1. Nano Research:高质量氮化硼纳米片的快速、高效和可扩展的剥离及其在锂硫电池中的应用氮化硼纳米片(BNNSs)因其二维(2D)性质、宽带隙和高的热/机械性能,在能源和环境领域获得了巨大的吸引力。然而,目前高质量BNNSs的低生产效率仍然是限制其应用的一个瓶颈。鉴于此,上海交通大学黄兴溢教授等基于超声辅助液相剥离,展示了一种快速、高效和可扩展的BNNSs生产策略。1)记录了一系列剥离因素(如超声条件、溶剂和散装材料进料)对BNNSs产量的影响,剥离的BNNSs具有少层和无缺陷的特点,实现了72.5%的产量记录。2)由于硼原子的路易斯酸位点,BNNSs可以与液体电解质中的多硫化物阴离子相互作用,也可以促进锂的均匀沉积,最终赋予锂硫(Li-S)电池以长寿命。
Chen, Y., Kang, Q., Jiang, P. et al. Rapid, high-efficient and scalable exfoliation of high-quality boron nitride nanosheets and their application in lithium-sulfur batteries. Nano Res. 14, 2424–2431 (2021).DOI: 10.1007/s12274-020-3245-3https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-020-3245-32. Nano Research:可充电的柔性固体锌空气电池构建和设计高效、廉价的双功能氧电催化剂以替代贵金属催化剂,对于发展可充电的锌空气电池(ZAB)是非常可取的。鉴于此,加拿大西大略大学孙学良院士等报道了一种基于分散在缺陷丰富的空心多孔Co-N掺杂的碳中的超细钴铁合金纳米颗粒(4-5 nm)的双功能氧电催化剂,通过退火包裹SiO2的封装铁离子的ZIF-67制成。1)中空多孔结构暴露了ZIF-67内部的活性点,提供了有效的电荷和质量转移。高密度CoFe合金和Co-Nx位点之间强大的协同耦合,保证了高ORR和OER活性。2)以CoFe-Co@PNC作为空气阴极的柔性固态ZAB拥有高达1.46 V的开路电位以及良好的弯曲灵活性。
Lei, Z., Tan, Y., Zhang, Z. et al. Defects enriched hollow porous Co-N-doped carbons embedded with ultrafine CoFe/Co nanoparticles as bifunctional oxygen electrocatalyst for rechargeable flexible solid zinc-air batteries. Nano Res. 14, 868–878 (2021).DOI: 10.1007/s12274-020-3127-8https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-020-3127-83. Nano Research:蛛网状碳化细菌纤维素/MoSe2纳米复合材料在低填充物含量的情况下,制造具有强吸收力以及可调谐吸收带的微波吸收器是至关重要的。MoSe2作为一种具有半导体特性的过渡金属硫族化物,已经成为一种潜在的微波吸收器填料。鉴于此,东南大学周钰明等制造了细菌纤维素(BC)衍生的碳纳米纤维/MoSe2纳米复合材料,并使用磷酸在BC中掺入磷,其中MoSe2微球像露水覆盖的蜘蛛网一样落在BC网络上。1)该独特的网络结构增强了导电损耗和入射波的多次反射。BC和MoSe2的搭配有助于阻抗匹配,并引入了界面/双极化损耗;此外,BC的P掺杂有助于调整吸收带。2)实现了强吸收和可调谐的吸收带,覆盖了广泛的频率范围。
Xu, Z., He, M., Zhou, Y. et al. Spider web-like carbonized bacterial cellulose/MoSe2 nanocomposite with enhanced microwave attenuation performance and tunable absorption bands. Nano Res. 14, 738–746 (2021).DOI: 10.1007/s12274-020-3107-zhttps://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-020-3107-z4. Nano Research:CdS纳米点分层异质结构用于光催化还原二氧化碳金属硫化物基材料作为能量转换的光催化剂对生产增值的化学燃料至关重要,但其固有的缓慢的载流子动力学和低活性问题尚未解决。鉴于此,中国科学技术大学吴宇恩教授等开发了一种具有独特异质纳米结构的ZnIn2S4-CdS异质结构,其中零维(0D)的CdS量子点均匀地限域在三维(3D)ZnIn2S4纳米花上,在可见光照射下实现了优异的CO2光转化催化性能。1)所获得的分层异质结构可以显著提高光收集能力,缩短载流子的迁移距离,并明显加速电子的传输。2)超快瞬时吸收光谱证明,形成的界面可以有效地促进电荷分离和传输。
Zhu, Z., Li, X., Qu, Y. et al. A hierarchical heterostructure of CdS QDs confined on 3D ZnIn2S4 with boosted charge transfer for photocatalytic CO2 reduction. Nano Res. 14, 81–90 (2021).DOI: 10.1007/s12274-020-3045-9https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-020-3045-95. Nano Research:封装对量子点发光二极管老化特性的影响和机制量子点发光二极管(QLED)的老化特性,例如效率和亮度的演变,受到封装的极大影响。当用紫外线固化树脂封装时,效率会随着时间的推移而提高,这种已知的现象被称为正向老化,它仍然是未解之谜之一。鉴于此,南方科技大学陈树明团队通过建立物理模型和分析模型,发现效率的提高主要是由于ZnMgO缺陷的钝化所导致的空穴漏电流的抑制。2)为了充分利用正向老化的优势,在正向老化过程完成后加入干燥剂,新的方法下QLED表现出20.19%的高外部量子效率,在初始亮度为2,800 cd m-2时的半衰期为1,267小时,分别提高了1.4和6.0倍,使其成为性能最好的器件之一。
Chen, Z., Su, Q., Qin, Z. et al. Effect and mechanism of encapsulation on aging characteristics of quantum-dot light-emitting diodes. Nano Res. 14, 320–327 (2021).DOI: 10.1007/s12274-020-3091-3https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-020-3091-36. Nano Research:N, S共配位的Bi位点增强二氧化碳电催化还原开发用于电化学还原二氧化碳的高活性单原子位点催化剂是促进碳中性能源循环和改善全球气候问题的有效和环境友好战略。鉴于此,中国科学技术大学吴宇恩教授等通过阴阳离子同时扩散的策略,开发了一种原子分散的N, S共配位Bi原子位点催化剂(Bi-SA-NS/C),用于电催化还原二氧化碳。1)结合的Bi阳离子和S阴离子以Bi2S3的形式同时扩散到氮掺杂的碳层中。然后,Bi被丰富的N空位捕获,S在高温下与碳载体结合,形成N, S共配位的Bi位点。2)合成的Bi-SA-NS/C对CO表现出很高的选择性,在很宽的电位范围内有超过88%的法拉第效率,在-0.8 V(vs. RHE)下的电流密度为10.24 mA cm-2时,FECO最高达到98.3%。
Wang, Z., Wang, C., Hu, Y. et al. Simultaneous diffusion of cation and anion to access N, S co-coordinated Bi-sites for enhanced CO2 electroreduction. Nano Res. 14, 2790–2796 (2021).DOI: 10.1007/s12274-021-3287-1https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3287-17. Nano Research:MoS2纳米片阵列增强储钠能力低比容量和迟缓的电化学反应动力学大大阻碍了钠离子电池(SIBs)的发展。新的高性能电极材料将促进SIBs的发展,也是SIBs迫切需要的。鉴于此,华东理工大学江浩教授等报道了在碳布上制备过饱和的桥硫和钒共掺杂的MoS2纳米片阵列(表示为V-MoS2+x/CC)。MoS2中的桥硫被创造为一个新的活性位点,用于储存更多的Na+。1)钒的掺杂增加了载流子的密度,促进了电子的加速转移。双重掺杂的协同效应赋予了V-MoS2+x/CC负极高的储钠性能。2)优化的V-MoS2.49/CC在0.1和10 A g-1的电压下,在0.4-3.0 V的电压下分别给出了370和214 mAh g-1的超高容量。在2 A g-1下循环3000次后,几乎83%的可逆容量得以保持。
Dong, Y., Zhu, Z., Hu, Y. et al. Supersaturated bridge-sulfur and vanadium co-doped MoS2 nanosheet arrays with enhanced sodium storage capability. Nano Res. 14, 74–80 (2021).DOI: 10.1007/s12274-020-3044-xhttps://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-020-3044-x8. Nano Research:基于铁电p-n结的光电子人工突触的可重构光伏效应神经形态的机器视觉已经在广泛的领域引起了关注。然而,目前新兴的策略仍然存在着功率/时间效率低下,以及兼容性低,设备结构复杂等问题。鉴于此,武汉大学何军教授等报道了一种无驱动电压的光电突触装置,使用了基于MoTe2/α-In2Se3铁电p-n结的非挥发性可重构光电效应。1)可重新配置的整流行为和光伏效应首先被证明。值得注意的是,像光电转换效率这样的光电效应优值非但没有改变,反而增加了一个数量级。2)在此基础上,模拟了视网膜突触般的视觉功能。光电的短期和长期可塑性,以及基本的神经形态的学习和记忆规则都是在不施加驱动电压的情况下实现的。
Wang, Y., Wang, F., Wang, Z. et al. Reconfigurable photovoltaic effect for optoelectronic artificial synapse based on ferroelectric p-n junction. Nano Res. 14, 4328–4335 (2021).DOI: 10.1007/s12274-021-3833-xhttps://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3833-x9. Nano Research:介孔二氧化硅纳米颗粒的支架在体外和体内促进成骨作用用于治疗大面积骨缺损的生物材料支架需要有良好的生物相容性和骨传导性。鉴于此,澳大利亚昆士兰大学徐纯教授等报道了基于羟基磷灰石-树枝状介孔二氧化硅(HA-DMSN)的支架的合成方法,该支架具有分层的微孔(5 μm)和纳米孔(6.4 nm),并将其应用于骨再生。1)体外研究表明,溶解提取物具有良好的生物相容性,显示出增强的造骨潜力。2)体内研究显示,在大鼠颅骨缺损模型中,HA-DMSN支架在4周愈合后明显增加了骨形成。该研究提供了一种简单的方法来制造有前途的具有多级孔隙的无机支架,用于骨组织工程。
Lei, C., Cao, Y., Hosseinpour, S. et al. Hierarchical dual-porous hydroxyapatite doped dendritic mesoporous silica nanoparticles based scaffolds promote osteogenesis in vitro and in vivo. Nano Res. 14, 770–777 (2021).DOI: 10.1007/s12274-020-3112-2https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-020-3112-210. Nano Research:物联网驱动的碳纳米管器件碳纳米管(CNTs)在电子、传感器、医疗保健和能源转换领域引起了极大的关注。这些新兴的应用推动了碳纳米管研究的快速发展。事实上,由于碳纳米管在电子和光学设备中的应用前景广阔,其结构控制已经激发了密集的研究漩涡。鉴于此,德国德累斯顿工业大学Gianaurelio Cuniberti等为高质量CNTs的可控合成和应用提供了深入的见解。1)首先简要讨论了CNTs的一般合成和后纯化。然后讨论了最先进的电子设备应用,包括场效应晶体管、气体传感器、DNA生物传感器和压力表。2)此外,介绍了基于光致发光的光学传感器。讨论了CNTs的能源应用,如热电能源发生器。最终提出了面向物联网的传感器、数据处理和人工智能的未来机会。
Zhang, S., Pang, J., Li, Y. et al. Emerging Internet of Things driven carbon nanotubes-based devices. Nano Res. 15, 4613–4637 (2022).DOI: 10.1007/s12274-021-3986-7https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3986-711. Nano Research:通过超薄吸收介质实现的超灵敏柔性Ga2O3日盲光电探测器阵列Ga2O3已经证明了其在高性能日盲光电探测器方面的潜力。然而,由于载流子捕获效应,其性能在低光强度下通常会出现超线性衰减,这限制了Ga2O3光电探测器的弱信号检测能力。鉴于此,郑州大学单崇新教授等设计了一种具有超薄吸收介质的Ga2O3日盲光电探测器,通过缩短载流子的传输距离来抑制光生载流子在传输过程中的捕获。1)利用Al/Al2O3/Ga2O3结构,采用多光束干涉来提高Ga2O3层的吸收效率。开发了一个7×7的柔性光电探测器阵列,检测率可以达到1.7×1015 Jones。2)具有检测超弱信号的能力。此外,该灵活的光电探测器阵列可以执行成像、光源强度的空间分布、实时光轨迹检测等功能。
Chen, Y., Yang, X., Zhang, Y. et al. Ultra-sensitive flexible Ga2O3 solar-blind photodetector array realized via ultra-thin absorbing medium. Nano Res. 15, 3711–3719 (2022).DOI: 10.1007/s12274-021-3942-6https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3942-612. Nano Research:通过平衡N2的反应和NH3的解吸来调整氮还原性能电化学氮还原反应(NRR)的一个巨大挑战是设计一种卓越的电催化剂以获得高性能,包括高催化活性和选择性。在NRR过程中,最重要的三个步骤是氮的吸附、氮的活化和氨的解吸。鉴于此,北京工业大学孙再成教授等以MoS2为研究对象,通过对Fe和V的掺杂,分别获得具有不同电子态密度的催化剂。1)利用实验和理论计算的结合,证明V掺杂的MoS2(MoS2-V)显示出更好的氮吸附和活化作用。2)Fe掺杂的MoS2(MoS2-Fe)由于更容易对氨气进行解吸,在实验中获得了最高的氨产量(20.11 µg h-1 mg-1cat.)。
Niu, L., Wang, D., Xu, K. et al. Tuning the performance of nitrogen reduction reaction by balancing the reactivity of N2 and the desorption of NH3. Nano Res. 14, 4093–4099 (2021).DOI: 10.1007/s12274-021-3348-5https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3348-513. Nano Research:增强上转换圆偏振发光的新策略在圆偏振发光(CPL)的研究领域,实现大的发光不对称因子(glum)是一个挑战。虽然已经开发了各种方法来构建具有CPL活性的有机系统,但仍然缺乏有效的方法来制造CPL活性的无机材料。鉴于此,国家纳米科学中心段鹏飞研究员等提出了一种赋予上转换纳米颗粒(UCNPs)和过氧化物纳米晶(PKNC)混合纳米材料上转换圆偏振发光(UC-CPL)活性的方法。1)通过手性配体辅助的方法合成了手性铯铅溴化物(CsPbBr3)PKNCs。同时,UCNP可以被嵌入到手性PKNC中,使PKNC具有光子上转化的功能。2)嵌入PKNCs的UCNPs通过电子断层扫描得到确认。手性过氧化物纳米晶可以重新吸收UCNPs产生的手性能量,显示出能量转移增强的CPL活性。
Jin, X., Zhou, M., Han, J. et al. A new strategy to achieve enhanced upconverted circularly polarized luminescence in chiral perovskite nanocrystals. Nano Res. 15, 1047–1053 (2022).DOI: 10.1007/s12274-021-3594-6https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3594-614. Nano Research:拉曼散射对扭曲的WS2/MoS2异质结构的研究扭曲的范德华同质和异质结构由于其独特的物理特性而引起了人们的极大关注,为探索新的二维(2D)凝聚态物理提供了一个新的平台。在过渡金属硫化物(TMD)同质结构中,已经深入观察到声子振动和电子带结构对扭曲角度的强烈依赖。然而,扭转角度对TMD异质结构中晶格振动特性的影响还没有引起足够的重视。鉴于此,新加坡南洋理工大学于霆教授等报道了拉曼散射的不同演变以及扭曲的WS2/MoS2异质结构中潜在的层间相互作用。1)发现E2g(Γ)和A1g(Γ)声子模的位移和线宽与扭曲角度有关。2)扭曲的异质结构中MoS2和WS2的E2g(Γ)和A1g(Γ)模式之间的频率分离随扭曲角度的变化而变化。
Wu, L., Cong, C., Shang, J. et al. Raman scattering investigation of twisted WS2/MoS2 heterostructures: interlayer mechanical coupling versus charge transfer. Nano Res. 14, 2215–2223 (2021).DOI: 10.1007/s12274-020-3193-yhttps://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-020-3193-y15. Nano Research:SnS纳米片中的光吸收和光反应的波长选择性偏振依赖性光信号的偏振可用于实现增强的光电检测和成像。SnS具有黑色类磷晶体结构和突出的各向异性特征。同时表现出灵敏的光响应,尤其是在近红外波长,是极化光电探测潜在应用的理想材料。鉴于此,中国科学院半导体研究所杨珏晗研究员等研究了具有强各向异性晶体结构的SnS纳米片的光学和光电子特性。1)基于SnS纳米片的光电探测器在450 nm处表现出37.75 cm2/V·s的载流子迁移率和310.5 A/W的外部量子效率。2)吸收边缘周围的光学吸收呈现出明显的偏振敏感性,在862 nm处最高的光学吸收二色性比率为3.06。由于各向异性的光吸收,偏振光电流在808 nm处出现了受入射光偏振方向影响的周期性变化。
Cui, Y., Zhou, Z., Wang, X. et al. Wavelength-selectivity polarization dependence of optical absorption and photoresponse in SnS nanosheets. Nano Res. 14, 2224–2230 (2021).DOI: 10.1007/s12274-020-3197-7https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-020-3197-716. Nano Research:Ce3+掺杂CsPbI3量子点的合成和光致发光动力学CsPbI3过氧化物量子点(QDs)由于其合适的带隙,在光电器件中具有很大的潜力,但低的光致发光量子产率(PLQYs)和差的相位稳定性严重阻碍了其实际应用。鉴于此,中国人民解放军国防科技大学Dabin Yu教授等报道了通过热注入法合成Ce3+掺杂的CsPbI3 QDs。1)在掺杂剂(Ce3+)的存在下,CsPbI3 QDs的最高PLQY达到了99%,接近单体PLQY,与未掺杂的相比,其光致发光(PL)发射可以保持得很好。2)通过超快瞬时吸收技术研究了Ce3+掺杂的CsPbI3 QDs的光致发光动力学,发现Ce3+不仅增加了接近高能激子态(HES)的激子态密度,而且还提供了更多的发射通道。
Shu, B., Chang, Y., Zhang, J. et al. Synthesis and photoluminescence kinetics of Ce3+-doped CsPbI3 QDs with near-unity PLQY. Nano Res. 14, 3352–3357 (2021).DOI: 10.1007/s12274-021-3649-8https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3649-817. Nano Research:用于未来6G无线通信技术的具有极低介电常数和损耗的轻质多孔二氧化硅泡沫材料在下一代近太赫兹频率的无线通信系统中,具有尽可能低的介电常数和损耗因子的电介质基底变得至关重要。鉴于此,芬兰奥卢大学Krisztian Kordas等通过模板辅助溶胶-凝胶方法合成了具有高孔隙率的轻质二氧化硅泡沫,其具有极低的相对介电常数和相应的损耗因子。1)在用纤维素纳米纤维的薄膜浸涂泡沫板后,得到了足够光滑的表面,在其上可以方便地沉积导电的平面金属薄膜,这对电子和电信设备的应用非常重要。2)Ag薄膜的微图案通过一个阴影掩模被溅射在基底上,以展示双分环谐振器超材料结构,作为在亚太赫兹波段工作的无线电频率过滤器。
Pálvölgyi, P.S., Sebők, D., Szenti, I. et al. Lightweight porous silica foams with extreme-low dielectric permittivity and loss for future 6G wireless communication technologies. Nano Res. 14, 1450–1456 (2021).DOI: 10.1007/s12274-020-3201-2https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-020-3201-218. Nano Research:层间耦合对WS2/hBN/MoS2范德华异质结构的激子和电子结构的影响将六方氮化硼(hBN)作为阻挡层插入双层过渡金属二钙化物异质界面,已被证明是提高二维隧道光电器件性能的有效方法。然而,单层(1L-)hBN加入过程中的层间耦合效应的物理图景还不明确。鉴于此,复旦大学丛春晓研究员等使用光谱椭圆仪来获得WS2/MoS2和WS2/hBN/MoS2范德华异质结构的宽带激子和临界点特性。1)1L-hBN只能轻微地阻止WS2层到MoS2层的层间电子转移,同时其插入通过释放量子束缚和减少有效的介电屏蔽而削弱了层间耦合效应。2)WS2/hBN/MoS2异质结构中的激子结合能与WS2/MoS2异质结构中的激子结合能相比发生了蓝移。在这个激子结合能的调整过程中,减少介质屏蔽效应起到了主导作用。
Zhu, X., He, J., Zhang, R. et al. Effects of interlayer coupling on the excitons and electronic structures of WS2/hBN/MoS2 van der Waals heterostructures. Nano Res. 15, 2674–2681 (2022).DOI: 10.1007/s12274-021-3774-4https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3774-419. Nano Research:通过二维空间限域的范德华异质结构工程实现高性能钾离子存储二硫化钼(MoS2)因其独特的二维层状结构和相对较高的可逆容量,在电化学储能领域受到了极大关注。然而,MoS2在钾离子电池(PIB)中的应用受到了速率能力和循环性差的限制,这与反应动力学迟缓和K+插层时巨大的体积膨胀有关。鉴于此,中南大学欧星副教授等提出了一种二维(2D)空间限域策略,以构建范德华异质结构,用于优良的PIB负极。1)MoS2纳米片可以通过利用石墨烯层和无定形碳内的约束效应很好地分散在还原氧化石墨烯纳米片上。2)二维范德华异质结构的强大协同效应可以极大地促进K+插入/抽出过程中的电子传输和离子扩散。
Luo, B., Wu, P., Zhang, J. et al. Van der Waals heterostructure engineering by 2D space-confinement for advanced potassium-ion storage. Nano Res. 14, 3854–3863 (2021).DOI: 10.1007/s12274-021-3305-3https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3305-320. Nano Research:在CVD生长过程中通过应变工程调整MoS2的载体迁移率应变工程被认为是调整二维(2D)过渡金属硫化物(TMDCs)特性的一种有效技术。传统的应变工程技术(如机械弯曲、加热)由于依赖外部作用而不能保持应变,从而限制了在电子领域的应用。此外,理论上预测的应变诱导的TMDCs电气性能的调整还没有得到实验证明。鉴于此,北京工业大学张永哲教授等提出了一种简单而有效的方法,通过调整化学气相沉积(CVD)的过程来保留和调整单层MoS2的双轴拉伸应变。1)提出了CVD生长的MoS2的应变形成模型,该模型得到了通过密度泛函理论(DFT)计算的带隙的应变相关性的支持。2)在实验中证明了应变单层MoS2的电性能调整,其中MoS2的载流子迁移率提高了两个数量级。
Chen, Y., Deng, W., Chen, X. et al. Carrier mobility tuning of MoS2 by strain engineering in CVD growth process. Nano Res. 14, 2314–2320 (2021).DOI: 10.1007/s12274-020-3228-4https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-020-3228-421. Nano Research:在有机和水介质中通过阳离子交换进行的硫化银铟基纳米晶的模板合成无重金属的银基I-III-VI半导体纳米晶体(NCs),包括三元银铟硫化物(AgInS2)和衍生的四元银铟锌硫化物(即AgInZn2S4)NCs,具有低毒性和接近近红外光谱范围的大小可调的带隙等优点,这使它们成为光电和生物装置的候选材料。鉴于此,北京理工大学陈冰昆研究员等报告了从In2S3模板开始的AgInS2基NCs的合成,这在有机和水相中通过阳离子交换进行。1)在有机和水介质中都得到了三元银铟硫化物和四元银铟锌硫化物NCs,并分别确认为正方体AgInS2 NCs和六方体AgInZn2S4 NCs。2)探索了具有红色发射和低细胞毒性的水性AgInZn2S4 NCs用于癌症细胞成像。
Gao, N., Zhang, R., Chen, B. et al. Template synthesis of silver indium sulfide based nanocrystals performed through cation exchange in organic and aqueous media. Nano Res. 14, 2321–2329 (2021).DOI: 10.1007/s12274-020-3229-3https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-020-3229-3