國產期刊：National Science Review、Research、Nano-Micro Letters、InfoMat近期工作進展

本文梳理了國產期刊近期的文章，供大家學習參考。

National Science Review：可降解鎂合金用于腫瘤磁熱治療

磁熱療法(MHT)能夠使用交變磁場(AMF)加熱進入腫瘤的磁熱藥(如磁納米顆粒)來消融腫瘤。對于臨床應用，仍然需要尋找具有強磁致熱性能和優良生物相容性的新型磁致熱劑。在此，蘇州大學劉莊教授和程亮教授團隊發現鎂合金(MgA)的渦流熱效應可以用于MHT，從而有效地消融腫瘤。在低場強AMFs下，MgA棒可以被迅速加熱，導致附近組織溫度升高。AMF誘導的MgA渦流加熱不僅可以在體外殺死腫瘤細胞，也可以在體內有效、準確地消融腫瘤。除了在小鼠中殺死腫瘤外，研究進一步證明了植入MgA棒后在兔體內生長的更大尺寸的VX₂腫瘤在暴露于AMF后也可以被消除，說明了MgA基MHT殺死大尺寸腫瘤的能力。此外，植入的MgA棒具有良好的生物相容性，3個月內降解了20%。本研究首次發現，非磁性生物可降解MgA作為臨床上廣泛使用的植入金屬，可用于低場強度AMF下腫瘤的有效磁熱消融。這種策略很容易轉化為臨床使用。相關研究以“Biodegradable magnesium alloy with eddy thermal effect?for effective and accurate magnetic hyperthermia?ablation of tumors”為題目，發表在National Science Review上。DOI: 10.1093/nsr/nwaa122

圖1?AMF誘導的MgA棒渦熱效應

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National Science Review：1000 Wh L^-1鋰離子電池的碳封裝硅微粒子陽極

微顆粒硅通常以碳為殼層，與納米顆粒相比具有更高的密度和更少的界面副反應，顯示出作為高能鋰離子電池陽極應用的巨大潛力。然而，在制造過程中產生的局部高應力，特別是在操作過程中，可能會導致碳殼開裂，釋放出粉末納米粒子，顯著降低其電化學性能。在這里，天津大學Quan-Hong Yang教授、阿貢國家實驗室Jun Lu教授聯合日本國家材料科學研究所Dai-Ming Tang教授等人 設計了一種堅固而有韌性的碳籠，它采用了石墨烯水凝膠易于處理的毛細管收縮，隨后對內部空隙進行了精確剪裁。這種結構類似于植物細胞的穩定結構，對不規則Si微粒的體積變化具有耐受性，可使電極的完整性保持在1000次以上，庫侖效率達到99.5%以上。這種設計能夠使用致密和 3mAh cm^-2的微顆粒硅陽極，結合LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂陰極，在囊狀全電池水平實現了1048 Wh L^-1的超高體積能量密度。相關研究以“1000 Wh L^-1?lithium-ion batteries enabled by crosslink-shrunk tough carbon?encapsulated silicon microparticle anodes”為題目，發表在National Science Review上。DOI: 10.1093/nsr/nwab012/6117460

圖2?高度耐缺陷的微細硅陽極3C架構設計示意圖

Research：鹵化物均質化用于高性能藍色鈣鈦礦致發光

金屬鹵化鈣鈦礦發光二極管(LED)近年來取得了很大的進展。然而，明亮和光譜穩定的藍色鈣鈦礦LED仍然是一個重大的挑戰。三維混合鹵化物鈣鈦礦具有實現高亮度電致發光的潛力，但由于鹵化物相分離，它們的發射光譜不穩定。在這里，吉林大學Lijun Zhang教授聯合南京工業大學Nana Wang、Wei Huang、Jianpu Wang教授等人揭示了鹵化物在鈣鈦礦沉積膜中的不均勻分布，這可以追溯到鹵化物在前體中的不均勻混合。通過簡單地引入陽離子表面活性劑來改善前驅體溶液中鹵化物的均勻性，研究可以克服相偏析的問題，獲得光譜穩定的單相藍晶鈣鈦礦。研究展示了具有高亮度的高效藍色鈣鈦礦LED，表明鈣鈦礦在LED應用中的真正前景。相關研究以“Halide Homogenization for High-Performance Blue?Perovskite Electroluminescence”為題目，發表在Research上。DOI:?10.34133/2020/9017871

圖3?不添加或添加Tween-TPPB添加劑的鈣鈦礦LED的表征

Research：電沉積Pt修飾雜化Ni(OH)₂/CeO₂用于優越的雙功能水分解電催化劑

易合成高活性、穩定的雙功能電催化劑來催化水分解是一項很有吸引力但又具有挑戰性的研究。在此，南開大學的Zhenhua Yan、Fangyi Cheng教授報道了電沉積Pt修飾的Ni(OH)₂/CeO₂?(PNC)作為一種高效和健壯的雙功能電催化劑。與Pt/C和RuO₂相比，石墨負載的PNC催化劑具有優越的析氫反應(HER)和析氧反應(OER)活性。對于整體的電解水，PNC只需要1.45 V的電池電壓在10mA?cm^?2和維持超過85 h在1000mA?cm^?2。其優異的HER/OER性能歸因于PNC的超親水性和多重效應，其中Ni(OH)₂和CeO₂加速HER對Pt的作用是促進水的離解和強的電子相互作用，而吸電子的Ce離子則促進了高價價Ni過活性物質的產生。這些結果表明PNC在電解水制氫中具有廣闊的應用前景。相關研究以“Electrodeposition of Pt-Decorated Ni(OH)₂/CeO₂ Hybrid as?Superior Bifunctional Electrocatalyst for Water Splitting”為題目，發表在Research上。DOI: 10.34133/2020/9068270

圖4?PNC的合成與表征

Nano-Micro Lett.：自驅動柔性靜電紡絲聚乙烯醇/MXene基納米纖維濕度傳感器

二維材料在傳感器和柔性電子器件中有著廣泛的應用前景。在本工作中，基于聚乙烯醇/Ti₃C₂T_x?(PVA/MXene)納米纖維薄膜和單層二硒化鉬MoSe₂壓電納米發電機(PENG) 被中國石油大學(華東)?Dongzhi Zhang、Liandong Yu教授聯合清華大學Peng Li教授首次報道。采用常壓化學氣相沉積技術制備了單層的MoSe₂基PENG，其峰值輸出功率為35 mV，功率密度為42mW m^?2。集成在PET襯底上的柔性PENG可以收集人體不同部位產生的能量，在可穿戴設備上顯示出巨大的應用前景。在單層MoSe₂?PENG的驅動下，靜電紡絲PVA/MXene納米纖維與柔性PET襯底的濕度傳感器表現出了高響應，快速響應/恢復時間為0.9/6.3 s，低滯后1.8%，極好的重復性。該自供電柔性濕度傳感器具有檢測人體皮膚濕度和環境濕度的能力。本研究為探索與PENG集成的高性能自供電柔性電子器件濕度傳感器提供了途徑。相關研究以“Electrospinning of Flexible Poly(vinyl alcohol)/MXene Nanofiber?Based Humidity Sensor?Self?Powered by Monolayer Molybdenum Diselenide?Piezoelectric Nanogenerator”為題目，發表在Nano-Micro Lett.上。DOI: 10.1007/s40820-020-00580-5

圖5?MoSe₂?PENG和 PVA / MXene濕度傳感器原理圖

Nano-Micro Lett.：具有增強熒光和光敏化的金納米星-AIE治療納米點實現有效的圖像引導光動力治療

具有單態產氧(SOG)能力和聚集態明亮熒光的雙功能聚集誘導光敏劑(AIE-PSs)在圖像引導光動力治療(PDT)中受到廣泛關注。然而，通過分子設計一個高SOG和強熒光的AIE-PS 仍然具有挑戰性。在這項工作中，英國紐卡斯爾大學Yen Nee Tan教授聯合新加坡國立大學Bin Liu教授等人報道了一種新的由金納米星(AuNS)和具有增強熒光和光敏化作用的AIE-PS點組成的納米雜化體用于治療。利用5個不同的具有明顯局域表面等離子體(LSPR)峰的AuNS，對AuNs消光和AIE-PS點(665 nm)熒光發射的光譜重疊進行了仔細的選擇。結果表明，所有的AuNSs都能增強AIE-PS 點產生的¹O₂，其中LSPR峰在585 nm處的AuNS具有最高的¹O₂增強因子，熒光亮度增加15倍。將Au585@AIE-PS納米點應用于海拉癌細胞的同步熒光成像和光動力消融，增強體外PDT效率。本研究為金屬增強的AIE-PS納米混合系統提供了更好的理解，為先進的圖像引導PDT技術開辟了新途徑，大大提高了PDT的療效。相關研究以“Gold Nanostars?AIE Theranostic Nanodots?with Enhanced Fluorescence and Photosensitization?Towards Effective Image?Guided Photodynamic?Therapy”為題目，發表在Nano-Micro Lett.上。DOI: 10.1007/s40820-020-00583-2

圖6?金納米星-AIE-PS點組成的納米雜化體

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InfoMat：IVA and VA Xenes的熱電效應及其器件

新興Xenes，主要是IVA族和VA族二維元素(2D)材料，石墨烯和過渡金屬二鹵代烷之間有小而可調的帶隙，具有多種電性能。盡管其微電子或光電性能的研究得到了廣泛的探索，但對于其具有獨特優勢的熱電性能的研究還很缺乏。東南大學 Li Tao教授、德克薩斯大學奧斯丁Deji Akinwande教授等人綜述了近年來國內外在IVA和VA族?Xenes熱電效應及其器件方面的實驗和理論進展。垂直位移，原子陣列會導致奇異和可調的電或熱傳輸行為，與大塊熱電材料中通常使用的化學摻雜策略不同，2D Xenes可以通過物理手段進行調諧，例如原子層控制和量子限制效應。一種精確兼容的二維熱電效應及器件研究平臺可通過微/納米制備二維Xene晶體管和熱性能測量技術的結合實現，本文還綜述了Xenes及其化合物(Bi₂Te₃、Bi₂Se₃等)在熱電方面的潛在應用，如精確的可拉伸溫度傳感器、快速太赫茲光電探測器等。相關研究以“Thermoelectric effect and devices on IVA and VA Xenes”為題目，發表在InfoMat上。DOI: 10.1002/inf2.12169

圖7?IVA和VA Xenes的應用領域概述

InfoMat：晶圓尺度范德華異質結

晶圓尺度范德華異質結(vdWHs)由于其材料可得性和堆垛幾何形狀的豐富多樣性、器件結構和性能的精確可控性以及前所未有的實際應用潛力，在二維材料領域引起了廣泛關注。華中科技大學Tianyou Zhai教授綜述了近年來國內外在晶圓級vdWHs及其光電應用方面的研究進展。首先從機械組裝堆疊、連續沉積、同步演化和種子生長四個關鍵方面闡述了隨晶圓大小而形成的vdWHs的制備策略。討論了每種策略的基本原理、潛在機制、優缺點。然后，探討了基于vdWHs的大面積器件在電子、光電和柔性器件領域的應用，揭示其在實際應用中的廣闊潛力。最后，展示他們面臨的挑戰，并提供一些可行的解決方案，晶圓尺度異質結構的合成和器件制造。相關研究以“Wafer-scale vertical van der Waals heterostructures”為題目，發表在InfoMat上。DOI: 10.1002/inf2.12164

圖8?機械裝配堆疊原理圖及相應晶圓尺度vdWHs

本文由Junas供稿。

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