朱满洲PNAS、王泉明Nature Commun.,张礼知Chem丨顶刊日报20190910
纳米人 纳米人 2019-09-10
1. Nat. Commun.: 溶剂引发的全氮配体保护的银纳米团簇的可逆相互转换及光学性质响应

表面有机配体对原子级精确的金属纳米团簇的形成和性质至关重要。贵金属纳米团簇通常使用的硫醇,膦和炔基做配体,近日,清华大学王泉明团队采用胺做配体(二吡啶胺)合成原子级精确的金属纳米团簇,得到了两个全N配体保护的Ag团簇:[Ag21(dpa)12]SbF6 (Ag21)和[Ag22(dpa)12](SbF6)2 (Ag22)(dpa = dipyridylamido)。

 

X射线单晶结构分析表明,这两个团簇均由12个dpa配体包裹的二十面体Ag13核组成。有趣的是,由于Ag21和Ag22的溶解度非常不同及N原子在dpa中的灵活排列,使得Ag21和Ag22之间可由溶剂引发可逆的相互转化。


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Shang-Fu Yuan, Quan-Ming Wang*, et al. Solvent-triggered reversible interconversion of all-nitrogen-donor-protected silver nanoclusters and their responsive optical properties. Nat. Commun., 2019

DOI: 10.1038/s41467-019-11988-y

https://www.nature.com/articles/s41467-019-11988-y

 

2. PNAS: 从单金属到四金属的M29纳米团簇的构建

纳米颗粒精确合金化并维持结构不变是一项重大挑战。原子水平上的合金调控几乎没有报道。虽然双金属纳米团簇的结构已有报道,但掺杂剂的单分散性仍然具有挑战性,更不用说三金属或四金属纳米团簇。

 

近日,安徽大学朱满洲Shuxin Wang卡纳基梅隆大学金荣超等报道了一个基于M29(M = Au/Ag/Pt /Pd/Cu)纳米团簇的机动纳米系统,其具有四层结构M1(中心)@ M12(第一壳)@ M12(SR)18(第二壳)@(M-PPH34(顶点)。作者合理构建了从单金属到四金属的M29纳米团簇库,一共21个纳米团簇。作者研究了该系列团簇不同金属协同效应对光学性质和稳定性的影响。该工作为纳米尺度的可控合金化提供了基本原理。


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XiKang, Shuxin Wang*, Manzhou Zhu*, Rongchao Jin*, et al. Rational construction of alibrary of M29 nanoclusters from monometallic to tetrametallic. PNAS, 2019

DOI: 10.1073/pnas.1912719116

https://www.pnas.org/content/early/2019/09/04/1912719116

 

3. PNAS: NiO介导的染料敏化光电合成池用于高效水氧化

在用于CO2还原或水分解的光电化学池的发展过程中,一个主要的挑战就是光电极上会析出氧气。在合适的半导体电极中,水的氧化催化必然会与可见光在半电池组件中的吸收结合在一起。在本文中,北卡罗来纳大学教堂山分校的Thomas J.Meyer大连理工大学的Fei Li等报道了一种可用于稳定水氧化催化的电极,这种电极能够将光吸收剂、中间电子供体层以及水的氧化催化等功能结合在一起助力光驱动的水氧化分解。

 

在将电极组装在SnO2/TiO2纳米颗粒电极上的过程中,他们将Ru(Ⅱ)-多吡啶配合物作为光吸收剂,将NiO沉积为供体电子包覆层,将Ru(Ⅱ)-2,2'-联吡啶-6,6'-二羧酸盐作为催化氧化剂。在最终电极中,添加NiO覆盖层提高了产物的水氧化性能,最终电极在Ph=4.65的溶液中以1.1mA/cm2的光电流密度工作2小时,不分解。研究人员认为NiO作为光吸收体和催化剂之间的电子转移介质的作用提高了光电极的性能。


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Degao Wang, Thomas J. Meyer, Fei Li et al, A stable dye-sensitizedphoto electrosynthesis cell mediated by a NiO overlayer for water oxidation ,PNAS,2019

DOI: 10.1073/pnas.1821687116

https://www.pnas.org/content/early/2019/09/04/1821687116.short?rss=1

 

4. Chem:TiO2-xHy/Fe介导的双温区光热固氮

已知人工固氮的Haber-Bosch反应是典型的平衡定律限制的放热反应。由于N2分子的解离温度极高,高温会使反应平衡向NH3分解方向移动,不利于NH3的形成。为了克服上述平衡限制,华中师范大学张礼知团队提出了双温区催化的新策略。在光照下,设计合成的TiO2-xHy/Fe复合材料的表观温度可达495°C;但由于SPR加热效应的局域化,热区(Fe)和冷区(TiO2-xHy)之间温差高达137°C。

 

如此一来,Fe“纳米项链“上的热载流子能有效地解离N2,与之串联的TiO2-xHy则能通过连续加氢反应快速捕获解离后的N,显著抑制了反向平衡移动。具体而言,材料在495℃、不同的压力下实现了19,620 ppm(10atm)和1,939 ppm(1 atm)的NH3浓度,分别是理论极限浓度(1,249和12,459ppm)的1.55和1.57倍。


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ChengliangMao, Hao Li, Honggang Gu, Jiaxian Wang, Yunjie Zou, Guodong Qi, JunXu, Feng Deng, Wenjuan Shen, Jie Li, Shiyuan Liu, Jincai Zhao, and Lizhi Zhang. Chem, 2019, 6, 1-16.

DOI:10.1016/j.chempr.2019.07.021

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2451929419303304

 

5. Angew:酞菁钴催化剂水相电化学还原CO2和CO制甲醇

将CO2转化为高价值的分子是近年来的研究热点。电催化CO2还原成CO和甲酸已具有一定的基础,现在面临的挑战是获得更多的还原产品,如已经商业化的燃料甲醇。

 

近日,巴黎大学Marc Robert等发现钴酞菁,这一常用的电化学CO2还原到CO的催化剂,可以在环境温度、大气压下、水电解质中电催化CO2或CO制甲醇。在最佳条件下,CO2催化生成CH3OH的全局法拉第效率为19.5%,化学选择性为7.5%。进一步研究发现,甲醛是关键的中间体,pH是影响选择性的关键。


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Etienne Boutin, Marc Robert*, et al. Aqueous Electrochemical Reduction ofCarbon Dioxide and Carbon Monoxide into Methanol with Cobalt Phthalocyanine. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201909257

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201909257

 

6. Angew:利用AIE探针对细胞质膜进行快速灵敏地成像

细胞质膜(PM)的异常是多种疾病的重要标志。因此,实现在复杂系统中对PM的可视化成像是目前生命科学领域中的一个重要研究方向。高丽大学Jong Seung Kim教授四川大学李坤教授余孝其教授合作,利用静电和疏水相互作用以及AIE效应,开发了一种用于成像PM的可水溶特异性探针。

 

该探针具有出色的PM特异性和良好的生物相容性等众多优点。研究通过对神经元的PM成像实验证明了该探针在生物系统中具有很好的工作性能,这也是目前首次实现通过荧光法对脑内的红细胞进行成像。


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Lei Shi, Kun Li, Jong Seung Kim, Xiao-Qi Yu. et al. Rapid and ultrasensitive imaging of plasma membrane with AIE based probe in bio-systems. Angewandte Chemie International Edition.2019

DOI:10.1002/anie.201909498

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201909498

 

7. ACS Nano:热敏原位成胶水凝胶用于治疗耐药细菌造成的感染创面

可原位成型的水凝胶是近年来发展起来的一种新型创面敷料。并且由于物理交联的水凝胶往往是不稳定的,因此大多数原位形成的水凝胶都是通过化学交联而成的。而交联剂或聚合物基体的毒性则成为了一大隐患。合肥工业大学陆杨教授何涛教授合作报道了一种可喷涂的、原位成型水凝胶。这种热响应水凝胶会在低温下实现溶胶-凝胶的不可逆转变,因此可以作为一种稳定的伤口敷料。

 

这主要是由于其具有的无机/聚合物双重网络结构以及Ag@rGO纳米片和PNIPAM之间的配位相互作用。实验也在体内外证实了该材料对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)具有很好的抗菌能力,可明显促进MRSA造成感染伤口的愈合。


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XuYan, Wei-Wei Fang, Yang Lu, Tao He. et al. Thermoresponsive in Situ Forming Hydrogel with Sol−GelIrreversibility for Effective Methicillin-Resistant Staphylococcusaureus Infected Wound Healing. ACS Nano. 2019

DOI:10.1021/acsnano.9b02845

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b02845

 

8. ACS Nano: 二维CdSe / CdTe胶体异质结构中线偏振间接激子的精细结构和自旋动力学

异质结构的二维(2D)胶体纳米片由于其高光致发光产率,原子可调厚度和超低激光阈值,引起了光电子应用的极大兴趣。特别感兴趣的是具有II型带对准的横向异质结构的米片,其中载体的面内空间分离导致间接(或电荷转移)激子具有长寿命和明亮,高斯托克斯位移发射。尽管如此,关于负责这些材料发射的最低能量激子态的性质知之甚少。

 

近日,巴黎索邦大学ThierryBarisien研究团队使用偏振控制,稳态和时间分辨光致发光测量,在低至1.6K的温度和高达30 T的磁场下,研究了原型II型CdSe / CdTe激子精细结构和自旋动力学纳米片。通过理论建模和零场量子拍测量,研究人员发现亮激子精细结构由两个线性极化状态组成,精细结构分裂≈50μeV,间接激子Landég因子为0.7。此外,我们将激子自旋寿命显示在微秒范围内,具有不寻常的B-3磁场依赖性。线性偏振激子态和发射的发现突出了在没有偏振滤光器的显示和成像应用中使用这种材料的潜力。此外,当设想CdSe / CdTe纳米片作为下一代量子器件的基本砖时,小激子精细结构分裂和长自旋寿命是基本优势,特别是考虑到它们易于制造。


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Pandya, R. Barisien, Fine Structure and Spin Dynamics of Linearly Polarized Indirect Excitons inTwo-Dimensional CdSe/CdTe Colloidal Heterostructures. ACS Nano 2019.

DOI: 10.1021/acsnano.9b03252

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.9b03252?rand=19e4rp1k

 

9. ACS Nano:层状钙钛矿中大光学各向异性的光学常数和有效介质来源

混合有机/无机钙钛矿(HOIP)由于其高质量的电子和光学性质以及室温合成的特别容易性而对光电应用非常感兴趣。层状HOIP结构,例如Ruddlesden-Popper相,提供了额外的合成方法来定义自组装多量子阱结构。目前还缺乏Ruddlesden-Popper HOIP光学常数的测量,但对基础理解和光电器件设计都至关重要。

 

近日,加州大学圣塔芭芭拉分校Jon A. Schuller研究团队使用动量分辨光学技术来测量包含各种有机间隔分子的层状铅碘化钙钛矿的误差约束复杂单轴光学常数。研究人员证明了在这些材料中测量的大的光学各向异性主要来自经典的电介质不均匀性而不是电子态的二维性质。随后展示了如何在考虑电介质不均匀性的经典有效介质模型中理解这些材料之间的变化。只有在考虑到这些经典效应之后,才能在实验推断的介电特性和量子力学计算之间找到一致。这项工作为这类材料提供了光学常数库,并阐明了在这些和其他分层纳米材料中见证的大光致发光和吸收各向异性的起源。


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DeCrescent,R. A. Schuller, J. A. et al. Optical Constants and Effective-Medium Origins of Large Optical Anisotropies in Layered Hybrid Organic/Inorganic Perovskites. ACS Nano 2019.

DOI:10.1021/acsnano.9b05504

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.9b05504?rand=gff784em

 

10. ACS catal.:硫化锡氧化物高效高选择性催化CH4氯化制CH3Cl

甲烷(CH4)氯化是将CH4转化为更有价值的化学物质的有吸引力的途径。CH4氯化选择性形成氯甲烷(CH3Cl)是一个关键的过程,但自由基反应很难实现高选择性。近日,韩国化学技术研究所Ho-Jeong Chae等将硫化氧化锡(STO)用于催化CH4气相氯化。

 

实验发现,STO催化剂可高转化率,并高选择性(> 96%)催化CH4氯化制CH3Cl。进一步研究发现,STO上的Sn和表面硫酸盐基团的相互作用产生的强路易斯酸位点是高选择性CH4转化的关键。DFT计算进一步表明,与SnO2和硫化氧化锆催化剂相比,STO表面可以以异溶剂方式活化更多的Cl2分子,使得STO具有更好的催化性能。


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Youngmin Kim, Jip Kim, Ho-Jeong Chae*, etal. Sulfated Tin Oxide as Highly Selective Catalyst for the Chlorination of Methane to Methyl Chloride. ACS catal., 2019

DOI: 10.1021/acscatal.9b02645

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.9b02645

 

11. ACS Energy Lett.: 2D RP钙钛矿中相变诱导的载流子质量增强

虽然不同调谐参数之间的相互依赖性阻碍了对其性质的基本理解,但有多种可能的方法来调整2D钙钛矿的光学性质。法国科学家Paulina Plochocka团队尝试在高达67 T的高磁场中使用光学光谱解决(CnH2n+1NH32PbI4(n = 4,6,8,10,12)的这个问题。

 

研究表明,激子在低温阶段减少了约30%的质量。进一步研究发现,有效质量是光电器件运行的重要参数,可以通过有机间隔物的变化和或使用冷却器实现的适度冷却来调节。此外,吸收/透射光谱中可见的复杂吸收特征在磁场中相互跟踪,为观察到的边带的声子相关性质提供了强有力的证据。


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Phase Transition Induced Carrier Mass Enhancement in 2D Ruddlesden-Popper Perovskites, ACS Energy Lett. 2019

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.9b01435

 

12. AFM:弗林蛋白酶控制Fe3O4纳米颗粒的聚集和19F信号用于肿瘤的MRI

1H磁共振成像(MRI)的灵敏度很高,但是选择性较差。而人体内源性的19F MRI信号很难被检测,因此19F MRI就具有着很高的选择性。中科大胡进明教授、胡兵教授梁高林教授中科院强磁场科学中心王俊峰研究员合作,利用点击缩合反应制备了一种双功能氟探针,并进一步利用该探针对Fe3O4纳米颗粒(IONP)进行功能化,得到IONP@1。

 

实验发现,弗林蛋白酶可以控制IONP的聚集,从而增强其T2 1H MRI信号,并激活其19F NMR/MRI信号的产生。实验利用这一策略成功地将IONP@1用于对呋喃酶活性的检测。此外,研究还将IONP@1应用于对斑马鱼肿瘤的精确双模式(1H和19F) MRI,从而证明这一方法为解决常规MRI探针的选择性和敏感性之间的矛盾提供了一种切实可行的手段,并有望在不久的将来用于对小鼠或大型啮齿动物肿瘤进行1H和19 FMRI。


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ZhanlingDing, Jinming Hu, Bing Hu, Junfeng Wang, Gaolin Liang. et al. Furin-Controlled Fe3O4 Nanoparticle Aggregation and 19F Signal “Turn-On” for Precise MR Imaging of Tumors. Advanced Functional Materials.2019

DOI:10.1002/adfm.201903860

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201903860

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