganic lead-freeperovskite solar cells with native-oxide passivation[J]. Nature Communications,2019.

DOI: 10.1038/s41467-018-07951-y

https://doi.org/10.1038/s41467-018-07951-y

 

3.南洋理工AM综述:钙钛矿中缓慢的热载流子冷却

快速热载流子冷却是太阳能电池中的主要损耗途径。如果在冷却到晶格温度之前收获这些热载流子,热力学计算结果显示,单结电池(在1个太阳照射下)的太阳能转换效率为66%。降低热载流子冷却速率以实现高效提取是推动这种创新技术的关键因素。有机无机卤化钙钛矿具有良好热载体性质,慢的热载流子冷却寿命,热载流子传输长度(高达≈600 nm),以及高效热-载体提取(最高≈83%)。Li等人介绍了这一新兴领域的发展历程,并提炼了复杂的光物理结果,突出了挑战和机遇。最后,讨论了钙钛矿热载体太阳能电池的前景。


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Li M, Fu J, Xu Q, et al. Slow Hot-CarrierCooling in Halide Perovskites: Prospects for Hot-Carrier Solar Cells[J]. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201802486

https://doi.org/10.1002/adma.201802486

 
4. 陈春英AM综述:蛋白冠在纳米医学中的作用

纳米材料被越来越多地作为生物医学工具用于成像、药物递送和癌症治疗,但目前还很少有纳米材料被用于临床实验。这主要是由于对纳米材料生物学特性的认识还很有限。纳米颗粒NPs在体内会不可避免地与体液相互作用,从而吸附数百个生物分子。这种在纳米材料表面形成的生物分子冠层为也NPs提供了新的生物学特性,对NPs的细胞摄取、免疫应答、生物分布、清除和毒性有着重要影响。深入透彻地了解蛋白冠在体内所引发的生物学效应,将有助于将纳米材料转化为临床应用的材料。Cai等人综述了近年来对纳米粒子蛋白冠的研究进展,旨在更好地了解纳米粒子蛋白冠的生物学效应和它对纳米医学应用的影响;重点介绍了蛋白冠的形成对纳米药物药代动力学影响的研究进展;最后讨论了纳米医学在未来临床应用中的挑战和机遇。

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Cai R & Chen C Y. The Crown and the Scepter: Roles of theProtein Corona in Nanomedicine[J]. Advanced Materials, 2018.

DOI: 10.1002/adma.201805740

https://doi.org/10.1002/adma.201805740

 

5.北大ACS Cent. Sci.:细菌效应物的生物正交反应用于对细胞信号通路的调节

复杂的细胞信号网络是由激酶等多种酶动态调节的。而要实现特异性地调节细胞内的单个内源性激酶是非常具有挑战性的。目前用于调节细胞内激酶功能的策略要么缺乏特异性,要么会干扰破坏细胞的生理活性。Zhao等人利用细菌效应物OspF对活细胞和小鼠内源性丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联进行光学和化学调节。磷酸裂解酶OspF对所需的激酶(如细胞外信号调节激酶(ERK))提供了高特异性和空间分辨率,而基因编码的生物正交策略则可以提供时间控制的激活。这一研究证明了细菌效应物的生物正交工程策略可以提供一种具有高特异性和时空分辨率的细胞信号调节通用工具。


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Zhao J Y, Liu Y J, et al. BioorthogonalEngineering of Bacterial Effectors for Spatial-Temporal Modulation of Cell Signaling[J]. ACS Central Science, 2018.

DOI: 10.1021/acscentsci.8b00751

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.8b00751

 

6. ACS Energy Lett.封面:室温下由MOF衍生出的纳米多晶二维材料网络用于OER

美国爱荷华州立大学的科研工作者在ACS Energy Letters上,发表了题为“Defect-Rich 2D MaterialNetworks for Advanced Oxygen Evolution Catalysts”的研究论文,并被选为期刊封面。该工作主要以室温合成Co-MOF阵列为前驱体,通过室温条件下乙醇溶液体系对MOF进行破坏/重组,得到纳米尺度的多晶二维材料的三维网络结构。碱性条件下该材料表现出优异的OER活性和稳定性。该工作同时也对Co-MOF的生长及二维材料的形成机理进行了探讨。该工作提出了室温条件下以合成的Co-MOF为前驱体来制备纳米多晶二维材料网络的新方法,并详细讨论了各个化学反应中的机理。该方法操作简单,所有过程均在室温条件下完成,为大规模制备二维材料及能源转换和存储领域的发展提供了新的思路。


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Zhang B, Qi Z, Wu Z, et al. Defect-Rich 2D Material Networks forAdvanced Oxygen Evolution Catalysts[J]. ACS Energy Letters, 2018.

DOI: 10.1021/acsenergylett.8b02343

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.8b02343


7. 清华大学Nature Nano.:超顺磁纳米颗粒实现固态绝缘材料的电损伤自修复!

长期以来,固体绝缘材料的电树缺陷被认为是不可逆转的永久损伤,针对电树枝老化的研究主要是通过添加电压稳定剂、电树阻挡剂等延缓电树发展。然而绝缘材料的电树老化难以避免,电树缺陷一旦形成将大大降低绝缘寿命,甚至产生设备的永久破坏。清华大学何金良、李琦团队以及美国宾夕法尼亚州立大学王庆教授等人合作,发展了一种利用超顺磁纳米颗粒在固态绝缘材料中实现电损伤自修复的方法,首次实现了绝缘材料在遭受电树破坏后电树通道的自愈合与绝缘性能的自恢复,同时保持材料的基础电气性能不受影响。


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Yang Y, He J, Li Q, et al. Self-healing of electrical damage inpolymers using superparamagnetic nanoparticles[J]. Nature Nanotechnology, 2018.

DOI: 10.1038/s41565-018-0327-4

https://www.nature.com/articles/s41565-018-0327-4

 
8. 大连化物所Sci. Adv.:"冷冻"铜催化剂调控加氢产物!

与同族的金和银等贵金属相比,非贵金属铜在催化反应中更易失去外围电子,在氧化或加氢等催化反应中常表现出铜零价和一价共存的化学态。中科院大连化物所孙剑副研究员带领的团队与浙江师范大学、宁夏大学和日本富山大学等合作,发现了一种可替代贵金属的铜基加氢催化剂,在加氢反应中表现出与传统铜催化剂完全不同的催化性能。研究人员通过高能等离子体流轰击的策略,改变了铜的外围电子结构,使铜表现出了贵金属金和银的特性,这种等离子体流轰击铜改变其电子结构的过程被科研人员比喻为对铜催化剂的“冷冻”处理。

 

该科研团队以草酸二甲酯催化加氢的多步串联过程为探针反应,研究发现由高能轰击产生的铜纳米颗粒在反应过程中可被锁定在金属态,在相当宽的反应温度范围内(230-290 °C),酯加氢反应都被稳定在了热力学不利但附加值却极高的初步加氢产物乙醇酸甲酯,其选择性最高达87%,这与贵金属金或银的催化性能极其类似。该结果也颠覆了铜催化剂利于发生深度加氢反应而生成乙二醇和乙醇等醇类化合物的传统认知。DFT理论计算同时表明,在只有零价金属铜活性位存在的条件下,酯加氢可被控制在生成初加氢产物的阶段,而避免像传统铜催化剂一样过度加氢。该工作为调节金属加氢能力,设计贵金属替代的催化剂提供了全新的策略。


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Sun J, Yu J, Wei X, et al. Freezing copper as a noble metal–like catalyst for preliminary hydrogenation[J]. Science Advances,2018.

DOI: 10.1126/sciadv.aau3275

http://advances.sciencemag.org/content/4/12/eaau3275

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