李灿、郑南峰、聂广军、陈学元、蔡伟波、刘碧录、马伟等成果速递丨顶刊日报20191007
纳米人 纳米人 2019-10-07
1. Acc. Chem. Res.:在有机太阳能电池中,形貌对器件物理过程影响

自从体异质结(BHJ)器件结构以来,有机太阳能电池(OSC)便已成为一种有前途的可持续能源。西安交通大学的马伟团队首先概述了制备过程中产生的界面损失,以及界面纳米结构的调控作用。然后,讨论了激子扩散和自由电荷向有限电荷提取的迁移(大量损失)。

 

有利的界面和体相形态将推动电荷在有机物混合膜中的有效扩散,转移,运输和提取。该综述将可能指导研究人员优化化学结构设计和共混膜纳米结构有助于抑制OSC的能量损失。


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Interfacial and Bulk Nanostructures Control Loss of Charges in Organic Solar Cells, Acc.Chem. Res. 2019

DOI: 10.1021/acs.accounts.9b00331

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.accounts.9b00331

 

2. JACS:离子液体中单层石墨烯的电荷存储机理

石墨烯基碳材料是双电层(EDL)电容器的有前途的候选者,并且对理解石墨烯/电解质界面的结构和性能有极大帮助。近日,中科大Yanwu Zhu保罗·萨巴蒂耶大学Patrice Simon等采用电化学阻抗谱(EIS)和电化学石英晶体微量天平(EQCM)表征纯离子液体(EMI-TFSI)电解质中的离子通量和在单层石墨烯上的吸附。

 

作者发现在正极化和负极化期间,分别由带正电的离子物种解吸和离子重新组织控制着双层电荷,导致随着施加电势增加,EDL电容增加。


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JianglinYe, Yih-Chyng Wu, Yanwu Zhu,* Patrice Simon*, et al. Charge Storage Mechanisms ofSingle Layer Graphene in Ionic Liquid. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b07134

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b07134

 

3. Adv. Sci.:近红外双激发上转换技术用于细胞内比率检测

细胞内检测技术在生物学研究和临床诊断中具有很高的应用价值,但其非侵入性、敏感性和准确性仍需进一步提高。中科院福建物构所卢珊博士陈学元研究员合作提出了一种近红外(NIR)双激发策略,并将其用于细胞内比率检测。实验将细胞内分析物次氯酸盐的识别剂——近红外染料IR808作为供能体,将掺杂Er的NaGdF4上转换纳米粒子和Yb作为能量受体。由于具有高效的与分析物相关的能量转移和低背景发光,该纳米探针具有超高的灵敏度。

 

实验进一步利用808/980 nm激光去激发探针产生比色上转换发光(UCL)用于细胞内次氯酸盐水平的定量。结果表明,在没有外源刺激的情况下,该探针可以测定MCF-7细胞中仅有纳摩尔浓度的固有次氯酸盐。这一研究开发的基于染料敏化UCL的纳米探针通过近红外双激发比色测量可以很容易地对各种细胞内分析物进行检测,从而为探测活细胞的生化过程和疾病诊断提供了一种新的工具。


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JianxiKe, Shan Lu, Xueyuan Chen. et al. A Strategy of NIR Dual-ExcitationUpconversion for Ratiometric Intracellular Detection. Advanced Science.2019

DOI:10.1002/advs.201901874

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201901874

 

4. Adv. Sci.:细胞外纳米基质诱导的神经干细胞自组结构用于治疗帕金森

黑质(SN)是大脑中的一个复杂且关键的区域。帕金森病(PD)是由多巴胺能神经元的变性引起的。而由纳米材料和细胞技术相结合所构建的微型类SN结构(mini-SNLSs)则有望成为治疗PD的一种新型细胞疗法。

 

香港城市大学King Wai Chiu Lai教授香港浸会大学黄陟峰教授Ken Kin Lam Yung教授合作,构建了一种细胞外纳米基质诱导的神经干细胞自组结构mini-SNLS,并将其用于治疗患有帕金森病的大鼠。体内实验结果表明,通过移植mini-SNLS可以有效改善患病大鼠的PD进展。这一研究所报道的塑形医疗装置能够快速、特异地自组成具有区域特异性和功能性的脑样结构,且预后良好,因此它也为开发和筛选治疗PD的药物提供了新的方法。


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ShiqingZhang, King Wai Chiu Lai, Zhifeng Huang, Ken Kin Lam Yung. Et al. ExtracellularNanomatrix-Induced Self-Organization of Neural Stem Cells into MiniatureSubstantia Nigra-Like Structures with Therapeutic Effects on ParkinsonianRats. Advanced Science. 2019

DOI:10.1002/advs.201901822

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201901822

 

5. ACS Nano: 路易斯酸碱自组装策略制备纳米多孔聚合物及相应碳材料

纳米多孔聚合物及相应碳质材料在能源催化、吸附、医药药物等领域具有巨大的应用潜力,然而硬模板法、软模板法、无模板等传统的制备方法难以制备具有完美形貌和有序可控的孔结构的纳米多孔聚合物。

 

鉴于此,韩国釜山大学的Il Kim教授课题组以付克交联化反应为基础,通过路易斯酸碱自组装策略,制备了具有可控形貌的纳米多孔聚合物,包括纳米多孔聚合物纳米管、中空纳米球和纳米片以及对应的多孔碳材料。该工作为制备具有完美形貌和有序可控孔结构的纳米多孔聚合物及相应碳质材料提供了一种新的策略。


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WenliangSong, Yu Zhang, Anuraj Varyambath Il Kim*. Guided Assembly ofWell-Defined Hierarchical Nanoporous Polymers by Lewis Acid–Base Interactions. ACS Nano, 2019

DOI:10.1021/acsnano.9b05727

https://doi.org/10.1021/acsnano.9b05727

 

6. ACS Nano: 调控载体和催化剂间界面提高电催化析氢活性

电解水制氢是生产氢能的重要方式之一,由于HER动力学缓慢,需要高效的催化剂来加速反应。研究人员对如何提高催化剂的利用率和本征活性进行了大量的研究,然而关于载体对催化剂的影响的研究较少。

 

鉴于此,近日清华-伯克利深圳学院刘碧录研究员澳大利亚斯威本科技大学孙成华教授团队合作,以导电性良好的TaS2为研究对象,研究了催化剂和载体之间的相互作用,研究发现催化剂与载体界面上的晶格匹配效应和电荷转移效应对催化剂活性具有重要影响,通过以Au为载体,合成的Au负载TaS2自支撑电极对析氢反应具有优异的催化活性。该工作为提高催化剂的催化活性提供了一种新的思路。


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QiangminYu, Yuting Luo, Siyao Qiu, Qinye Li, Zhengyang Cai, Zhiyuan Zhang, Jiaman Liu,Chenghua Sun*, Bilu Liu*. Tuning the Hydrogen EvolutionPerformance of Metallic 2D Tantalum Disulfide by Interfacial Engineering. ACSNano, 2019.

DOI:10.1021/acsnano.9b05933

https://doi.org/10.1021/acsnano.9b05933

 

7. ACS Nano:利用基于组织多肽纳米系统来重塑肿瘤微环境并抑制转移

前列腺癌是男性最常见的恶性肿瘤之一,而抑制其转移则是治疗前列腺癌关键和难点。癌症相关成纤维细胞(CAFs)可通过形成恶性肿瘤微环境进而在前列腺肿瘤转移过程中发挥重要作用。国家纳米科学中心季天骄博士赵颖研究员聂广军研究员合作构建了一个靶向CAFs的 siRNA递送系统。

 

实验通过将纤维母细胞激活蛋白-α(FAP-α)抗体负载到基于细胞穿透肽(CPP)的纳米颗粒上,使其可以特异性下调在CAFs上的C-X-C趋化因子配体12(CXCL12)的表达。这一调控可以通过使CAFs失活而产生一系列变化,进而使恶性前列腺肿瘤微环境得以重塑,而肿瘤细胞的侵袭、迁移和肿瘤的血管生成均会受到明显抑制,进而有效抑制原位前列腺肿瘤的转移发生。这种通过靶向和灭活CAFs以重塑肿瘤微环境的策略也为抑制恶性前列腺癌的转移提供了一种新的途径。


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JiayanLang, Xiao Zhao, Tianjiao Ji, Ying Zhao, Guangjun Nie. et al. ReshapingProstate Tumor Microenvironment To Suppress Metastasis via Cancer-AssociatedFibroblast Inactivation with PeptideAssembly-Based Nanosystem. ACS Nano.2019

DOI:10.1021/acsnano.9b04857

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b04857

 

8. ACS nano: 金属-酚醛涂层可触发纳米粒子内涵体逃逸

功能纳米颗粒(NPs)的胞内传递和靶向治疗载荷的释放是生物医学应用中的核心问题。然而, NPs的内涵体包埋通常会导致活性物质的降解,从而导致不良的治疗结果。目前促进NPs内涵体逃逸的研究进展主要涉及聚阳离子聚合物和细胞穿透肽(CPPs)的使用,这两种物质都有着潜在毒性和复杂的合成/偶联过程的缺陷。

 

在此,墨尔本大学帕克维尔分校Frank Caruso研究团队报告了使用金属-酚醛网络(MPNs)作为多功能和无毒的涂料,可促进纳米粒子从内涵/溶酶体室逃逸。MPNs,由多酚鞣酸和Fe和Al合成,由于其缓冲能力所产生的“质子-海绵效应”,可使无机(介孔二氧化硅)和有机(聚苯乙烯和三聚氰胺树脂)纳米粒子都能实现内涵体逃逸。用低污染聚合物对MPN包被的纳米粒子进行后功能化处理不会损害内体逃逸,表明此方法具有模块化和可推广的性质。综上所述,MPN涂层的制备简单、通用性强、低细胞毒性和内涵体逃逸性能,为类似涂层在细胞质靶向治疗中使用NPs实现高效运输提供了机会。

 

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JingquChen, Jianhua Li, Frank Caruso, et al. Metal–Phenolic Coatings as a Platform to TriggerEndosomal Escape of Nanoparticles. ACS nano, 2019.

https://doi.org/10.1021/acsnano.9b05521

 

9. ACS Catal.:MaZrOx (Ma=Cd, Ga)固溶体高效还原CO2至甲醇

以可再生能源驱动CO2加氢还原是光/热催化研究的热点,一方面反应消耗了CO2有利于缓解温室效应,另一方面还原产物是具有高附加值的碳氢化合物。然而,如何实现还原产物的高选择性,如选择性还原至CH3OH依旧是研究的难点。近日,大连化物所李灿院士团队设计合成了一类金属氧化物固溶体催化剂MaZrOx (Ma=Cd, Ga),实现了CO2的高选择性热催化还原。

 

具体而言,MaZrOx在H2/CO2=3/1,24000 h–1, 5 MPa的反应条件下催化还原CO2至CH3OH的选择性高达80%,对应的CO2单程转化率达4.3〜12.4%。作者后续通过材料表征和DFT计算探究了固溶体催化剂的结构组成,初步厘清了高选择性的由来:MaZrOx催化剂中的Ma和Zr具有很强的协同作用,增强了H2的杂合解离,进而导致CO2还原的高活性和高选择性。总而言之,本工作为设计合成双金属氧化物的固溶催化剂,实现CO2高活性高选择性的还原提供了新的策略。


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JijieWang, Chizhou Tang, Guanna Li, Zhe Han, Zelong Li, Hailong Liu, FengCheng, Can Li. High performance MaZrOx (Ma=Cd, Ga) solid solution catalysts forCO2 hydrogenation to methanol. ACS Catal., 2019.

DOI:10.1021/acscatal.9b03449.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.9b03449

 

10. AFM:基于黑色素的天然抗氧化纳米材料用于治疗急性肾损伤

急性肾损伤(AKI)与氧化应激相关,且临床死亡率很高。而利用纳米技术进行的抗氧化治疗是目前一种新兴的AKI治疗策略。深圳大学黄鹏教授威斯康星大学麦迪逊分校蔡伟波教授合作报道了一种新型内源性生物聚合物黑色素纳米材料,并将其作为一种抗氧化治疗AKI的天然诊疗纳米。实验通过简单的配位和自组装策略,制备了超小的Mn2+螯合的黑色素纳米粒子(MMP),并与聚乙二醇进一步结合得到MMPP。

 

体外实验表明,MMPP纳米颗粒具有清除多种有毒活性氧(ROS)和抑制ROS诱导产生氧化应激的能力。体内PET/MRI双模态成像和治疗评估结果表明,肾脏会优先吸收MMPP纳米颗粒,并在随后会产生显著的抗氧化反应,且副作用非常低。这一结果表明,黑色素作为一种天然的抗氧化纳米诊疗平台对治疗AKI以及其他与ROS相关的疾病来说具有很好的应用潜力。


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TuanweiSun, Peng Huang, Weibo Cai. et al. A Melanin-Based Natural Antioxidant DefenseNanosystem for Theranostic Application in Acute Kidney Injury. AdvancedFunctional Materials. 2019

DOI:10.1002/adfm.201904833

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201904833

 

11. JMCA: 大面积效率15.8%!高效稳定钙钛矿太阳能模组

在大规模生产中,开发可扩展性的加工技术对钙钛矿太阳能电池实现商业化是至关重要的。厦门大学郑南峰李静尹君团队在钙钛矿前体中掺入含溴的四丁基铵盐(TBAB)时,使得大面积刮涂制备的钙钛矿膜的结晶度高,均匀致密。器件的可重复性得到明显提高,并在大面积(16 cm2)模组获得了高达15.79%效率。TBAB表面改性使得基于MAPbI3的钙钛矿薄膜和组件具有长期稳定性。


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Brcontained alkyl ammonium salt enabled scalable fabrication of high qualityperovskite films for efficient and stable perovskite modules. Zhongyuan Xu#,Ruihao Chen#, Jun Yin*, Jing Li*, Nanfeng Zheng*,J. Mater. Chem. A,2019 

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ta/c9ta09101g#!divAbstract

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