《材料前沿最新综述精选(2017年10月第4周)》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2017-11-02
  • 1、Advanced Materials综述:有机卤化物钙钛矿相关光电性能的研究

    有机卤化物钙钛矿被广泛用于光电子学研究中,甲基铵和甲脒碘化铅作为光伏材料显示出优异的光电性能,激发了研究者对发光器件和光电探测器的研究热情。近期,多伦多大学Edward H. Sargent(通讯作者)团队对有机金属卤化物钙钛矿的光学和电学材料性质进行了研究。概述了材料组成和形态如何与这些属性相关联,以及这些属性如何最终影响器件性能。此外,该团队还对不同的钙钛矿材料分析来估算它们的材料属性,尤其是带隙,迁移率,扩散长度,载流子寿命和陷阱态密度。

    文献链接:The Electrical and Optical Properties of Organometal Halide Perovskites Relevant to Optoelectronic Performance(Adv.Mater.,2017,DOI: 10.1002/adma.201700764)

    2、Advanced Materials综述:2D有机材料的光电应用

    具有原子级薄结构和光电子特性的2D材料引起了研究人员将2D材料应用到电子和光电子学中的极大兴趣。此外,作为二维材料系列的新兴领域,将有机纳米结构组装成2D形式提供了分子多样性,柔性,易于加工,重量轻等优点,为光电子应用提供了令人兴奋的前景。近日,天津大学胡文平教授、任晓辰助理研究员(共同通讯)等人综述了有机二维材料在光电子器件中的应用,材料实例包括2D,有机,结晶,小分子,聚合物,自组装单层和共价有机骨架。还讨论了2D有机晶体制造和图案化技术的方案,然后详细介绍了光电子器件的应用,并对2D材料的前景做了简要展望。

    文献链接:2D Organic Materials for Optoelectronic Applications(Adv.Mater.,2017,DOI: 10.1002/adma.201702415)

    3、Advanced Materials综述:2D Ruddlesden–Popper型钙钛矿光电子学研究

    传统的3D有机-无机卤化物钙钛矿最近经历了前所未有的快速发展。然而,在实现商业化之前,它们对水分,光照和热量的固有不稳定性仍然是一个关键的挑战。相比之下,新兴的二维Ruddlesden-Popper型钙钛矿由于其环境稳定性而受到越来越多的关注。然而,2D钙钛矿的研究才刚刚起步。近日,复旦大学梁子骐(通讯作者)团队发表综述首先介绍了2D钙钛矿与3D对照物的详细比较。然后讨论了二维钙钛矿有机间隔阳离子工程。接下来,研究并比较了处于3D和2D钙钛矿之间的准二维钙钛矿。此外,还展现了2D钙钛矿独特的激子特性,电子-声子耦合和极化子。最后,对于高性能电子器件2D钙钛矿的结构设计,生长控制和光物理研究的策略提出了合理的总结。

    文献链接:2D Ruddlesden–Popper Perovskites for Optoelectronics(Adv.Mater.,2017,DOI: 10.1002/adma.201703487)

    4、Science Advances综述:铅卤化物钙钛矿:晶-液二元性,声子玻璃电子晶体和大极化子的形成

    铅阳极钙钛矿已被证明是太阳能电池和发光器件中的高性能材料。这些材料的特征来源于晶体半导体预期的相干带传输,还有液体的电介质响应和声子动力学。这种“晶体-液体”二元性意味着卤化铅钙钛矿属于声子玻璃电子晶体——一类被认为是最有效率的热电材料。近日,哥伦比亚大学朱晓阳(通讯作者)团队综述了晶体-液体二元性,由此产生的介电响应负责载流子极化子的形成和筛选,其致使钙钛矿具有缺陷耐受性,适度的载流子迁移率和辐射的复合性能。大的极化子形成以及声子玻璃特征也可以解释这些材料中载流子冷却速率的明显降低。

    文献链接:Lead halide perovskites: Crystal-liquid duality, phonon glass electron crystals, and large polaron formation(Sci. Adv.,2017,DOI:10.1126/sciadv.1701469)

    5、Progress in Polymer Science综述:含硅嵌段共聚物的平版印刷应用

    近日,国立清华大学Rong-Ming Ho(通讯作者)等人发表综述总结了通过不同方法制备有序嵌段共聚物(BCP)薄膜的最新进展,重点研究了含硅BCP作为光刻的应用。凭借含Si块的优点,由于具有高分辨率,大的偏析强度和高蚀刻对比度,因此这些BCP具有更小的特征尺寸。 考虑到聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)在含Si的BCPs中被广泛研究,通过以前和正在进行的关研究证明了使用含PDMS的BCP进行光刻应用的可能性。后续部分详细阐述了DSA方法的主要成果。还讨论了平版印刷应用的新趋势和使用含硅BCPs进行光刻纳米图案的应用,最后介绍了BCP光刻的结论和展望。

    文献链接:Silicon-Containing Block Copolymers for Lithographic Applications(Prog. Polym. Sci.,2017,DOI:10.1016/j.progpolymsci.2017.10.002)

    6、Angewandte Chemie International Edition综述:CH3NH3PbI3钙钛矿太阳能电池理论研究

    功率转换效率(PCEs)超过22%的杂化卤化钙钛矿太阳能电池(PSCs)已引起相当大的关注。虽然钙钛矿在PSCs的运作中起着重要的作用,但与钙钛矿相关的基础理论仍然没有得到解决。近期,西安建筑科技大学云斯宁教授(通讯作者)等人根据第一性原理计算,评估了CH3NH3PbI3钙钛矿的结构和电子性质,缺陷,离子扩散和转移电流的现有理论,以及离子传输对PSC电流-电压曲线滞后的影响。还讨论了与可能存在铁电性相关的移动电流。并强调了钙钛矿用于PSCs的好处,挑战和潜力。

    文献链接:Theoretical Treatment of CH3NH3PbI3 Perovskite Solar Cells(Angew. Chem. Int. Ed.,2017,DOI: 10.1002/anie.201702660)

    7、Chemical Society Reviews综述:氧化还原电池有机电活性材料的分子工程

    作为重要的大型储能系统,氧化还原电池(RFBs)具有高可扩展性和独立的能源和电力控制能力。然而,常规RFB的应用受到性能以及与使用金属基氧化还原物质相关的高成本和环境问题的限制。近日,德州大学奥斯汀分校Guihua Yu(通讯作者)团队提出了设计这些新型氧化还原物质的系统分子工程方案。文章提供了在溶解度,氧化还原电位和分子大小方面修饰有机金属和有机金属氧化还原物质的详细合成策略。然后介绍了最近的进展,涵盖通过其分子结构分类的氧化还原物质的反应机理,具体的官能化方法和电化学性能。 最后,作者分析了当前这个新兴研究领域未来的发展方向和挑战。

    文献链接:Molecular engineering of organic electroactive materials for redox flow batteries (Chem.Soc.Rev.,2017,DOI: 10.1039/C7CS00569E)

    8、Chemical Society Reviews综述:用于能量存储和转换的原子级厚度非层状纳米材料

    自发现石墨烯后,原子厚度大,横向尺寸较大的二维纳米材料由于其比表面积高,异种电子结构和迷人的物理化学性质而受到极大的研究兴趣。近日,伍伦贡大学窦士学院士(通讯作者)团队全面总结了原子级厚度非层状纳米材料的制备方法,研究了其异种电子结构,引入电子结构操作策略,并概述了其在储能和转换中的应用,特别强调了锂离子电池,钠离子电池,析氧,CO2还原,CO氧化反应等。最后,基于目前的研究进展,提出了未来的方向——在实际应用中为增强性能和新颖功能而进行探索。

    文献链接:Atomically thin non-layered nanomaterials for energy storage and conversion (Chem.Soc.Rev.,2017,DOI:10.1039/C7CS00418D)

    9、Chemical Reviews 综述:电化学在杂环结构合成中的应用

    杂环是迄今为止最大的有机化合物之一,杂环结构的制备和转化一直对有机化学研究者有很大的兴趣。 各种杂环结构广泛存在于生物活性自然产品,有机材料,农用化学品和药物中,当人们注意到所有药物和农用化学药品中大约有70%具有至少一个杂环时,人们无法忽视它们的重要性。近日,北京工业大学曾程初教授(通讯作者)团队综述了自2000年以来通过分子内和分子间环化反应发表的杂环化合物的电化学构建的进展。

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  • 《材料前沿最新综述精选(2017年11月第1周)》

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    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2017-11-07
    • 1、Progress in Polymer Science综述:用于水处理的电纺聚合物纳米纤维膜的进展:制造,改性和应用 图1 静电纺丝中纳米纤维形成示意图 膜技术的研究已成倍增长,以用于处理废水,回收污染的水,并提供更多的淡水。电纺纳米纤维膜(ENMs)由于其独特的性质,例如高达90%的高孔隙率和大的比表面积而显示出极大的应用于膜过程的潜力。与其他纳米纤维制备技术相比,静电纺丝技术能够通过设计特殊的组件来开发纳米纤维支架的独特结构,并且通过结合多功能材料,可以很容易地将纳米纤维功能化。近日,南洋理工大学的Wang Rong教授(通讯作者)等人总结了电纺聚合物膜的制造和改性方面的最新进展,特别强调了它们在水处理应用中的进步、挑战和未来的改进方向。文章首先简要介绍了静电纺丝的复杂过程,阐述了聚合物溶液的固有性质、操作参数和周围环境条件对纳米纤维和纳米纤维膜形成的影响,总结了静电纺丝设备的各种设计。随后回顾了制备多功能复合ENM的方法,包括纳米纤维的改性,将目标分子加载到纳米纤维表面,以及在ENM表面实施选择性层。随后作者提供了关于过去在水处理中使用复合ENM的成就和当前挑战的综合讨论。 文章链接:Progress in electrospun polymeric nanofibrous membranes for water treatment: fabrication, modification and applications (Prog. Polym. Sci.,2017, DOI:doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2017.10.003) 2、Progress in Polymer Science综述:一维聚合物纳米结构在阳极氧化铝模板的纳米孔中的分子自组装 图2 PMMA被限制在半径为R的二维圆柱体中的示意图 一维(1D)聚合物纳米结构由于其独特的性质以及在诸如传感器,晶体管,分离,存储和光伏电池等领域中的许多潜在应用而受到关注。近日,九州大学的Atsushi Takahara 教授(通讯作者)等人对由阳极氧化铝(AAO)模板制备的一维聚合物纳米结构的研究活动进行了回顾。 详细介绍了利用AAO模板制备聚合物纳米结构的方法,包括聚合物熔体渗透法、聚合物溶液渗透法和化学合成法。 根据聚合物的分子结构,研究并展示了七种聚合物,无定形均聚物、无定形 - 无定形嵌段共聚物、无定形/无定形聚合物共混物、半结晶均聚物、半结晶/无定形聚合物共混物、半结晶 - 无定形嵌段共聚物和纳米孔中的半结晶 - 半结晶嵌段共聚物。 文章链接:Molecular self-assembly of one-dimensional polymer nanostructures in nanopores of anodic alumina oxide templates (Prog. Polym. Sci.,2017, DOI: doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2017.10.004) 3、Nature Reviews Materials 综述:广泛可调谐的半导体合金纳米材料带隙工程 图3 典型半导体及其合金的带隙和晶格常数 在过去十年中,通过把不同的单个半导体合金化,开发具有各种带隙的纳米级半导体材料的研究已经取得了巨大的进步。这些材料包括传统的II-VI和III-V半导体及其合金,无机和混合钙钛矿,以及新兴的2D材料。近日,加州大学伯克利分校的杨培东、窦乐添和清华大学的宁存政教授(共同通讯作者)等人介绍了这些材料的一个重要的共同特征,它们的纳米级尺寸导致了在不同组成的整体结构内或衬底与靶材料之间的晶格失配的大容限度,这能够进而实现任意合金组成的控制。因此,这些合金的带隙可以被广泛调节,而不会在散装材料中存在不可避免的有害缺陷。这些缺陷对晶格失配具有有限的容限。这类纳米材料可能对光子应用产生深远的影响,包括可调激光器、固态照明、人造光合作用和新太阳能电池。 文章链接:Bandgap engineering in semiconductor alloy nanomaterials with widely tunable compositions (Nat.Rev.Mater.,2017, DOI: 10.1038/natrevmats.2017.70) 4、Chemical Society Reviews 综述:二维硼材料的结构,性质和应用 图4 各种硼结构的概念几何前体 硼在元素周期表中的金属和非金属之间,是化学性质最通用的元素之一,可以形成至少十六个由连接的硼多面体构成的大块多晶型物。在低维度,硼化学更加耐人寻味,因为具有几个到几十个原子的硼簇,有利于形成平面或笼状结构,在构象和电子结构方面与碳相似。由于硼和碳之间的相似性,人们提出了是否存在稳定的二维(2D)硼的问题,从中可以构建其他硼纳米结构。近日,莱斯大学的 Boris I. Yakobson教授(通讯作者)等人回顾了目前在实现硼原子层的理论和实验方面的进展。首先描述为了理解硼团簇的尺寸依赖结构而进行了十年的努力,然后介绍了理论上如何在将硼团簇外推到二维形式,从独立状态到基底上以及探索在实际路线方面发挥作用。虽然二维硼已被揭示具有不寻常的机械、电子和化学特性,但在实际应用中因为缺乏从底物转移的路线以及质量样品的受控合成,因此实现其潜力仍然受到很大的阻碍。 文章链接:Two-dimensional boron: structures, properties and applications (Chem.Soc.Rev.,2017, DOI: 10.1039/C7CS00261K) 5、Chemical Society Reviews 综述:将生物质衍生的纳米结构碳及其复合材料作为锂离子电池的负极材料 图5 LIB中的生物质来源的碳及其复合物作为阳极示意图 日益增长的能源需求刺激了锂离子电池(LIB)的研究活动。作为地球上丰富的可再生能源的生物质能,在开发可持续生物质衍生碳及其高性能复合材料方面发挥了积极作用。与其他材料(例如硅,锡,金属氧化物等)不同,生物质衍生的碳及其复合材料,由于其成本低、绿色环保合成等优点,越来越多地应用于LIB,并且具有易于获得、可持续发展,以及可以提高电池性能,包括容量、循环性能和稳定性/耐用性的优点。近日,辽宁石油化工大学的龙文宇、Yan-Jie Wang和英属哥伦比亚大学David Wilkinson 教授(共同通讯作者)等人重点关注了生物质来源的碳及其复合材料在LIB阳极中的作用,并将其作为了构建可再生材料与电化学储能装置之间密切联系的战略指南。此外,该综述提供了生物质来源的碳及其复合材料LIB阳极的重要分析和比较,以及对该领域其他挑战和未来的方向的重要见解。 文章链接:Biomass-derived nanostructured carbons and their composites as anode materials for lithium ion batteries(Chem.Soc.Rev.,2017, DOI: 10.1039/C6CS00639F) 6、Chemical Society Reviews 综述:无机纳米粒子作为磁共振成像造影剂的工程 图6 影响MRI的因素:CAs的纳米级的尺寸、表面和形状效应 磁共振成像(MRI)由于其精细的软组织对比度、高空间分辨率、较少的电离辐射和广泛的临床适用性,因此是一种非常有价值的非侵入性成像工具。对比剂(CA)可用于进一步提高MRI的敏感性以获得信息丰富的图像。最近,广泛的研究工作集中在设计和合成高性能无机纳米粒子CAs,以提高MRI的质量和特异性上。近日,中国科学院上海硅酸盐研究所的施剑林、Dalong Ni,华东师范大学的步文博,威斯康星大学的蔡伟波教授(共同通讯作者)等人详细阐述了CAs对MRI的基本规律,包括金属离子的选择、电子运动对水分弛豫的影响及其作用机制。具体讨论了各种设计原理,包括尺寸控制、表面改性(例如有机配体,二氧化硅壳和无机纳米层)和形状调节以影响水分子的松弛。对这些因素如何工作的全面了解,可以指导未来无机纳米粒子的高弛豫性工程。最后,文章总结了当前可获得的高性能CA的方法及其机制,并讨论了纳米微粒CA在MRI中临床转化的挑战和未来发展。 文章链接:Engineering of inorganic nanoparticles as magnetic resonance imaging contrast agents (Chem.Soc.Rev.,2017, DOI: 10.1039/C7CS00316A) 7、Chemical Reviews 综述:电化学阳离子反应中间体 图7 反应中间体电化学池法示意图 电化学是作为产生活性中间体如有机阳离子的有力方法。 一般来说,有两种方法使用反应中间体来进行化学反应:(1)在反应伴侣存在下产生;(2)在没有反应伴侣的情况下产生,在溶液中积累为“池”,随后在反应中添加反应组分。 因为活性中间体通常是短暂的瞬态物种,因此前一种方法更受欢迎;但后一种方法更灵活且多样化。近日,京都大学的Jun-ichi Yoshida 教授(通讯作者)等人重点介绍了后一种方法,并提供了使用现代电化学技术及其随后添加的亲核反应组分的反应,将阳离子活性中间体作为“池”产生和积累的方法进行了简要概述。 文章链接:Electrogenerated Cationic Reactive Intermediates: The Pool Method and Further Advances (Chem. Rev.,2017, DOI:10.1021/acs.chemrev.7b00475) 8、Accounts of Chemical Research综述:应用X射线衍射和电子晶体学解决复杂结构问题 图8 复杂结构的表征手段 自然界中所有的结晶材料,无论是无机的、有机的,还是生物的、宏观的或微观的,都有自己的化学和物理性质,这些物质强烈依赖于它们的原子结构。因此,结构测定在化学、物理、材料科学等方面是非常重要的。其中,最广泛使用的是运用X射线晶体学(单晶X射线衍射(SCXRD)和粉末X射线衍射(PXRD))来测定结晶材料的结构。虽然SCXRD和PXRD在许多情况下都是成功的,但是许多原因限制了其应用。另一种最有价值的技术结构测定是电子晶体学(EC)。特别是对于太小的晶体,不能通过SCXRD进行研究,或对于PXRD太复杂,以电子为探针,单独的EC也可以用于结构测定。由于电子与物质的相互作用强于X射线,因此可以从纳米晶体中获得电子衍射(ED)图案和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)图像。然而,收集一整套ED图案或记录良好的HRTEM图像需要相当多的电子显微镜和晶体学操作的专业知识。电子和材料之间的强烈相互作用也可能导致动力学效应和光束损伤。这些困难使得ED模式和HRTEM图像的结构确定不直接。近来,人们已经开发了两种三维(3D)电子衍射技术,自动电子衍射断层扫描(ADT)和旋转电子衍射(RED),其以自动方式执行数据采集。虽然新开发的3D电子衍射技术(ADT,RED)的动力学效应显著降低,但是对于某些结构,由于光束损伤而获得的初始模型仍然存在问题。上述X射线衍射和EC方法都是强大的技术,但有其自身的局限性。在许多复杂的情况下,单独的一种技术还不足以解决晶体结构,提供补充结构信息的不同技术必须相互支持才能进行完整的结构测定。 近日,北京大学的孙俊良教授(通讯作者)等人对X射线衍射(PXRD和SCXRD)和EC(HRTEM和ED)在结构测定中的优缺点进行了总结,包括对X射线衍射和EC解决复杂结构应用的问题,如峰值重叠、杂质、伪对称和结对、无序框架、定位客体、非周期结构等。此外,文章对结构测定的一些最新进展也做了简要介绍。 文章链接:Application of X-ray Diffraction and Electron Crystallography for Solving Complex Structure Problems (Acc. Chem. Res. ,2017, DOI:10.1021/acs.accounts.7b00366)
  • 《材料前沿最新综述精选(2018年4月第3周》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-04-27
    • 1、Chemical Reviews综述: 金属催化剂的非均相催化:从单原子到纳米团簇和纳米粒子 金属组元的尺寸大小会使多相催化反应产生不同的催化表现,粒度,形状,化学组成,金属-载体的相互作用以及金属-反应物/溶剂相互作用对金属催化剂的催化性能有着显著影响。良好的控制合成方法及先进的表征工具令科学家可以从分子水平上了解这些影响。近日,西班牙瓦伦西亚大学的Avelino Corma(通讯作者)等人概述了金属催化剂单原子,纳米团簇和纳米粒子的电子及几何结构。作者总结了单原子,纳米团簇和纳米粒子在不同类型反应(包括CO氧化,选择性氧化,选择性加氢,有机反应,电催化和光催化反应)中的催化应用。 文献链接:Metal Catalysts for Heterogeneous Catalysis: From Single Atoms to Nanoclusters and Nanoparticles (Chem. Rev.: 10.1021/acs.chemrev.7b00776) 2、Chemical Society Reviews综述:用于功能油墨与印刷的二维材料 石墨烯和相关的二维材料为下一代革命性技术及应用提供了理想的平台。在印刷过程中,通过使用这些经处理的二维材料,可以在刚性和适应性基材上实现图案的添加,同时实现柔性设备的设计和大规模,高速度,高效益的制造生产。近日,来自英国剑桥大学的Tawfique Hasan (通讯作者)等人概述了二维材料在油墨配方领域的进展以及二维材料所开发的可打印应用。此外,作者还对二维材料在功能油墨与印刷的研究进展和技术前景做出了展望。 文献链接:Functional inks and printing of two-dimensional materials (Chem.Soc.Rev.: 10.1039/C8CS00084K) 3、Chemical Society Reviews综述: 碳基纳米混合凝胶:结合生物传感,生物成像和响应药物递送的协同纳米平台 纳米交联聚合物网络(命名为纳米凝胶)凭借其多孔结构,大比表面积,良好的生物相容性和对内部/外部化学物理刺激的响应性,在各种应用中发挥着越来越重要的作用。碳纳米材料如碳量子点,石墨烯/氧化石墨烯纳米片,富勒烯,碳纳米管和纳米金刚石被嵌入响应性聚合物纳米凝胶中,以便将碳纳米材料的独特电光特性与纳米凝胶系统的优点结合,以改善其在纳米医学中的应用。近日,来自中国科学院合肥物质科学研究院的Wang Hui 和纽约城市大学的Zhou Shuiqin (通讯作者)等人概述了碳基混合纳米凝胶最新的发展和应用,并阐述了碳基混合纳米凝胶在生物医学领域的未来前景。 文献链接: Carbon-based hybrid nanogels: a synergistic nanoplatform for combined biosensing, bioimaging, and responsive drug delivery (Chem.Soc.Rev.: 10.1039/C7CS00399D) 4、Chemical Society Reviews综述:用于生物医学领域的二维过渡金属碳化物和氮化物 二维过渡金属碳化物和氮化物(MXenes),通式为Mn+1Xn(n = 1-3),将导电过渡金属与大量碳化物,氮化物或碳氮化物的优点结合在一起。由于其超薄结构和令人着迷的物理化学(电子,光学,磁性等)特性,在生物医学应用领域引起了人们广泛的兴趣。近日,来自深圳大学的林静教授、黄鹏教授和麻省大学医学院韩纲教授(通讯作者)等人概述了MXenes在生物医学应用的最新进展。作者介绍了MXenes的制备方法和表面修饰,然后阐述了其独特的性质。最后,还讨论了MXenes在生物医学应用方面所面临的挑战和新机遇。 文献链接:Two-dimensional transition metal carbides and nitrides (MXenes) for biomedical applications (Chem.Soc.Rev.: 10.1039/C7CS00838D) 5、Chemical Society Reviews综述:生命系统中人造光致动器的演变——从平面到纳米结构界面 人为地增强活细胞中的光敏感性可以用来控制神经元路径或重要功能,避免与使用刺激电极相关的布线。实现这一目标可以采用多种策略,包括生物物质的直接光激发,细胞的遗传修饰或使用光生物界面。近日,来自意大利国家研究委员会的Francesca Di Maria和意大利理工学院的Guglielmo Lanzani (共同通讯作者)等人概述了基于无机和有机半导体的不同光致动器,从平面非生物/生物界面到纳米粒子,允许将光信号转换成信号,从而影响主机系统的生物活性。此外,作者重点介绍了噻吩基材料的应用,由于其独特的化学-物理特性,几何适应性,良好的生物相容性和稳定性,有望开发新一代全有机光致动器并用于人体内。 文献链接:The evolution of artificial light actuators in living systems: from planar to nanostructured interfaces (Chem.Soc.Rev.: 10.1039/C7CS00860K) 6、Accounts of Chemical Research综述:用于控制冰核形成,生长和重结晶的生物激发材料 冰的形成包含冰核形成,冰生长和冰再结晶三个过程,尽管经过了一个多世纪的积极研究,但结冰的机制仍远未达到令人满意的程度。同时,大自然具有控制结冰的独特方式,并且可以提供解开冰结构机制的途径。近日,来自中国科学院化学研究所的王健君(通讯作者)等人概述了抗冻蛋白(AFP)在控制结冰机制方面的最新研究进展。通过分子动力学(MD)模拟分析,作者观察到冰结合面(IBF)顶上的有序六边形冰状水结构和非冰结合面(NIBF)顶上的无序水结构。因此得出结论:界面水在控制结冰过程中起着关键作用。 文献链接:Bioinspired Materials for Controlling Ice Nucleation, Growth, and Recrystallization (Acc. Chem. Res.: 10.1021/acs.accounts.7b00528) 7、Accounts of Chemical Research综述:持续发光纳米颗粒工程在生物领域的应用:从生物传感/生物成像到医学诊疗 持续发光纳米粒子(PLNP)是独特的光学材料,在停止激发后依然可以发光。近红外(NIR)PLNPs具有深穿透性和由红光或NIR光重新激活持续发光(PL)的优点,这些特征使得NIR发射型PLNP在长期生物成像中的应用不再受PL的寿命限制。近日,来自江南大学的严秀平教授(通讯作者)等人系统地回顾了PLNPs从生物传感/生物成像到生物应用的成果,着重介绍了制造特定PLNPs纳米探针的工程策略。文中提出的设计原则和综合策略指导了PLNPs纳米探针的设计并促进了PLNPs在生物科学和医学领域的进一步发展。 文献链接:Engineering Persistent Luminescence Nanoparticles for Biological Applications: From Biosensing/Bioimaging to Theranostics (Acc. Chem. Res.: 10.1021/acs.accounts.7b00619) 8、Nature Energy综述:锂基可充电汽车电池材料的研究进展 对于消费者能够接受的电动车而言,要实现广泛的市场普及,至少需要500公里的续航及合理的价格。因此,锂离子电池(LIB)在能源密度和电池价值链成本方面需要进行重大改进,而其他关键性能指标(如寿命,安全性,快速充电能力和低温性能)则需要加强或至少保持现状。近日,来自明斯特大学的Tobias Placke和Martin Winte (通讯作者)等人回顾了汽车应用LIB材料的进步和挑战,特别是成本和性能参数。讨论了阳极和阴极材料的生产过程,重点是材料的丰富性和成本。此外,作者还研究了用于汽车电池的不同类型电解质的优点和不足。 文献链接:Performance and cost of materials for lithium-based rechargeable automotive batteries (Nat. Energy: 10.1038/s41560-018-0107-2) 9、Advanced Functional Materials综述:微/纳机器人在活性药物递送中的应用 经过过去二十年的巨大进步,微/纳米机器人可以有效地将其他形式的能量转化为推进和移动,并且可以在生理条件和环境下导航到目标位置。其已被证明具有将治疗有效载荷直接装载,运输和输送至疾病部位的潜力,从而改善治疗效果并减少剧毒药物的全身副作用。近日,来自武汉理工大学的官建国教授 (通讯作者)等人概述了微生物的微/纳米机器人在药物运输方面的最新研究进展,此外,作者还详细讨论了基于微米/纳米机器人的体外和体内活性药物递送的最新发展。 文献链接:Micro‐/Nanorobots at Work in Active Drug Delivery (Adv. Funct. Mater.: 10.1002/adfm.201706100) 10、Advanced Energy Materials综述:生态友好型高锰硅化合物热电材料的研究进展及未来挑战 近日,来自澳大利亚昆士兰大学的邹进教授和陈志刚教授 (通讯作者)等人概述了不同高锰硅化物的晶体结构,能带结构,合成方法和原始热电性能。此外,作者还强调了提高电性能和降低高锰硅化物晶格热导率的策略及其协同作用。总结了包括高硅化锰化学和机械稳定性在内的应用潜力及其组装热电模块的能量转换效率。通过分析高锰硅化物当前的进展,本综述提出了进一步提高高锰硅化物zT的新方法。 文献链接:Eco‐Friendly Higher Manganese Silicide Thermoelectric Materials: Progress and Future Challenges (Adv. Energy Mater.: 10.1002/aenm.201800056)