纳米人-纳米前沿顶刊日报丨20190220

纳米前沿顶刊日报丨20190220

纳米人纳米人 2019-02-20

1.Nat. Rev. Mater.：大子刊综述！用于光电应用的金属卤化物钙钛矿纳米结构和物理性质的研究

卤化铅卤化物由于其太阳能转换效率高，易于溶液法制备，激发了光伏研究界的兴趣，并也为光电应用提供了很大的希望，例如发光二极管和激光器。美国威斯康辛麦迪逊大学Song Jin总结了金属卤化物钙钛矿纳米结构的合成和表征的最新发展，具有可控的成分，维度，形态和取向。然后，总结了这些1D和2D单晶钙钛矿纳米结构的有利光学性质，改进的稳定性和潜在的光电应用，并将其与传统半导体的块状钙钛矿和纳米结构进行比较。还调研了钙钛矿纳米结构用于研究钙钛矿的基本物理性质的研究。最后，讨论了实现光电子和光子应用中卤化钙钛矿纳米结构的挑战，并提出些对钙钛矿的未来发展和研究方向的看法。

Fu Y, Zhu H, et al. Metalhalide perovskite nanostructures for optoelectronic applications and the studyof physical properties. Nature Reviews Materials, 2019.

DOI: 10.1038/s41578-019-0080-9

https://doi.org/10.1038/s41578-019-0080-9

2. TCL&苏州大学Nature Commun.：关于量子点LED的退化机理研究

蓝色量子点发光二极管（QLED）的使用寿命目前是这种新兴显示技术的短板。为了查明器件退化的起源，Chen等人深入研究了LED寿命测试前后多层结构中的电场分布和空间电荷累积情况。研究表明，蓝色量子点（QD）中的激发电子由于偏移而倾向于穿过QD层和电子传输层（ETL）之间的II型结，导致ETL中的空间电荷累积和工作电压升高。因此，与稳定的红色QLED不同，蓝色QLED的寿命主要受到空穴传输层缓慢降解的限制，蓝色QLED的不良寿命源于QD-ETL结处的快速降解。高效电子注入的材料工程是提高使用寿命的先决条件。

Chen S, et al. On the degradation mechanisms of quantum-dotlight-emitting diodes. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-08749-2

https://doi.org/10.1038/s41467-019-08749-2

3. 李亚平AM：肿瘤微环境活化前药囊泡用于纳米癌症化学免疫治疗

化学免疫疗法是指通过触发免疫原性细胞死亡（ICD）来激活T细胞抗肿瘤免疫反应，并且已有许多临床试验的证明。然而，由于在肿瘤微环境中药物递送的效率低和存在免疫抑制，目前的化学免疫治疗仅局限于一小部分患者。Zhou等人报道了一种利用ICD进行肿瘤化学免疫治疗的肿瘤微环境活化的前药囊泡。

实验通过将奥沙利铂(OXA)前体药物与聚乙二醇化光敏剂(PS)整合成一体的纳米平台，使其在肿瘤酸性和酶促的微环境中显示具有肿瘤特异性的积累、活化和深度穿透的能力。研究表明，OXA原药可以与PS协同作用，通过免疫原细胞杀伤来触发肿瘤细胞ICD。原药囊泡诱导的ICD联合Î ± CD47介导的CD47阻断会进一步促进树突状细胞(DC)成熟，促进DC抗原呈递，最终产生抗肿瘤免疫ICD。实验结果证明CD47阻断和ICD诱导均能有效抑制原发性和癌旁肿瘤的生长，抑制肿瘤转移并且防止肿瘤复发。这一研究表明，通过ICD诱导增强抗肿瘤免疫和通过CD47阻断抑制肿瘤免疫逃避是改善肿瘤化学免疫治疗的一种有效途径。

Zhou F Y, Feng B, et al. Tumor Microenvironment-ActivatableProdrug Vesicles for Nanoenabled Cancer Chemoimmunotherapy Combining Immunogenic Cell Death Induction and CD47 Blockade. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201805888

https://doi.org/10.1002/adma.201805888

4. 新加坡国立大学刘斌ACS Nano：聚合增强双光子光敏化用于精准光动力治疗

双光子激发光动力治疗(2PE-PDT)因其在深部组织和精确肿瘤治疗中的巨大潜力，近年来备受研究人员的关注。而如何设计具有高单态氧(¹O₂)生成效率和高双光子吸收(2PA)横截面的光敏剂(PSs)则是目前研究所面临的一大挑战。Wang等人报道了利用聚集诱导发射(AIE)的聚合小分子PSs可以得到具有高亮度、高¹O₂生成效率和大2PA横截面的共轭聚合物PSs。渗透设计合成了两种偶联聚合物PSs，并且通过纳米沉淀法制备了相应的AIE PS，其在体外癌细胞杀灭和斑马鱼肝脏肿瘤的体内治疗中均表现出优异的2PE-PDT性能。

Wang S W, Wu W B, et al. Polymerization-Enhanced Two-Photon Photosensitization for Precise Photodynamic Therapy. ACS Nano, 2019.

DOI: 10.1021/acsnano.8b08398

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.8b08398

5.ACS Nano：蛋白质工程纳米胶束用于¹⁹F磁共振成像和治疗药物的递送

蛋白质工程为设计氟-19 (¹⁹F)磁共振造影剂(MRI)提供了一个很好的模板。Hill等人利用生物合成制备了一种蛋白质嵌段共聚物，称为氟化的热响应组装蛋白质(F-TRAP)，它可以组装成一个单分散的纳米胶束并且具有¹⁹F核磁共振驰豫性能(NMR)和封装并释放小分子治疗的能力。F-TRAP胶束的组装是由一个卷曲螺旋的五聚体蛋白冠和疏水的热响应弹性蛋白样多肽核组成。除了在体内作为¹⁹F磁共振造影剂之外，这种氟化胶束还表现出包裹小分子化疗药物阿霉素的能力，并由于其具有的热响应性能使得它可以利用热响应的方式释放负载的药物。这一工作也为热响应性¹⁹F MRI/ MRS诊疗试剂的开发提供了一条新的途径。

Hill L K, Frezzo J A, et al. ProteinEngineered Nanoscale Micelles for Dynamic ¹⁹F Magnetic Resonance and Therapeutic Drug Delivery. ACS Nano, 2019.

DOI: 10.1021/acsnano.8b07481

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.8b07481

6. ACS Nano：微纳结构的硅-石墨复合材料用于高比能锂离子电池

随着高能锂离子电池需求的不断增加，研究人员将很多关注放在了设计各种硅-活性物质复合电极上以利用其高比能的特性。然而，由于电极载量和面容量等瓶颈的存在，要想用硅完全取代商品化的石墨负极是不现实的。因此，在本文中，研究人员将目光转向通过简单且可扩大的混合过程与改性硅结合对石墨负极进行增强改性。B掺杂和碳纳米管嵌入的硅负极能够表现出增强的稳定性（2000 mA/g的电流密度下循环200周的容量保持率为88.2%）和高可逆容量（2426 mAh/g）。在该复合负极中，石墨作为坚固的框架结构帮助实现高电极载量。

Li P, et al. Nano/Microstructured Silicon–Graphite Composite Anode for High-Energy-Density Li-Ion Battery. ACS Nano,2019.

DOI: 10.1021/acsnano.9b00169

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.9b00169

7. ACS Energy Lett.观点：通过结构工程来设计柔性锂离子电池

柔性锂离子电池可以无缝集成到柔性显示器、可穿戴设备以及智能卡片等柔性器件中，为这些设备在机械形变下的稳定运行提供动力。理想的柔性电池应当同时具备高柔性、高能量密度以及高功率密度等特质，但这些特征通常来说是相互矛盾的。在这篇观点文章中，作者从组件水平和器件水平两方面分析了结构设计对于柔性电池的影响。作者还对近年来有关电池组件的多孔结构、超线性结构以及拓扑结构等柔性电池的研究进展进行了概括总结，并对柔性锂离子电池在未来的发展提出了自己的见解。

Qian G, et al. Designing Flexible Lithium-Ion Batteries by Structural Engineering. ACS Energy Letters,2019.

DOI: 10.1021/acsenergylett.8b02496

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsenergylett.8b02496

8. AEM：一种基于聚合物隔膜与负极活性物质相结合的新型锂离子电池

负极/电解质界面的结构与组分特征对于锂离子电池的循环稳定性、倍率性能以及操作安全性等都十分重要。采用传统隔膜技术的负极-电解质界面常常伴随着不可避免的不连续相，这种特征无法支持充放电过程中发生较大结构变化的高容量负极的正常工作。在本文中，作者首次提出了基于氧化物负极以及与活性氧化物相结合的隔膜的负极-电解质界面并对其在锂离子电池中的性能进行了测试。这种构造在锂离子电池内部形成了坚固的负极-隔膜界面，从而缩短了离子传输路径、加快了电子传递并抑制了体积变化。研究人员还发现，在隔膜中添加4%的CuO可以使得以CuO为负极材料的电池总体容量提高17%。该电池在0.5C的倍率下可逆容量高达637.2 mAh/g且循环100周后的容量保持率为99%。

Chen D, et al. An Upgraded Lithium Ion Battery Based on a Polymeric Separator Incorporated with Anode Active Materials. Advanced Energy Materials, 2019.

DOI: 10.1002/aenm.201803627

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201803627

9.Henry J. Snaith最新AEM: 效率不是28%，是25.2%的大面积钙钛矿/硅串联太阳能电池

钙钛矿/硅串联太阳能电池具有提高电池效率超过晶体硅（Si）单结限制的潜力。Henry J.Snaith课题组通过使用由纳米晶氧化硅组成的光学中间层，可以显着减少在平坦硅衬底上处理的串联电池中的红外反射损失。结果表明，110 nm厚的中间层（折射率为2.6（800nm））在硅底部电池中产生1.4 mA cm^-2的电流增益。在AM1.5G辐照下，活性面积1.1cm²的钙钛矿/硅单片串联电池表现出顶部电池+底部电池的总电流密度为38.7 mA cm^-2，并且认证的稳定功率转换效率高达25.2％。

Mazzarella L, Lin Y-H, et al. Infrared Light Management Using a Nanocrystalline Silicon Oxide Interlayer in Monolithic Perovskite/Silicon Heterojunction Tandem Solar Cells with Efficiency above 25%. Advanced Energy Materials, 2019.

DOI: 10.1002/aenm.201803241

https://doi.org/10.1002/aenm.201803241

10.南方科技大学徐保民Adv. Sci.：疏水Cu₂O空穴传输层用于高效钙钛矿电池

利用无机空穴传输层（HTL）是提高钙钛矿太阳能电池（PSC）稳定性和降低成本的最有效方法之一。徐保民课题组提出了一种利用硅烷偶联剂的低成本稳定的氧化亚铜（Cu₂O）量子点的简单表面改性策略。改性的Cu₂O可以直接沉积在钙钛矿膜上作为顶部HTL而不破坏钙钛矿。具有表面改性的Cu₂O作为HTL的PSC的效率（18.9％）显着高于具有未改性的Cu₂O的PSC的效率（11.9％）这也是n-i-p结构中的Cu₂O基钙钛矿太阳能电池的记录效率。PSC的增强性能归功于通过表面改性实现的显着增强的薄膜性能。此外，由于无掺杂剂和疏水表面，基于Cu₂O的器件比spiro的稳定性更优异。

Liu C, Zhou X, et al. Hydrophobic Cu₂O Quantum Dots Enabled by Surfactant Modification as Top Hole-Transport Materials for Efficient Perovskite Solar Cells. Advanced Science, 2019.

DOI: 10.1002/advs.201801169

https://doi.org/10.1002/advs.201801169

11.Adv. Sci.：抑制CaMKIIα活性可以增强富勒烯C60纳米晶体的抗肿瘤效果

富勒烯C60纳米晶体(nano-C60)具有很好的生物活性，可以诱导产生自噬以及对钙/钙调蛋白依赖的蛋白激酶IIα(CaMKIIα)的激活。CaMKIIα是一种多功能蛋白激酶，会参与许多细胞过程也包括肿瘤恶化。然而，关于在肿瘤中nano-C60诱导的CaMKIIα生物效应还未有报道，人们对CaMKIIα活性和自噬产生之间的关系也尚不清楚。

Xu等人介绍了nano-C60会引起对活性氧(ROS)依赖的细胞毒性，并且会在骨肉瘤细胞(OS)中持续激活CaMKIIα。CaMKIIα的激活也会反过来产生一种保护作用来对抗nano-C60本身的细胞毒性。而通过化学抑制剂kn-93或其他去抑制CaMKIIα活性则会大大促进nanoC60抗OS的效果。此外，抑制CaMKIIα的活性也会引起溶酶体碱化，损害溶酶体的降解功能，导致自噬小体积累。这种过量的自噬体积累和自噬降解阻断在kn-93增强的OS细胞死亡中也发挥重要作用。实验在异种移植的OS小鼠模型中进一步揭示了kn93和nano-C60会协同抗OS作用。

Xu J, Wang H S, et al. Inhibition of CaMKIIα Activity Enhances Antitumor Effect of Fullerene C60 Nanocrystals by Suppression of Autophagic Degradation. Advanced Science, 2019.

DOI: 10.1002/advs.201801233

https://doi.org/10.1002/advs.201801233

12. CM：UiO-66-NO₂做氧“泵”增强OER性能

OER是燃料电池中重要的半反应，制备性能好，稳定性好的贱金属OER催化剂代替贵金属（Pt、Ir等）OER催化剂是近年来的研究热点。作者采用溶剂热法在锚定了Co的碳纳米管上长UiO-66-NO₂，合成了UiO-66-NO₂@CoCNT催化剂。实验发现，该催化剂不仅具有比商用20% Pt/C催化剂更好的OER性能，而且可适用于可穿戴电子器件。UiO-66-NO₂@CoCNT催化剂高的性能归结于该催化剂三组分的协同作用：CNT做导电支柱；CoPc做氧活化位点；UiO-66-NO₂做氧吸收“泵”。