纳米前沿顶刊日报20190121
纳米人 纳米人 2019-01-21

1. 加州大学圣地亚哥分校Nature Medicine:用于脊髓损伤修复的仿生3D支架

目前的生物打印功能组织的方法缺乏合适的生物制造技术来构建复杂的三维微结构,而这对于指导细胞生长和促进组织成熟来说却至关重要。例如,目前对于中枢神经系统(CNS)结构的3D打印工作尚未完成,原因在于中枢神经系统结构的复杂性。Koffler等人使用微尺度连续投影光刻方法(μCPP)来创建一个复杂的中枢神经系统结构用于脊髓再生医学的应用。μCPP可以打印为啮齿动物脊髓量身订做的3 D仿生水凝胶支架,并且可以进一步扩展到人类脊髓和病变的大小。实验证明了负载有神经祖细胞(NPCs)的μCPP 3D打印支架在啮齿动物体内可以支持轴突再生,并具有在完全脊髓损伤部位形成新的神经传递的能力。实验也发现损伤的宿主轴突会再生成三维仿生支架和突触,植入的NPCs又将轴突从支架外延伸至损伤下方的宿主脊髓内来恢复突触传递。因此,这种三维仿生支架为通过精准医疗促进中枢神经系统再生提供了新的策略和手段。


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Koffler,J., Zhu, W. et al. Biomimetic 3D-printed scaffolds for spinal cord injury repair [J], Nature Medicine2019.

DOI: 10.1038/s41591-018-0296-z

https://doi.org/10.1038/s41591-018-0296-z

 

2.Materials today综述:钠离子电池中硬碳材料的结构、合成、可持续性与电化学

硬碳被广泛用作钠离子电池负极材料,但是近年来有关硬碳材料的研究兴趣集中在其储钠机理与构效关系上。尽管已经有很多课题组提出了一些机理性观点,但是由于硬碳结构的不确定性仍然缺乏一个被广泛认同的储钠机理观点。在本综述中,作者致力于提供一个有关硬碳结构及其与储钠性能储钠机理之间联系的全面概括。从这个角度来说,本文的重点放在研究硬碳结构的最强有力的分析工具以及有关如何解释和执行这些分析的讨论上。

 

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Xinwei Dou et al, Hard carbons for sodium-ion batteries: Structure, analysis, sustainability,and electrochemistry [J], Materials today, 2019.

DOI:10.1016/j.mattod.2018.12.040

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702118310873?dgcid=rss_sd_all

 

3.JACS:配体依赖的胶体稳定性控制Al纳米晶的生长

单分散Al纳米晶的尺寸及形貌精确控制合成仍然是一个具有挑战性的问题,这也限制了有关利用Al纳米晶尺寸与形貌的大多数应用的发展。在本文中,研究人员基于路易斯碱溶剂中异丙醇钛催化的AlH3分解提出了有关Al纳米晶形成的分子水平的观点。通过电子顺磁共振光谱对反应中间体的研究,他们发现反应以Ti3+-AlH3复合物的形式开始。核磁共振氢谱表明异丙醇配体被Al从Ti上取代,然后产生异丙醇铝和Ti3+催化物种。这些Ti3+物种催化从AlH3中去除H2,诱导AlH3聚合成胶体不稳定的低价氢化铝团簇。这些团簇在排出氢气的同时聚结并生长,形成胶体稳定的铝纳米晶体。反应中配位原子的分子结构和密度决定了铝纳米晶体的胶体稳定性及其尺寸,而配位原子的密度又取决于溶剂组分的选择。

 

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BenjaminD. Clark et al, Ligand-Dependent Colloidal Stability Controls the Growth of Aluminum Nanocrystals [J], J. Am. Chem. Soc., 2019.

DOI:10.1021/jacs.8b12255

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b12255

 

4.Angew:向阴离子中选择性引入H原子来增强聚合物电解质的离子电导率

锂盐中的阴离子在影响固态电解质的物理化学性能以及电化学性能中起着十分关键的作用,因此也决定着全固态锂金属电池的循环稳定性。TFSI-阴离子作为固态电解质中最有潜力的阴离子而被广泛研究。然而,基于TFSI-的固态电解质的离子电导率仍然很低。在本文中,研究人员在理论计算的基础上提出了一种新型的含H阴离子能够作为固态电解质用锂盐。由含H阴离子组成的固态电解质相比TFSI-阴离子具有更高的离子电导率并且对于多种全固态锂电池体系都能够保持电化学稳定。这为设计安全高比能全固态锂电池提供了全新的路径。

 

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HengZhang et al, Enhanced Li‐ion conductivity of polymer electrolytes with selective introduction of hydrogen in the anion [J], Angew. Chem. Int. Ed.2019.

DOI:10.1002/ange.201813700

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.201813700?af=R

 

5.Nano Letters:1m2商品化黄铜网格上化学能驱动的亲锂层实现高度稳定金属锂负极

探索实用的方法和材料是推动高能量密度锂金属电池发展的必要条件。在集流体上构建纳米结构电极和表面工程以减轻锂枝晶和无限体积变化问题是均匀调控金属锂沉积-剥离的两种最有效的方法。在本文中,研究人员基于Cu-Zn合金的低层错能特性,提出了一种新的化学能释放诱导的表面原子扩散策略,该策略是通过表面氧化反应和随后的空气热处理置换反应产生的负吉布斯自由能来实现均匀的上层ZnO纳米粒子包覆。此外,研究人员还采用改性的黄铜网作为锂离子集流体,降低了锂离子沉积成核过电位,有效地抑制了锂的枝晶生长。改进后的黄铜集流体在2.0 mA cm–2的电流密度下可实现500周的长期循环稳定性。

 

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Shaobo Huang et al, Chemical Energy Release Driven Lithiophilic Layer on 1 m2 Commercial Brass Mesh toward Highly Stable Lithium Metal Batteries [J], Nano Letters, 2019.

DOI:10.1021/acs.nanolett.8b04919

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.nanolett.8b04919

 

6. AFM:特洛伊木马启发的纳米凝胶用于实现光引发核药物流入耐药癌细胞

如何在耐多药癌细胞的核膜上进行有效的核递送抗癌药物以避开药物外排转运蛋白(DETs)是目前一项极具挑战性的工作。Chen等人通过过生物相容共聚物、荧光有机硅纳米点和光降解近红外染料吲哚菁绿(ICG)这三种功能成分的一步自组装而设计了一种智能纳米凝胶。这种纳米凝胶对抗癌药物阿霉素( Dox)具有很高的药物包封效率(99%),且具有生物成像自追踪性,肿瘤被动靶向尺寸合适,延长血液循环时间,增强药物在肿瘤中的积累和光控可降解性等优点。此外,负载Dox的纳米凝胶可以通过两个步骤有效杀死耐多药细胞:(1)像特洛伊木马一样从质膜上的DETs中逃逸,有效地将抗癌“士兵”Dox运输到细胞质中,防止药物从细胞中排出;(2)近红外光照射下,ICG的光降解导致纳米凝胶的解体,可以释放大量的Dox分子,从而避开细胞膜上的DETs在耐多药细胞中发挥效应。


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Chen, X.K., Zhang, X.D. et al. SmartSupramolecular “Trojan Horse”-Inspired Nanogels for Realizing Light-Triggered Nuclear Drug Influx in Drug-Resistant Cancer Cells [J], AdvancedFunctional Materials2019.

DOI: 10.1002/adfm.201807772

https://doi.org/10.1002/adfm.201807772

 

7. 戴松元AFM: 卤素疏水短链的铵盐构筑高效稳定2D/3D钙钛矿

引入的烷基铵盐的固有亲水性影响2D/3D钙钛矿的湿度稳定性。然而,基于较长链烷基铵盐的疏水性较强,但由于各层之间较差的电荷传输而降低了效率。基于此,戴松元团队将两种具有卤素官能团的疏水性短链烷基铵盐(2-氯乙胺,CEA+和2-溴乙胺,BEA+)引入(Cs0.1FA0.9)Pb(I0.9Br0.13 3D钙钛矿中形成2D/3D钙钛矿结构,可获得具有更好结晶和形态的高质量钙钛矿薄膜。具有5%CEA +的最佳2D/3D钙钛矿太阳能电池效率可达高达20.08%。由于具有卤素官能团的烷基铵阳离子和形成的2D/3D钙钛矿结构具有显着的疏水性,最佳器件表现出优异的抗湿性,并且在50±5%相对湿度下老化2400小时后保持92%的初始效率。


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Liu, G., Zheng, H. et al.Introduction of Hydrophobic Ammonium Salts with Halogen Functional Groups for High-Efficiency and Stable 2D/3D Perovskite Solar Cells [J], Adv. Funct. Mater.,2019.

Doi:10.1002/adfm.201807565.

https://doi.org/10.1002/adfm.201807565

 

8. Michael Graetzel欧洲化学:选择性合成β-[70] PCBM类富勒烯在用于钙钛矿太阳能电池

Vidal等人报道了β-[70] PCBM类富勒烯位点异构体的位点选择性合成。从锍盐直接环丙烷化,得到良好的收率α和β-位点异构体的混合物。通过溶剂极性可以有效地控制对α-或β-位点异构体的合成。为了评价α或/和β位点异构体,将纯材料或它们的混合物用于钙钛矿太阳能电池。基于[70] PCBM类富勒烯的电池效率可达20%。


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Matsui, T., Yamamoto, T. et al. Compositional Engineering for Thermally Vidal, S., Izquierdo, M. et al. Site-selective Synthesis of β-[70]PCBM-like Fullerenes: Efficient Application in Perovskite SolarCells [J], Chemistry – A European Journal, 2019.

DOI: 10.1002/chem.201806053

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/chem.201806053

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