1. Nano Research综述：碳纳米管的可控合成及应用综述
碳纳米管因其在电子、传感器、医疗保健和能源转换领域的重要性而成为研究的热点。然而，碳纳米管的合成和结构控制仍然存在一些挑战。基于此，济南大学逄金波、刘宏等人提出了一项关于碳纳米管的深入综述，系统地讨论了CNTs的合成、后处理以及在电子器件、传感器和能源领域的应用。通过他的研究，为解决碳纳米管研究中的挑战提供了新的思路和方法。在他的指导下，研究团队开展了一系列实验和理论探索，取得了关于CNTs合成和性能调控的重要成果。最后，他们总结了未来研究的方向，展望了碳纳米管在物联网、数据处理和人工智能等领域的潜在应用，为碳纳米管研究的未来发展指明了方向。Zhang, S. et al. Emerging Internet of Things driven carbon nanotubes-based devices.Nano Res. 15, 4613–4637 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3986-7
2. Nano Research：基于Sn掺杂的Ga2O3微线构建的高性能太阳光探测器阵列
太阳光探测器因其在特定波长范围内的高性能检测而备受关注，然而，目前基于Ga2O3微线构建的探测器性能仍不尽人意。针对这一问题，郑州大学杨珣，单崇新等人提出了一种新的解决方案，通过在Sn掺杂的Ga2O3微线上采用图案化电极的方法，成功构建了高性能的太阳光探测器。这些探测器具有极高的光暗电流比（达到107）和响应度（在40 V时达到2,409 A/W）。此外，他们还成功地基于这些Sn掺杂的Ga2O3微线开发了大规模太阳盲光探测器线性阵列，并将其用作太阳盲成像系统的成像单元，获得了清晰的太阳盲图像。这些结果为利用Ga2O3微线构建高性能太阳盲光探测器阵列提供了一种便捷的方法，并有望推动其在未来应用中的进一步发展。 Lu, Ya-Cong et al.High-performance solar-blind photodetector arrays constructed from Sn-doped Ga2O3 microwires via patterned electrodesNano Research, 2022, 15(8): 7631-7638.https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4341-3
3. Nano Research：有机单层分子晶体构建的低能耗光学突触晶体管
人工突触设备在构建神经形态计算机方面具有巨大潜力。由于其独特的形态特征，二维有机半导体在单层限制时表现出有趣的特性，可作为有机场效应晶体管的活性层。同济大学黄佳，中国科学院化学所刘杰、江浪等人使用1,4-双（HTEB）单层分子晶体制备了有机突触晶体管。实现了类似生物突触的功能，包括兴奋性突触后电流（EPSC）、双脉冲促进和短期/长期记忆。该突触器件在低漏极电压（-0.01 V）下实现了4.29 fJ的最低功耗。此外，HTEB突触器件表现出优异的长期记忆，EPSC估计保留时间可达109秒。通过九个器件展示了类似大脑的功能，如动态学习-遗忘过程和视觉噪声减少。单层分子半导体的独特形态特征有助于揭示器件的工作机制，而器件的突触行为可以归因于氧气诱导的能级。本研究展示了基于有机单层分子晶体的人工神经电子设备的潜力。 Hua, Z., Yang, B., Zhang, J. et al. Monolayer molecular crystals for low-energy consumption optical synaptic transistors.Nano Res. 15, 7639–7645 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4372-9
4. Nano Research综述：MXene在人传感器和执行器中的应用
人类通过感官来感知世界，然而在传感器和执行器领域仍然存在着一些挑战。济南大学逄金波、刘宏等人针对这一问题，通过MXene作为材料，提出了一种新的解决方案。他们基于MXene的薄膜以及与其他功能材料复合的传感器和执行器，成功地模拟了人类的五种主要感官和刺激肌肉的功能。文章首先对MXene的结构、性质和合成方法进行了简要介绍，然后详细探讨了MXene衍生的图像传感器、气体传感器、化学生物传感器、声学设备以及用于电子皮肤的触觉传感器等应用。最后，他们展望了MXene在人工智能和类人机器人领域的未来应用前景。这项研究为MXene在感知器官模拟和人类肌肉刺激器中的应用提供了新的思路，有望推动该领域的进一步发展。 Pang, J., Peng, S., Hou, C. et al. Applications of MXenes in human-like sensors and actuators.Nano Res. 16, 5767–5795 (2023).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-5272-8
5. Nano Research：基于直接打印光聚合的原位制备的钙钛矿量子点微阵列
量子点颜色转换（QDCC）被视为实现全彩有机发光二极管（OLED）和微LED显示器的重要途径，但QDs的聚集和咖啡环效应等问题限制了其性能。在此背景下，北京理工大学赵跃进，杨高岭等人提出了一种新的解决方案。他们通过将喷墨打印与前体墨水的光聚合原位制备PQDs微阵列，成功地克服了传统QDs微阵列的缺陷。所得到的PQDs微阵列具有三维形态和强光致发光，适用于QDCC应用。赵越金教授团队揭示了紫外可固化前体和表面功能化基板在微阵列形状控制中的关键作用，并展示了该方法在制备大面积多色图案像素微阵列方面的潜力。这项研究为光子学集成、微LED和近场显示等领域的应用提供了新的可能性，推动了量子点技术的进步。Liu, X., Li, J., Zhang, P. et al. Perovskite quantum dot microarrays: In situ fabrication via direct print photopolymerization. Nano Res. 15, 7681–7687 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4466-4
6. Nano Research：AgAuSe量子点具有87.2%的绝对光致发光量子效率
量子点的表面配体对其表面态具有深远影响，先前的研究已经证实了配体头基对量子点的光致发光（PL）性质的影响，但对配体链长度的研究尚有限。因此，中国科学技术大学王强斌，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所Hongchao Yang等人系统探索了配体链长度对Ag2Se量子点的影响，选择了三种具有不同链长的配体：1-辛硫醇（OTT）、1-十二烷硫醇（DDT）和1-十六烷硫醇（HDT）。他们发现，由于强化了量子点-配体界面结合亲和力并减弱了疏水链-链相互作用，Ag2Se量子点的PL强度随着配体链长的减小而增加。随后，通过将原始OTT-Ag2Se量子点与Au前驱体合金化，获得了以OTT为终止的AgAuSe量子点，其绝对PL量子效率（PLQY）创下了970 nm处87.2%的记录，为裸鼠模型中的超灵敏体内血管造影成像提供了便利。Sun, Z., Liu, C., Yang, H. et al. AgAuSe quantum dots with absolute photoluminescence quantum yield of 87.2%: The effect of capping ligand chain length. Nano Res. 15, 8555–8563 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4417-0
7. Nano Research：发光电化学电池的环保发射体
发光电化学电池（LECs）是当前研究的热点，但其发射体常常是稀有金属配合物或昂贵难以合成的聚合物，存在成本高昂的问题。为解决这一问题，瑞典于默奥大学Jia Wang，Ludvig Edman等人提出了一种新的解决方案，即采用无金属、易于合成、环保的碳纳米点（CNDs）作为LECs的发射体。通过一步溶剂热过程，利用低成本、环保的花青醇合成了具有高量子产率的CNDs。为了解决CNDs在固态中的发射猝灭问题，他们加入了兼容的宿主化合物，成功制备了原始宿主-客体CND-LECs，并实现了高峰值亮度的快速启动。这项研究为LECs的发射体设计提供了全新的思路，具有重要的科学和应用价值。Liu, Y., Tang, S., Wu, X. et al. Carbon nanodots: A metal-free, easy-to-synthesize, and benign emitter for light-emitting electrochemical cells. Nano Res.15, 5610–5618 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4126-8
8. Nano Research：MoSe2/MoS2/MoSe2三层异质结中增强的层间中性激子和三元子
范德华异质结在光电子器件设计中具有重要意义，但双层异质结的低量子产率是当前的主要问题。为了解决这一问题，中南大学刘艳平等人提出了一种新的方案，通过在MoSe2/MoS2/MoSe2三层异质结中观察到层间中性激子和三元子的形成。与双层异质结相比，三层异质结中添加MoSe2层可以显著提高中性激子的量子产率。通过分析光致发光光谱和功率依赖性，证实了层间三元子的存在。这一发现为开发更高效的光电子器件和研究过渡金属二硫化物的新物理性质提供了重要线索。Wu, B., Zheng, H., Li, S. et al. Enhanced interlayer neutral excitons and trions in MoSe2/MoS2/MoSe2 trilayer heterostructure.Nano Res. 15, 5640–5645 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4189-6
9. Nano Research：表面电荷在单个胶体量子点的闪烁机制和量子限制斯塔克效应中的作用
胶体量子点（QDs）常见的两种现象，即光致发光（PL）闪烁和量子限制斯塔克效应（QCSE）诱导的光谱扩散，不利于其应用。目前尚不清楚这两种现象之间的潜在联系。解开闪烁和QCSE之间的潜在联系可以促进采用适当的策略，同时抑制PL闪烁和光谱扩散。在这项工作中，山西大学肖连团、张国峰等人利用单个量子点PL光谱学研究了具有正面和负面表面电荷的单个CdSe/CdS/ZnS QDs的闪烁机制和QCSE。他们发现负面表面电荷可以同时抑制单个QDs的PL闪烁和光谱扩散。另一方面，正面表面电荷可以将QDs的闪烁机制从奥杰闪烁变为带边载流子闪烁。观察到两种类型的QCSE，并测得QCSE诱导的显著光谱展宽为5.25 nm，这可能归因于表面电荷在不同表面陷阱位点之间的跃迁。基于这些发现，提出了几种理论模型来解释观察到的各种现象。 Li, J., Wang, D., Zhang, G. et al. The role of surface charges in the blinking mechanisms and quantum-confined Stark effect of single colloidal quantum dots.Nano Res. 15, 7655–7661 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4389-0
10. Nano Research：基底效应引起的单层WS2热导率降低
理解过渡金属二硫化物（TMDs）单层的基底和温度对其热传输性质的影响对其未来的应用至关重要。在这项工作中，清华大学张兴等人利用双波长闪烁拉曼方法测量了200–400 K温度范围内单层WS2的热导率。通过归一化，可以消除激光吸收系数和温度-拉曼系数对测量精度的影响。悬浮和支撑的WS2的室温热导率分别为28.5 ± 2.1（30.3 ± 2.0）和15.4 ± 1.9（16.9 ± 2.1）W/(m·K)，由于基底效应导致了约50%的降低。分子动力学（MD）模拟揭示了声子的抑制主要是引起这一显著降低的原因。拉曼光谱明确地调查了光学声子的行为，发现了在基底相互作用下，平面光学模式E 12g（Γ）略有增强，而外平面模式A1g（Γ）受到抑制，这与MD结果相互验证。我们的研究提供了对WS2与基底相互作用的声子传输行为的深入理解，为基于TMDs的纳米器件提供了指导。 Zhang, Y., Lv, Q., Fan, A. et al. Reduction in thermal conductivity of monolayer WS2 caused by substrate effect.Nano Res. 15, 9578–9587 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4560-7
11. Nano Research：基于合理设计的环保Mn掺杂非化学计量比CuInSe/ZnSe核/壳量子点以提高光电化学效率
环境友好且具有可控光电特性的胶体核/壳量子点（QDs）是新兴太阳能技术中具有前景的构建模块。在这项工作中，电子科技大学王志明、孙旭平、童鑫等人通过Mn掺杂和化学计量比优化（即Cu/In的摩尔比）来合理设计和调控环保的CuInSe（CISe）/ZnSe核/壳QDs。实验证明，在富含In的CISe/ZnSe核/壳QDs中掺杂Mn可以有效调控QDs内的电荷动力学，实现光生电子高效转移到壳层以延缓电荷复合。因此，使用优化的Mn掺杂富In CISe/ZnSe核/壳QDs（Cu/In比为1/2）制备的太阳能驱动光电化学（PEC）器件展示出改进的电荷提取和注入效果，在1 sun AM 1.5G照射下，其光电流密度比原始CISe/ZnSe核/壳QDs高约3.5倍。这些发现表明，过渡金属掺杂的“绿色”非化学计量比核/壳QDs可能为实现高效太阳能转换应用提供了新策略。 Wang, R., Tong, X., Long, Z. et al. Rational design of eco-friendly Mn-doped nonstoichiometric CuInSe/ZnSe core/shell quantum dots for boosted photoelectrochemical efficiency.Nano Res. 15, 7614–7621 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4334-2
