纳米前沿顶刊日报20190206
纳米人 纳米人 2019-02-06
1. Nature Commun.:肥胖度比身体大小更能预测癌症风险

身体大小和体重分布二者谁会造成更大的癌症风险目前还尚不清楚。Barberio等人研究了身体大小和形状与患癌症风险之间的关系。研究人群包括来自艾伯塔省明日项目的26,607名参与者。该实验研究包括两种主要的体型和大小测量方法:一是体重指数(BMI),二是腰围(WC)。结果发现肥胖的男性和女性(BMI为30 kg/m-2)罹患全癌的风险比正常体重的女性分别高出33%和22%,并且在性别特异性的WC结果中也观察到类似的全癌风险的增加。这表明尤其是在女性中,中心型肥胖似乎比体型更能预测罹患癌症的风险。


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Barberio A M, Alareeki A, et al. Central body fatness is astronger predictor of cancer risk than overall body size. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-018-08159-w

https://doi.org/10.1038/s41467-018-08159-w

 
2. 多伦多大学JACS:极大危机感!机器学习加速发掘合成新的稳定双钙钛矿

Askerka等人报告一种全新的机器学习的策略,称之为模板学习(LiT)。LiT方法与先前建立的位置相关表示一起部署,并且对最少依赖原子位置的表示执行得最好。由于模板中原子的位置是已知的并且不会改变,因此LiT使研究人员能够直接推断出感兴趣的性质,此外,LiT允许使用增加的化学空间,因为相同的元素可以采用大量模板。只有使用LiT,能够筛选5x106双钙钛矿化合物,与笨拙室温DFT相比,加速因子可达700,进一步预测从未预先筛选过的化合物。研究结果促使研究人员合成了一种新的BaCuyTa(1-y)S3钙钛矿,且Cu与Ta的摩尔比为5:3。


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Askerka M, Li Z, et al. Learning-in-Templates Enables Accelerated Discovery and Synthesis of New Stable Double-Perovskites. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.8b13420

https://doi.org/10.1021/jacs.8b13420

 

3. Angew.:结晶态超分子通道中的选择性离子交换

人造离子通道在仿生学中的潜在应用受到广泛关注,比如可通过所选离子的传输和/或交换来实现选择性离子渗透,但在结晶状态下的选择性离子传输和/或交换是罕见的,并且目前这种方法还没有成功地与材料的物理性质的变化相结合。Sadafumi Nishihara课题组通过在含有K+的水溶液中浸泡Li2([18]冠-6)3[Ni(dmit)2]2(H2O)4单晶1,成功完成了Li+和K+的离子交换,同时保持材料的结晶状态。

 

研究发现,化合物1在晶体中具有离子通道,其由[18]冠-6分子的一维阵列形成。该通道含有Li+和结晶水分子,它们沿着离子通道位于[18]冠-6的两侧。通过阻抗和7Li魔角旋转固态NMR测量观察到通过通道的Li+离子传输。此外,作为抗衡阴离子存在的[Ni(dmit)2]-分子具有S = 1/2自旋,是用于构建各种分子磁体的有用构件。


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Ichihashi K, Konno D, Maryunina K Y, et al. Selective Ion Exchangein Supramolecular Channels in the Crystalline State. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201813709

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201813709

 

4. 郭玉国&万立骏AM:异质多层结构拓展固态电解质的电化学窗口用于高压锂金属电池

为了实现高安全性高比能的储能体系,高压固态锂金属电池吸引了极大的研究兴趣。因此,固态电解质需要同时满足金属锂负极与高压正极材料的电化学稳定窗口;但是这样的要求还无法得到满足。郭玉国和万立骏团队提出通过异质多层固态电解质(HMSE)采用多种不同的电极-电解质界面能够克服界面不稳定问题,从而将固态电解质的电化学稳定窗口拓宽到0-5 V。

 

在这种异质多层固态电解质中,抗氧化的聚丙烯腈(PAN)与高压正极接触而抗还原的聚乙二醇丙二酸酯(PEGDA)与金属接触。他们设计了两面且柔性的PAN@LAGP复合电解质体系作为中间层来阻碍金属锂枝晶的渗透并确保紧密的界面接触。当与固态金属锂电池中罕见的NCM622和NCM811正极相匹配时,采用HMSE固态电解质的固态锂电池表现出了包括高容量和长循环寿命在内的优异电化学性能。此外,Li/Li对称电池在2.0 mA/cm2的电流密度下保持低于40 mV的电压极化超过1000 h并无枝晶生长。


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Dan H, et al. Extended Electrochemical Window of Solid Electrolytes via Heterogeneous Multilayered Structure for High‐Voltage Lithium Metal Batteries. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201807789

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201807789?af=R

 

5. ACS Nano:超快充电硅基珊瑚状网络负极用于高比能高功率密度锂离子电池

快充和大规模储能已经成为发展新一代电池体系的关键。发展能够在高倍率下工作的具有高体积密度和重量密度的电极材料是实现该过程的关键。以硅为负极材料的锂离子电池具有最高的理论能量密度,研究人员报道了一种无粘结剂的电极,它将碳套多孔硅纳米线互连成珊瑚状网络,并在集成到全电池中时显示出与高能量和高功率密度相耦合的快速充电性能。交联纳米线、多孔结构以及高度均匀的碳包覆在单一体系中的结合促进了电极反应动力学的提升。该电极在不采用粘结剂和导电剂的前提下既保持了电极结构的完整性、循环稳定性,又实现了快充。


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Wang B, et al. Ultrafast-Charging Silicon-Based Coral-Like Network Anodes for Lithium-Ion Batteries with High Energy and Power Densities. ACS Nano, 2019.

DOI: 10.1021/acsnano.8b09034

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.8b09034

 

6. AFM:可控氮掺杂的紧密碳材料实现高体积储锂容量

尽管纳米结构的碳材料或硅基材料有望取代石墨负极在锂离子电池中的作用,但这些材料的振实密度太低会使得电池体系的体积能量密度降低。本文报道了一种采用低于2 nm的石墨结构域构筑的高密度碳材料表现出良好的容量密度。通过向前驱体浆料中引入配位试剂,研究人员实现了高达26.56%的高氮掺杂量。进一步的实验和理论计算证明,边缘N掺杂尤其是吡啶N的引入可以提高离子扩散动力学并通过吸附作用提高储锂性能。基于锂化态电极体积计算得到的这种紧密碳材料的容量密度高达951 mAh/cm3,可与Si负极相媲美并远超之前报道过的多种碳材料。

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Jin J, et al. Achieving High Volumetric Lithium Storage Capacity in Compact Carbon Materials with Controllable Nitrogen Doping. Advanced Functional Materials, 2019.

DOI:10.1002/adfm.201807441

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201807441?af=R

 

7. 南开大学AFM:8.71%效率,NH4Cl助力高效锡基低维钙钛矿太阳能电池

南开大学Mingjian Yuan课题组在AVA2FAn-1SnnI3n+1(<n> = 5)钙钛矿的制备中引入NH4Cl添加剂,从而产生高度垂直取向的锡基低维钙钛矿薄膜,且具有更高的效率和稳定性。在NH4Cl的作用下,准2D锡基钙钛矿太阳能电池的效率从4.19%增加到8.71%,稳定性明显得到改善。


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Xu H, Jiang Y, et al. Orientation Regulation of Tin-BasedReduced-Dimensional Perovskites for Highly Efficient and Stable Photovoltaics. Advanced Functional Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adfm.201807696

https://doi.org/10.1002/adfm.201807696

 

8. Nam-Gyu Park最新Solar RRL:NiO薄膜中氧分压在钙钛矿太阳电池的重要性

Nam-Gyu Park课题组报道了退火气氛和氧分压对退火NiO膜的影响以实现高效倒置钙钛矿太阳能电池(PSC)。将溶液法NiO膜沉积在FTO上,并在不同的空气,O2,N2和Ar气氛下退火。使用空气和O2退火的NiO薄膜的器件显示出比N2和Ar退火的更好的光伏性能。氧过量条件导致更多的p型特性以及更好的电学和界面性质,从而产生更高的光伏性能。当比较空气和O2条件时,空气退火的NiO薄膜显示出稍好的效率(空气为15.68%,O2为14.93%),这表明氧分压的重要性。通过仔细改变氧含量,在O/(O2 + N2)比率为30%退火的NiO薄膜实现最佳光伏性能,PCE为16.32%。


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Zhao X, Chen J & Park N-G. Importance of Oxygen Partial Pressurein Annealing NiO Film for High Efficiency Inverted Perovskite Solar Cells.Solar RRL, 2019.

DOI: 10.1002/solr.201800339

https://doi.org/10.1002/solr.201800339

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