1. 康奈尔大学Nature Mater.：少层WTe₂中的非线性异常霍尔效应

霍尔效应仅发生在具有时间反转对称性破坏的系统中，例如普通霍尔效应中的外部磁场下的材料和异常霍尔效应（AHE）中的磁性材料。康奈尔大学的研究团队展示了在零磁场下非磁性材料中的非线性AHE，其中霍尔电压取决于在纵向上的电流，并在少层Td-WTe₂中观察到这种效应。Td-WTe₂是一个二维半金属，具有破坏的反转对称性，在晶面上只有一条镜像线。研究表明，当偏置电流垂直（平行）到镜像线时，霍尔电压最大化（消失）。观察到的效应可以理解为由偏置电流引起的AHE，其产生面外磁化。霍尔电导率的温度依赖性进一步表明，内在的Berry曲率偶极子和外在的自旋相关散射都有助于观察到的非线性AHE。

Kang K, Li T, Sohn E, et al. Nonlinear anomalous Hall effect in few-layer WTe₂. Nature Materials, 2019.

DOI: 10.1038/s41563-019-0294-7

https://www.nature.com/articles/s41563-019-0294-7

2. Nat. Rev. Phys.详述拓扑核心概念：声学系统&机械系统中的拓扑相

将源于光学的几何（Berry）相位和凝聚态物理学中早已建立的拓扑学概念相结合后，经典波动物理学的研究重新引发关注。最近，声波，以及各类机械系统成为例证拓扑相的普遍性与多样性的绝佳平台。在这篇综述中，香港浸会大学Guancong Ma，武汉大学Meng Xiao以及香港科技大学C. T. Chan（共同通讯作者）介绍了与声学&机械系统中已经实现的各类拓扑现象有关的核心物理概念：狄拉克点，量子霍尔/量子自旋霍尔/谷霍尔效应，Floquet拓扑相，3D无间隙态以及外尔晶体。

核心内容：

1. 声学系统&机械系统是研究一大类较早出现于凝聚态物理中的拓扑相的通用平台。

2. 可观测到的拓扑现象包括量子霍尔效应/量子自旋霍尔效应/谷霍尔效应/ Floquet拓扑相/无间隙态/外尔系统的（类）狄拉克点。

3. 由于经典声学系统与凝聚态系统存在差异（例如，前者缺乏Kramers简并），实现拓扑相需要新方法。

4. 声子晶体中对称性破缺方案对于实现拓扑相十分关键，该综述对其后续影响和局限性进行了讨论。

图1. 狄拉克锥色散

图2. 狄拉克点和类狄拉克点

图3. 声学外尔半金属

Ma G, Xiao M, Chan C T, et al. Topological phases in acoustic and mechanical systems. Nature Reviews Physics, 2019.

DOI: 10.1038/s42254-019-0030-x

https://www.nature.com/articles/s42254-019-0030-x#article-info

3. 大牛Chad A. Mirkin最新Nat. Rev. Mater.：DNA用于晶体工程

此篇综述中，美国西北大学化学系教授Chad A. Mirkin等人回顾了过去20年中对晶体工程进行基因编码的相关研究。与用于生物过程的基因编码不同，这种编码是指：采用人工合成的DNA，对纳米颗粒、微米颗粒组装成1D/2D/3D晶态结构的过程进行程控。值得注意的是，这种方法对产物结构的几乎所有指标都能系统地控制。在此概念框架下，作者总结了结构与功能调控方面的进展，尽可能展现了最前沿的相关研究工作，并预测了未来发展方向。

相关的研究进展主要包括：1. 晶格对称性可程控+晶体习性明确的奇异结构；2.利用核酸的内在特性来按需操纵结构的响应材料；3. 从表面外延生长的纳米粒超晶格；4. 对光-物质相互作用提供深入认知的胶体晶体。展望未来，作者认为，虽然DNA用于晶体工程在结构控制方面具有非凡优越性，但其在制备性质超越天然晶体材料/传统策略所制备材料的功能材料方面仍存在挑战。

图1. [颗粒@DNA配体]基元形成晶体的过程。

图2. 模板法控制基元在表面的布置，形成复杂结构。

Laramy C R, O´Brien M N & Mirkin C A. Crystal engineering with DNA. Nature Reviews Materials, 2019.

DOI: 10.1038/s41578-019-0087-2

https://www.nature.com/articles/s41578-019-0087-2#article-info

4. 新加坡国立&清华大学Nature Electron.：水母给的灵感！用于水生环境的自我修复电子皮肤

像水母这样的凝胶状水下无脊椎动物具有透明，可拉伸，敏感和自我修复的器官，使生物能够在水生环境中航行，伪装并且确实存活。模仿这种功能的人造皮肤可用于开发诸如水上软机器人和防水人机界面之类的应用。新加坡国立大学联合清华大学研究团队报告了一种生物启发的皮肤状材料，透明，导电，可以在干燥和潮湿的条件下自动愈合。

该材料由碳氟弹性体和富含氟的离子液体组成，具有可调节至10^-3 S cm^-1的离子电导率，并可承受高达2,000％的应变力。由于离子偶极相互作用，该材料在潮湿，酸性和碱性环境中具有快速且可重复的机电自愈合能力。为了说明该方法的潜在应用，研究采用电子皮肤来创建触摸，压力和应变传感器。同时，该材料还可以印刷成柔软且柔韧的离子电路板。

Cao Y, Tan Y J, Li S, et al. Self-healing electronic skins for aquatic environments. Nature Electronics, 2019.

DOI: 10.1038/s41928-019-0206-5

https://www.nature.com/articles/s41928-019-0206-5

5. 加州大学圣地亚哥分校Nature Biotech.综述：用于医疗监控的可穿戴生物传感器

加利福尼亚大学Joseph Wang教授团队对可穿戴生物传感器在医学监控中的应用研究进行了综述。可穿戴生物传感器因其可以通过动态地、非侵入性测量的方式来对生物液体中的生化标志物(如汗液、眼泪、唾液和组织间液)提供连续、实时的监测而受到广泛关注。最近的研究发展主要集中在对电化学和光学生物传感器的开发并将其应用于对生物标志物(包括代谢物、细菌和激素)的非侵入性监测的方面。通过将多路生物传感、微流体采样和传输系统相结合，实现了可穿戴设备的集成和小型化，并通过与柔性材料相结合，提高了其耐磨性和操作的便利性。

虽然可穿戴生物传感器有非常好的应用前景，但是作者认为要进一步提高其可靠性，还需要更好地理解血液中分析物浓度与非侵入性生物液体之间的相关性；需要建立一套更广泛的体内生物亲和力测定方法和更多的传感策略，使更多的生物标志物可被用于监测；需要对可穿戴生物传感器性能进行大规模的验证研究，以支持临床的使用。

Kim J, Campbell A S, et al. Wearable biosensors for healthcare monitoring.

Nature Biotechnology, 2019.

DOI: 10.1038/s41587-019-0045-y

https://www.nature.com/articles/s41587-019-0045-y

6. 西班牙IDIBAPS研究所Nature Biotech.综述：针对自身免疫的抗原特异性治疗方法

西班牙IDIBAPS研究所的Pau Serra教授和Pere Santamaria教授合作对针对自身免疫的抗原特异性治疗方法研究进行了综述。免疫系统在健康方面的主要功能是保护宿主免受微生物和寄生虫的感染。在过去的20年内，已经有一系列治疗慢性炎症的新疗法被成功地应用于临床，但是如何让基于抗原的方法在不损害正常免疫的情况下选择性地抑制自身免疫性炎症仍然是当前难以实现的一个美好愿景。

而使用多肽或全抗原的早期自身抗原特异性方法已经发展成为一种较好的策略，它是优先地将这些分子间接地通过抗原呈递细胞或直接通过主要组织相容性复合物分子递送给T淋巴细胞以促进和改善克隆缺失及免疫调节的方式。除此之外，作者也同样强调了研究者对于目前许多策略的疾病特异性、机制基础、可发展性和临床转化潜力还不够清楚，这也是未来研究的重点方向。

Serra P, Santamaria P, et al. Antigen-specific therapeutic approaches for autoimmunity. Nature Biotechnology, 2019.

DOI: 10.1038/s41587-019-0015-4

https://www.nature.com/articles/s41587-019-0015-4

7. 乔增莹＆王浩JACS：自催化转化形态平台用于提高药物的肿瘤积累

如何实现将纳米药物准确高效地递送至病灶仍然是目前一个关键的挑战。国家纳米科学中心王浩研究员和乔增莹副研究员合作提出了一种通过动力学控制的自催化形态转化平台来改善药物在肿瘤的特异性积累。研究发现，前药会从纳米颗粒的形态原位重组形成β-sheet纤维结构，而这种转化是基于成核生长的动力学过程。而通过多次给药的过程即可实现跳过缓慢的成核过程来实现自催化形貌转化，进而瞬间构建大体积纳米组装体，并诱导前药的累积效应。随后，这种纤维结构的前药“仓库”会在肿瘤部位持续释药，有效抑制肿瘤生长。这种体内自催化形态转化策略通过引入化学动力学为靶向递送药物策略提供了新的方法，在疾病治疗中也具有出巨大的应用价值。

Cheng D B, Wang D, et al. Autocatalytic Morphology Transformation Platform for Targeted Drug Accumulation. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.8b13512

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b13512

8. 曹安民JACS：锂离子电池高能阴极材料稳定化的表面相控制

用于锂离子电池的高能电极材料的开发受到其固有的不稳定性的挑战，随着能量密度的不断攀升，这种不稳定性变得更加严重，因此引起对电池安全性和可靠性的日益关注。曹安民团队以LiNi_0.5Mn_1.5O₄的高压阴极为例，展示了一种通过在其颗粒表面上进行系统相位调制来稳定该阴极的方案。能够将尖晶石表面转移到由两个功能相组成的30 nm壳中，所述功能相包括岩盐盐层和分层盐层。前者对表面稳定是电化学惰性的，而后者被指定为提供必要的电化学活性。精确的合成控制使我们能够调整这两个阶段的比例，并在不牺牲其容量的情况下实现改进的稳定性与结构退化之间的最佳平衡。该研究强调了良好定制的表面相性质对于高能锂离子电池的阴极稳定化的至关重要性。

Piao J-Y, et al. Phase Control on Surface for the Stabilization of High Energy Cathode Materials of Lithium Ion Batteries.  Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.8b13438.

https://doi.org/10.1021/jacs.8b13438

9. JACS：研究新进展！2D RP钙钛矿系列的单轴扩展提高环境稳定性

2D Ruddlesden-Popper（R-P）钙钛矿独特的混合特性使其不仅具有可调的电子特性，而且其器件比3D钙钛矿具有更高的性能，更好的环境稳定性。然而，2D材料固有的热、光、空气中的稳定性以及无机层数和有机间隔分子长度是如何影响其稳定性的相关研究基本处于空白。

近日，为了更深入了解其稳定性，美国西北大学Mercouri G. Kanatzidis等人通过利用戊胺(PA)₂(MA)_n-1Pb_nI_{3n + 1}（n = 1-5，PA = CH₃(CH₂)₄NH₃⁺，C5）和己胺(HA)₂(MA)_n-1Pb_nI_{3n + 1}（n = 1-4，HA = CH₃(CH₂)₅NH₃ ⁺，C6）作为无机板层之间的有机间隔分子，创造了两个新的层状材料系列，n值最多分别为 5和4。增加有机间隔分子的长度不会影响它们的光学性质，但对薄膜空气中的稳定性、热稳、光稳定性有着显著的影响。研究还发现，这两种新型的2D RP钙钛矿拥有优异的稳定性，并且它们柔软和富弹性的性质可以与当前市售的聚合物（例如PMMA）相比较，使得它们适合制造柔性和可穿戴的电子器件。

Spanopoulos I, et al. Uniaxial Expansion of the 2D Ruddlesden-Popper Perovskite Family for Improved Environmental Stability.  Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.9b01327

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.9b01327

10. 波鸿大学JACS：SnO_x/AgO_x催化剂高效CO₂RR

电化学CO₂还原转化成有用的化学品和燃料是近年来的研究热点。有研究表明，氧等离子体处理Ag可以减小CO₂RR制CO的过电位，但是随着时间的增加HER也增强。近日，德国波鸿大学Beatriz Roldan Cuenya教授团队采用电沉积法在氧等离子体处理的Ag表明沉积Sn，大大提高了催化剂的稳定性和C₁产物选择性。实验表明，合成的SnO_x/AgO_x催化剂C₁产物选择性达95%（-0.8 V vs RHE），且大大抑制了HER（20 h后HER仍小于5%）。SEM、EDX、准原位XPS和XANES研究发现，合成的SnO_x/AgO_x催化剂具有含有Sn^δ+/Sn物种的高度粗糙的表面是CO₂RR高活性高选择性的原因。

Choi Y-W, Cuenya B R, et al. Enhanced stability and CO/Formate selectivity of plasma-treated SnO_x/AgO_x catalysts during CO₂ electroreduction. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.8b12766

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b12766

11. 理化所张铁瑞Angew.：太阳能燃料：光驱C1化学的最新进展

基于合成气（CO + H₂），甲烷，二氧化碳和甲醇的活化/转化的催化C1化学为取代化石能源以及烃类燃料的可持续发展提供了巨大的潜力。相比C1转化的传统热催化方法（高温和高压），太阳能驱动的C1催化剂为燃料和其他化学品的制造提供了更环保，更可持续的途径，尽管目前转换效率太低，无法证明行业投资的合理性。中科院理化技术研究所的张铁瑞团队重点介绍了光驱动C1化学的最新进展和里程碑，其中包括太阳能费托合成、水煤气变换反应、CO₂加氢、甲烷和甲醇转化反应。特别强调了催化剂的合理设计，结构-反应性关系以及反应机理。还讨论了扩大太阳能驱动的C1过程的策略。

Chen G, Waterhouse G I N, Shi R, et al. Solar‐to‐Fuels: Recent Advances in Light‐driven C1 Chemistry. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201814313

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201814313

12. 武汉大学张先正AM：细菌工程生物反应器用于肿瘤治疗

目前，以细菌为基础的合成生物学在肿瘤治疗中得到了广泛的应用，并取得了良好的效果。武汉大学张先正教授团队设计了一种NDH-2酶(呼吸链酶II)过表达(Ec-pE)的工程细菌MG1655，该酶可定植于肿瘤区域并在局部产生H₂O₂。随后，实验将磁性Fe₃O₄纳米颗粒与细菌共价连接并作为类芬顿反应的催化剂，将H₂O₂转化为有毒的羟基自由基(•OH)用于肿瘤治疗。结构证明，构建的生物反应器与工程细菌可持续产生H₂O₂用于进行类芬顿反应，而生成的有毒•OH可以有效诱导肿瘤细胞凋亡。因此，该生物反应器可以实现有效的肿瘤定植，并在不额外提供H₂O₂的情况下实现自给自足的治疗性类芬顿反应。

Fan J X, Peng M Y, et al. Engineered Bacterial Bioreactor for Tumor Therapy via Fenton-Like Reaction with Localized H₂O₂ Generation. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201808278

https://doi.org/10.1002/adma.201808278