纳米前沿顶刊日报丨20190219
纳米人 纳米人 2019-02-19

1.Nature Commun.:基于MAPbBr3钙钛矿LED性能的记录性突破!

溶液法制备的钙钛矿LED作为下一代平板高清的新选择之一,引起了学术界和工业界的高度关注。在过去短短5年里,钙钛矿LED取得了飞跃式发展,目前器件效率已经达到理论极限效率20%。器件性能的突破主要围绕对钙钛矿活性层以及电荷传输层优化的结果。但是,很多时候,我们常常忽略了这样一个问题——整个LED器件中,不同功能层材料间较大的折射率差异限制了光的全部提取,一定程度上限制了LED器件的性能。

 

近日,香港科技大学的Zhiyong Fan教授课题组在纳米光子基底上制备出了高效的MAPbBr3钙钛矿LED,其最高效率达到17.5%,是对比器件(无纳米光子基底)的2倍多。光学建模显示器件的光抽取效率高达73.6%,这主要得益于纳米光子基底的两步光提取过程(纳米穹罩用作光耦合器将光聚焦到纳米线阵列光子晶体中,然后光子晶体用作光学天线释放受限的能量)。作者指出,如果能在器件效率20%的基础上,通过光提取技术来进一步优化LED器件,将很有希望再次提升钙钛矿LED的性能!


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Fan Z, etal. Efficient metal halide perovskite light-emitting diodes with significantlyimproved light extraction on nanophotonic substrates. NatureCommunications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-08561-y

https://www.nature.com/articles/s41467-019-08561-y

 

2.张强Science Advances:掺杂碳材料亲锂性化学诱导锂金属均匀形核

不可控的枝晶生长严重限制了锂金属电池的实际应用,多种亲锂导电框架尤其是碳载体被用来调控金属锂的均匀成核,从而催生了各种无枝晶的复合负极。然而,对这些碳载体的亲锂特性的理解尚处于初级阶段。近日,清华大学的张强教授团队基于第一性原理计算与实验表征相结合的方法,提出亲锂性设计准则:掺杂原子电负性、掺杂位点“局部偶极”和锂形核过程中电荷转移。


具体来讲,杂原子与碳原子之间的电负性差异有利于形成负电中心以吸附锂离子;“局部偶极”的形成有利于进一步增强锂离子与形核位点之间的离子–偶极作用;电荷转移则是降低锂形核能垒的必要条件之一。基于此方法预测,氧掺杂在单掺杂体系中具有最好的亲锂性,并得到了锂金属形核实验证实;相比于单掺杂体系,预测了O–B/P等双掺杂体系具有更优的亲锂性。



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Chen X, et al. Lithiophilicity chemistry of heteroatom-doped carbon to guide uniform lithium nucleation inlithium metal anodes. Science Advances, 2019.

DOI:10.1126/sciadv.aau7728

http://advances.sciencemag.org/content/5/2/eaau7728?rss=1


3. Angew.:果断收藏!一种简单通用制备高荧光量子产率CsPbX3(X=Cl、Br、I)纳米晶的方法

近日,印度技术研究中心的Narayan Pradhan教授课题组以卤化烷基铵盐作为卤源和配体,成功制备了量子产率接近100%的CsPbX3(X=Cl、Br、I)纳米晶。该工作为制备高荧光量子产率的钙钛矿纳米晶提供了一种切实可行且有效的新方法,具有潜在的应用价值。


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Pradhan N, et al. Near-Unity Photoluminescence Quantum Efficiency for All CsPbX3 (X= Cl, Br and I) Perovskite Nanocrystals: A Generic Synthesis Approach. Angewandte Chemie International Edition,2019.

DOI: 10.1002/anie.201900374

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201900374

 

4.秦岭&边黎明ACS Cent. Sci.:可细胞浸润的水凝胶作为载体用于治疗骨缺损

生物高分子水凝胶作为治疗性细胞和药物的载体已广泛应用于生物医学领域。然而,大多数常规的水凝胶由于其网状结构的静态特性,使其不能在凝胶化后注射,也不支持细胞的浸润。Feng等人开发了一种独特的细胞可浸润的注射型(Ci-I水凝胶。实验通过动态的宿主客体络合物进行物理交联,再利用有限的化学交联来进一步增强其稳定性,从而使得Ci-I水凝胶具有十分优异的性能。

 

研究结果表明,Ci-I水凝胶可以实现小分子疏水药物(如伊卡林)的持续释放,促进干细胞分化,同时也能避免高剂量药物所造成的副作用。注入Ci-I水凝胶封装间的充质干细胞和药物可以有效地预防骨密度的减少,从而促进了激素性骨坏死模型动物的原位骨再生。这一研究也是首次通过微创手术将可注射水凝胶作为治疗性货物的载体,为治疗深部和封闭的解剖部位的功能障碍提供了一种新的方法。


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Feng Q, Xu J K, et al. Dynamic and Cell-Infiltratable Hydrogels as Injectable Carrier of Therapeutic Cells and Drugs for Treating Challenging Bone Defects. ACS Central Science, 2019.

DOI: 10.1021/acscentsci.8b00764

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acscentsci.8b00764

 

5. 高建青&凌代舜ACS Cent. Sci.:纳米酶增强的自保护水凝胶促进氧化性糖尿病创面微环境的血管生成

糖尿病的创面愈合是亟待解决的临床问题,如何在受伤组织中进行血管再生工程则是实现伤口成功愈合的关键。然而,由于在氧化性糖尿病创面微环境中生物大分子血管生成剂会发生氧化损伤和变性,这使得糖尿病创面血管生成仍是目前一个巨大的挑战。

 

Wu等人提出了一种独特的“种子和土壤”的策略,即同时将氧化损伤微环境重塑为再生微环境(土壤)和利用氧化还原调节氧化铈纳米酶增强的自保护水凝胶(PCN-miR/Col)提供促血管生成miRNA (种子)来解决这一问题。这样PCN-miR/Col不仅对恶性氧化损伤微环境进行了改造,而且也在氧化微环境中保证了被包裹的促血管生成miRNA的结构完整性。结果证明,利用PCN-miR/Col处理糖尿病创面,可以实现胶原纤维高度有序地排列,功能新生血管生长进而使得创面愈合速度明显加快。


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Wu H B, Li F Y, et al. Promoting Angiogenesis in Oxidative Diabetic Wound Microenvironment Using a Nanozyme-Reinforced Self-Protecting Hydrogel.ACS Central Science, 2019.

DOI: 10.1021/acscentsci.8b00850

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acscentsci.8b00850

 

6. 陈义旺&李耀文Adv. Sci.:11.5%效率,高效全柔性聚合物太阳能电池

无机传输层的破裂和层间粘合不足是实现高效的柔性太阳能电池的挑战之一。Tan等人将聚多巴胺(PDA)改性的可弯曲和厚度不敏感的Al掺杂ZnO(AZO)作为聚合物太阳能电池的电子传输层(ETL)。研究表明,该ETL具有特殊的延展性和对活性层的优异粘附性,以改善器件的机械耐久性。基于AZO:1.5%PDA的ETL和PBDB-T-2FI:T-4F活性层,非富勒烯太阳能电池的最佳效率可达12.7%。更重要的是,基于Ag网柔性电极的完全柔性器件达到了接近11.5%效率,并且该装置在弯曲1500次循环后保持其初始效率的91%以上。


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Tan L, Wang Y, et al. Highly Efficient Flexible Polymer SolarCells with Robust Mechanical Stability. Advanced Science, 2019.

DOI: 10.1002/advs.201801180.

https://doi.org/10.1002/advs.201801180

 

7.Nano Energy:热诱导的中间层缺陷工程助力超高性能钠离子电容器

钛基化合物凭借其可靠的安全性和稳定性而成为钠离子电容器中最具吸引力的负极材料。然而,在钛基化合物中实现更多的嵌钠位点和更快的动力学仍然是个巨大的挑战。在本文中,研究人员发展了一种热诱导的中间层缺陷工程对H-钛酸盐的电子结构和钠离子扩散动力学进行了调控从而显著改善了其电化学性能。

 

在钠离子半电池中,具有丰富层间缺陷的定向畸变的准层状H-Titanate(Q-LT)具有超快和稳定的循环性能(在25 ℃下10000个循环后的容量保持率为97%)。当将其用作高压钠离子电容器的负极材料时,能够实现高达124 Wh/kg的高能量密度和优异的循环稳定性。第一原理密度泛函理论计算表明,Q-LT具有较低的配位Ti-O多面体、较高的离域Ti-O环境、较窄的带隙和较低的Na+迁移能;键价和图揭示了Q-LT层间连续的Na+扩散路径。


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Que L, et al. Thermal-induced interlayer defect engineering toward super high-performance sodium ioncapacitors. Nano Energy, 2019.

DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.02.030

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519301430?dgcid=rss_sd_all

 

8. JMCA:氧空穴增强Pt/WO3催化剂HER活性

发展高活性、高稳定性、低成本的HER催化剂是近年来的研究热点。将Pt基HER催化剂Pt的利用率最大化,将大大降低催化剂成本。有鉴于此,作者制备了Pt原子团簇高分散在WO3@CFC(碳纸)上的催化剂,该催化剂在酸性条件下具有高的HER活性,在0.5 M H2SO4中,10 mA/cm2电流密度时,过电位仅42 mV。该催化剂高的HER活性和稳定性归因于Pt原子团簇和富含氧空穴的WO3纳米片的协同作用。


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Tian H, Cui X, Shi J, et al. Oxygen vacancy assisted hydrogen evolution reaction of Pt/WO3 electrocatalyst. Journalof Materials Chemistry A, 2019.

DOI: 10.1039/C8TA12219A

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c8ta12219a#!divAbstract

 

9.杜克大学Small:通过与白蛋白结合肽的结合来改善阿霉素的疗效

小分子化疗药物的主要缺点是循环时间短和靶向性差。为了克服这些缺点,Yousefpour等人开发了一种化疗药物与内源性白蛋白特异性结合的白蛋白结合肽偶联物,利用其良好的药代动力学特点来将药物高效递送到肿瘤。

 

实验利用对pH敏感的连接剂将蛋白结合域(ABD)与阿霉素(Dox)结合生成ABD-Dox。由于ABD-Dox偶联物和人白蛋白以及小鼠白蛋白具有纳米级亲缘关系,其在给药后在小鼠血浆内的半衰期为29.4 h,与小鼠白蛋白相近。此外,在给药后2小时,ABD-Dox在肿瘤中的浓度也约为游离Dox的4倍。同时游离的Dox会从肿瘤中迅速被清除,而ABD-Dox在肿瘤中可以保持稳定的浓度至少72 h, 其在72 h内的相对积累量是游离Dox的120倍。由于ABD-Dox具有明显改善的药代动力学和生物分布特点,其在治疗C26结肠癌和MIA PaCa-2异种移植胰腺肿瘤时具有非常好的效果。


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Yousefpour P, Ahn L, et al. Conjugate of Doxorubicin to Albumin-Binding Peptide Outperforms Aldoxorubicin. Small, 2019.

DOI: 10.1002/smll.201804452

https://doi.org/10.1002/smll.201804452

 

10. JMCC:卵磷脂(lecithin)添加剂提升钙钛矿发光二极管器件性能!

近日,苏州大学的冯敏强教授课题组通过在CsPbBr3前驱体里面添加卵磷脂(lecithin)构筑高性能CsPbBr3钙钛矿发光二极管,其最高效率达到6.5%。添加卵磷脂有助于制备小晶粒,覆盖良好的全无机钙钛矿薄膜,并且基于卵磷脂的薄膜显示出了更优异的光学性能。


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Fung M-K, et al. Influence of a lecithin additive on the performance of all-inorganic perovskite light-emitting diodes. Journalof Materials Chemistry C, 2019.

DOI: 10.1039/C8TC06365F

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/tc/c8tc06365f#!divAbstract

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