吴长征Chem. Rev.,郭再萍EES丨顶刊日报20231228
纳米人 纳米人 2023-12-29
1. Chem. Rev.:超薄1T/1T′过渡金属二硫族化合物纳米片的合成策略

在过去的几十年里,过渡金属二硫属化合物(TMD)的相关研究已显著增加,这是因为TMD的单层构型和层堆叠顺序产生了各种多型体。TMD纳米片独特的物理化学性质使其能够在制备高质量TMD的基础上,从基础科学到工业技术具有广泛应用。在此,中国科学技术大学吴长征综述研究了超薄1T/1T′TMD纳米片的合成策略。
 
本文要点:
1) 作者全面讨论了直接合成1T/1T′TMD纳米片的最新策略,如机械剥离、化学气相沉积、湿法化学合成、原子层沉积等。作者还回顾了TMD纳米片中经常采用的相工程方法,从化学掺杂和合金化,到电荷注入,以及用光学或带电粒子束辐照。

2) 在合成方法之前,作者讨论了TMDs的结构以及实验中主要使用的表征工具。最后,作者讨论了当前的挑战和机遇,并强调了未来的发展前景。    

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Baohu Dai, et al. Recent Strategies for the Synthesis of Phase-Pure Ultrathin 1T/1T′ Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets. Chem. Rev. 2023
DOI: 10.1021/acs.chemrev.3c00422
https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.3c00422
          
2. EES:深共晶溶剂对废旧锂离子电池阴极的绿色回收
电动汽车数量的增长意味着对锂离子电池的巨大需求,以及对废旧锂离子电池回收的需求。由于经济性差以及使用高温和强酸对环境造成的风险,目前现有的热解和水力冶金回收技术并不令人满意。然而,深共晶溶剂(DESs)在回收废旧LIBs方面受到了广泛关注。近日,阿德莱德大学郭再萍Mao Jianfeng批判性地评估了DESs在LIB阴极回收中的进展和应用。
 
本文要点:    
1)作者对DESs的设计和最新进展进行了分类,深入了解了LIBs的高效回收,并报告了新的实验数据。作者证明了浸出机理和浸出液中的金属回收率,并评估了DES稳定性和可重复使用性的局限性,以及工艺优化。

2) 作者还提供了可持续DES可行性和实际挑战的比较流程图,以及对未来的方向进行展望。作者认为,DESs允许回收重要金属资源,并且可以对废LIB阴极进行绿色回收。

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Jingxiu Wang, et al. Green Recycling of Spent Li-ion Battery Cathodes via Deep-Eutectic Solvents. EES 2023
DOI: 10.1039/D3EE02978F
https://doi.org/10.1039/D3EE02978F
          
3. EES:提高摩擦电纳米发电机输出性能的技术进展
作为一种基于接触带电和静电感应耦合效应的新技术,摩擦电纳米发电机(TENG)已经被广泛用于能量收集和新型传感器设计。近年来,随着材料合成和器件技术的进步,研究人员一直在开发各种工作机制,以提高TENG的输出性能。上海大学Li ZhongjiePeng Yan对通过不同策略提高TENG输出性能的研究进展进行了全面回顾。    
 
本文要点:
1) 该综述的主要内容包括三个方面:TENG的表面材料改性、机械设计、电源管理。首先,作者介绍了TENG的基本原理和工作模式。其次,作者对TENG的表面材料选择和处理方法进行了分类。根据处理方法的不同,表面材料的改性方法分为物理改性和化学改性。同时,作者考虑生产高性能可降解材料来提高TENG的性能,包括纤维素基材料、人工聚合物材料和生物基材料。然后,作者对通过机械设计提高TENG输出功率的方法进行了分类,包括多层结构、TENG网络和调整TENG的机械运动频率。

2) 此外,作者总结了利用开关管理提高TENG供电效率的现有方法。电源管理方法根据开关的类型进行分类,包括机械开关和电子开关。最后,作者根据目前的研究进展,对关键问题进行了探讨,并展望了未来的研究方向和挑战。

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Chen Cao, et al. Progress on techniques for improving output performance of triboelectric nanogenerators. EES 2023    
DOI: 10.1039/D3EE03520D
https://doi.org/10.1039/D3EE03520D
          
4. Chem:对映体无铅双钙钛矿的合理设计
手性无铅卤化物双钙钛矿A4BIBIIIX8(A=手性有机阳离子)由于其环境友好性和手性功能性而备受关注。近日,中国科学院福建物质结构研究所Luo Junhua通过手性-非手性阳离子插层策略,合理设计了(A)2(A′)2BIBIIIX8(A=手性有机阳离子,A′=非手性有机阳离子)的对映体无铅卤化物双钙钛矿。
 
本文要点:
1) 在已报道的非手性LHDP(BA)4AgBiBr8基础上,作者获得了一系列六种对映体无铅卤化物双钙钛矿,其中包括(R-PPA)2(BA)2AgBiBr8和(S-PPA)2(BA)2AgBiBr8,和(R-PPA)2(BrEA)2AgBiBr8和(S-PPA)2(BrEA)2Ag BiBr8(PPA=1-苯基丙胺,BA=正丁胺,BrPA=3-溴丙胺,BrEA=2-溴乙胺)。

2) 手性阳离子和非手性阳离子在层间交替排列,并通过各种非共价分子间相互作用连接,如CH-π、π-π和CH-Br。因此,手性A和非手性A′阳离子的不同排列组合带来了丰富的手性官能团。    

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Tingting Zhu, et al. Rational design of enantiomeric lead-free double perovskites by achiral-chiral cation intercalation. Chem 2023
DOI: 10.1016/j.chempr.2023.11.010
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2023.11.010
          
5. AFM:丰富的亲锂VO2/V8C7异质结构促进电荷转移
在电极上构建非均相结构可以提高其吸收能,从而改善离子扩散和反应动力学。在此,哈塞尔特大学Yang Nianjun武汉科技大学Li XuankeZhang Qin报道了丰富的亲锂VO2/V8C7异质结构促进电荷转移。
 
本文要点:    
1) 分散的VO2/V8C7纳米异质结构锚定在碳纳米纤维上(VO2/V8C7@CNF),它们被进一步用作锂阳极。VO2/V8C7@CNF电极具有良好分散的纳米异质结构、诱导的异质界面电场和显著的亲锂性。因此,该阳极促进了Li+离子的快速扩散和电荷转移,从而产生高速率性能和均匀的Li沉积。

2) 它在0.1 A g−1的电流密度下表现出高达674.8 mA h g−1的可逆比容量,即使在经历1000次充电/放电循环后,在高达5.0 A g−1的电流密度时也能保持205.3 mA h g–1的高速率容量。该阳极上的锂离子成核过电位显著降低至27 mV。

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Yinhong Gao, et al. Abundant Lithiophilic VO2/V8CHeterostructures Boost Charge Transfer toward High-Rate Lithium Storage. Adv. Functional Mater. 2023
DOI: 10.1002/adfm.202310117
https://doi.org/10.1002/adfm.202310117
          
6. AFM:柔性钙钛矿发光二极管的特性与性能
未来的显示器需要可拉伸、可弯曲和可穿戴,以满足消费者对便利性、便携式设备和实时信息显示的需求。迫切需要开发柔性光源组件,如柔性发光二极管(LED),以满足这些需求。近日,北京科技大学Tian Jianjun综述研究了柔性钙钛矿发光二极管的特性与性能。    
 
本文要点:
1) 金属卤化物钙钛矿以其优异的光电性能和延展性而闻名,被认为是极具潜力的高清晰度显示器发光材料,其突出优点是金属卤化物钙钛矿可以在低温(<150°C)下通过溶液工艺制备,这对于柔性有机基板在柔性LED的制造过程中保持高导电性特别有利。

2) 近年来,柔性钙钛矿LED取得了重大进展,但仍面临着许多困难、障碍和巨大挑战。作者研究了钙钛矿材料的力学性能,并讨论了钙钛矿基柔性光电子器件在应变下的失效。然后,作者专注于优化每个功能层,并总结了柔性钙钛矿LED的最新进展。最后,作者对柔性钙钛矿LED面临的挑战及其未来可能的发展进行了简要展望。    

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Aqiang Liu, et al. Flexible Perovskite Light-Emitting Diodes: Characteristics and Performance. Adv. Functional Mater. 2023
DOI: 10.1002/adfm.202312209
https://doi.org/10.1002/adfm.202312209
          
7. AFM:形状记忆聚合物的最新进展
形状记忆聚合物(SMPs)是现代高新材料发展的主要方向之一,它集传感、驱动、信息处理和自主变形于一体。近日,哈尔滨工业大学Leng Jinsong综述研究了形状记忆聚合物的最新进展。
 
本文要点:    
1) 作者重点介绍了多功能形状记忆聚合物的自变形、自传感、自修复和自学习特性。其与其他功能材料集成形成形状记忆聚合物复合材料(SMPC),并在微观尺度上设计和控制材料结构和组织,从而实现更精确和可控的形状记忆效果,进而扩大材料应用的潜力。

2) 最终,SMPs及其复合材料在机器人、智能服装、智能纺织品、生物医学设备和可穿戴技术领域有着广泛应用前景。因此,SMPs将继续在未来更深入的探索中发挥重要作用。

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Lan Luo, et al. Recent Advances in Shape Memory Polymers: Multifunctional Materials, Multiscale Structures, and Applications. Adv. Functional Mater. 2023
DOI: 10.1002/adfm.202312036
https://doi.org/10.1002/adfm.202312036
          

8. ACS Nano:基于金属-有机框架的纳米激活剂可通过分治策略增强对三阴性乳腺癌的微波联合治疗    

中国科学院理化技术研究所孟宪伟研究员、谭龙飞研究员和哈尔滨医科大学马腾闯教授针对三阴性乳腺癌的高复发转移率的临床问题,提出了一种“分而治之”的治疗策略,即构建了能够增强微波热-动力学-化疗的纳米激活剂,以有效杀伤原发肿瘤,并同时改善免疫抑制微环境,激活肿瘤浸润的T淋巴细胞,增强PD-1/PD-L1免疫制剂的聚集和渗透,提高免疫检查点阻断治疗的疗效,实现对远端肿瘤和转移灶的有效抑制。
 
本文要点:
1)实验通过将化疗药物Pyrotinib和免疫抑制剂PD-1/PD-L1抑制剂2封装到MnCa-金属有机框架(MOF)中,构建了基于MOF的MPPT纳米激活剂,并进一步偶联靶向分子三苯基膦,以显著提高Pyrotinib和免疫抑制剂在肿瘤中的聚集和渗透效果。

2)除了微波辐射诱导的微波热-动力学-化学联合治疗外,该纳米激活剂中的Mn2+也能够促进cGAS-STING通路激活固有免疫,以联合微波治疗和乏氧缓解显著改善肿瘤免疫抑制性微环境。研究发现,释放的Pyrotinib能够下调表皮生长因子受体及其下游通路PI3K/AKT/mTOR和MAPK/ERK信号通路,进而实现免疫检查点阻断的治疗效果最大化,有助于增强抗肿瘤疗效和促进长期免疫记忆。综上所述,该研究构建的纳米激活剂可通过分而治之的策略为现有的临床三阴性乳腺癌治疗提供一种新的范式。    

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Qiong Wu. et al. Metal−Organic Framework-Based Nano-Activators Facilitating Microwave Combined Therapy via a Divide-and-Conquer Tactic for Triple-Negative Breast Cancer. ACS Nano. 2023
DOI: 10.1021/acsnano.3c09734
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c09734
          

9. ACS Nano:超声诱导的级联放大机械发光纳米换能器用于增强声-光遗传学深部脑刺激  

在大脑深部进行远程和基因靶向的神经调控对于理解和治疗神经系统疾病而言具有重要意义。超声触发的机械发光技术为实现远程和基因靶向的大脑调控提供了一种新的方法。然而,由于存在声化学反应效率较低和光子产率有限等问题,因此目前该技术的应用仍仅限于浅层大脑。有鉴于此,德克萨斯大学奥斯汀分校王辉亮教授开发了一种级联机械发光纳米换能器,以实现超声刺激下的高效发光。
 
本文要点:    
1)研究发现,该系统可在超声刺激下产生蓝光,其响应延迟为亚秒。颅内注射该系统后,研究者能够利用聚焦超声在脑组织中的高能量传递效率和该机械发光纳米换能器对超声的高敏感性实现高效的光子传递,并进一步激活在浅表运动皮质和深部腹侧被盖区表达ChR2的神经元。

2)综上所述,该研究构建的脂质体纳米换能器可通过灵活的、机械发光的声-光遗传系统进行微创深部脑刺激,以实现对动物行为的控制。

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Wenliang Wang. et al. Ultrasound-Induced Cascade Amplification in a Mechanoluminescent Nanotransducer for Enhanced Sono-Optogenetic Deep Brain Stimulation. ACS Nano. 2023
DOI: 10.1021/acsnano.3c06577
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c06577

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