国产期刊：National Science Review、Research、Nano-Micro Letters、InfoMat近期工作进展

本文梳理了国产期刊近期的文章，供大家学习参考。

National Science Review：可降解镁合金用于肿瘤磁热治疗

磁热疗法(MHT)能够使用交变磁场(AMF)加热进入肿瘤的磁热药(如磁纳米颗粒)来消融肿瘤。对于临床应用，仍然需要寻找具有强磁致热性能和优良生物相容性的新型磁致热剂。在此，苏州大学刘庄教授和程亮教授团队发现镁合金(MgA)的涡流热效应可以用于MHT，从而有效地消融肿瘤。在低场强AMFs下，MgA棒可以被迅速加热，导致附近组织温度升高。AMF诱导的MgA涡流加热不仅可以在体外杀死肿瘤细胞，也可以在体内有效、准确地消融肿瘤。除了在小鼠中杀死肿瘤外，研究进一步证明了植入MgA棒后在兔体内生长的更大尺寸的VX₂肿瘤在暴露于AMF后也可以被消除，说明了MgA基MHT杀死大尺寸肿瘤的能力。此外，植入的MgA棒具有良好的生物相容性，3个月内降解了20%。本研究首次发现，非磁性生物可降解MgA作为临床上广泛使用的植入金属，可用于低场强度AMF下肿瘤的有效磁热消融。这种策略很容易转化为临床使用。相关研究以“Biodegradable magnesium alloy with eddy thermal effect for effective and accurate magnetic hyperthermia ablation of tumors”为题目，发表在National Science Review上。DOI: 10.1093/nsr/nwaa122

图1 AMF诱导的MgA棒涡热效应

National Science Review：1000 Wh L^-1锂离子电池的碳封装硅微粒子阳极

微颗粒硅通常以碳为壳层，与纳米颗粒相比具有更高的密度和更少的界面副反应，显示出作为高能锂离子电池阳极应用的巨大潜力。然而，在制造过程中产生的局部高应力，特别是在操作过程中，可能会导致碳壳开裂，释放出粉末纳米粒子，显著降低其电化学性能。在这里，天津大学Quan-Hong Yang教授、阿贡国家实验室Jun Lu教授联合日本国家材料科学研究所Dai-Ming Tang教授等人 设计了一种坚固而有韧性的碳笼，它采用了石墨烯水凝胶易于处理的毛细管收缩，随后对内部空隙进行了精确剪裁。这种结构类似于植物细胞的稳定结构，对不规则Si微粒的体积变化具有耐受性，可使电极的完整性保持在1000次以上，库仑效率达到99.5%以上。这种设计能够使用致密和 3mAh cm^-2的微颗粒硅阳极，结合LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂阴极，在囊状全电池水平实现了1048 Wh L^-1的超高体积能量密度。相关研究以“1000 Wh L^-1 lithium-ion batteries enabled by crosslink-shrunk tough carbon encapsulated silicon microparticle anodes”为题目，发表在National Science Review上。DOI: 10.1093/nsr/nwab012/6117460

图2 高度耐缺陷的微细硅阳极3C架构设计示意图

Research：卤化物均质化用于高性能蓝色钙钛矿致发光

金属卤化钙钛矿发光二极管(LED)近年来取得了很大的进展。然而，明亮和光谱稳定的蓝色钙钛矿LED仍然是一个重大的挑战。三维混合卤化物钙钛矿具有实现高亮度电致发光的潜力，但由于卤化物相分离，它们的发射光谱不稳定。在这里，吉林大学Lijun Zhang教授联合南京工业大学Nana Wang、Wei Huang、Jianpu Wang教授等人揭示了卤化物在钙钛矿沉积膜中的不均匀分布，这可以追溯到卤化物在前体中的不均匀混合。通过简单地引入阳离子表面活性剂来改善前驱体溶液中卤化物的均匀性，研究可以克服相偏析的问题，获得光谱稳定的单相蓝晶钙钛矿。研究展示了具有高亮度的高效蓝色钙钛矿LED，表明钙钛矿在LED应用中的真正前景。相关研究以“Halide Homogenization for High-Performance Blue Perovskite Electroluminescence”为题目，发表在Research上。DOI: 10.34133/2020/9017871

图3 不添加或添加Tween-TPPB添加剂的钙钛矿LED的表征

Research：电沉积Pt修饰杂化Ni(OH)₂/CeO₂用于优越的双功能水分解电催化剂

易合成高活性、稳定的双功能电催化剂来催化水分解是一项很有吸引力但又具有挑战性的研究。在此，南开大学的Zhenhua Yan、Fangyi Cheng教授报道了电沉积Pt修饰的Ni(OH)₂/CeO₂ (PNC)作为一种高效和健壮的双功能电催化剂。与Pt/C和RuO₂相比，石墨负载的PNC催化剂具有优越的析氢反应(HER)和析氧反应(OER)活性。对于整体的电解水，PNC只需要1.45 V的电池电压在10mA cm⁻²和维持超过85 h在1000mA cm⁻²。其优异的HER/OER性能归因于PNC的超亲水性和多重效应，其中Ni(OH)₂和CeO₂加速HER对Pt的作用是促进水的离解和强的电子相互作用，而吸电子的Ce离子则促进了高价价Ni过活性物质的产生。这些结果表明PNC在电解水制氢中具有广阔的应用前景。相关研究以“Electrodeposition of Pt-Decorated Ni(OH)₂/CeO₂ Hybrid as Superior Bifunctional Electrocatalyst for Water Splitting”为题目，发表在Research上。DOI: 10.34133/2020/9068270

图4 PNC的合成与表征

Nano-Micro Lett.：自驱动柔性静电纺丝聚乙烯醇/MXene基纳米纤维湿度传感器

二维材料在传感器和柔性电子器件中有着广泛的应用前景。在本工作中，基于聚乙烯醇/Ti₃C₂T_x (PVA/MXene)纳米纤维薄膜和单层二硒化钼MoSe₂压电纳米发电机(PENG) 被中国石油大学(华东) Dongzhi Zhang、Liandong Yu教授联合清华大学Peng Li教授首次报道。采用常压化学气相沉积技术制备了单层的MoSe₂基PENG，其峰值输出功率为35 mV，功率密度为42mW m⁻²。集成在PET衬底上的柔性PENG可以收集人体不同部位产生的能量，在可穿戴设备上显示出巨大的应用前景。在单层MoSe₂ PENG的驱动下，静电纺丝PVA/MXene纳米纤维与柔性PET衬底的湿度传感器表现出了高响应，快速响应/恢复时间为0.9/6.3 s，低滞后1.8%，极好的重复性。该自供电柔性湿度传感器具有检测人体皮肤湿度和环境湿度的能力。本研究为探索与PENG集成的高性能自供电柔性电子器件湿度传感器提供了途径。相关研究以“Electrospinning of Flexible Poly(vinyl alcohol)/MXene Nanofiber‑Based Humidity Sensor Self‑Powered by Monolayer Molybdenum Diselenide Piezoelectric Nanogenerator”为题目，发表在Nano-Micro Lett.上。DOI: 10.1007/s40820-020-00580-5

图5 MoSe₂ PENG和 PVA / MXene湿度传感器原理图

Nano-Micro Lett.：具有增强荧光和光敏化的金纳米星-AIE治疗纳米点实现有效的图像引导光动力治疗

具有单态产氧(SOG)能力和聚集态明亮荧光的双功能聚集诱导光敏剂(AIE-PSs)在图像引导光动力治疗(PDT)中受到广泛关注。然而，通过分子设计一个高SOG和强荧光的AIE-PS 仍然具有挑战性。在这项工作中，英国纽卡斯尔大学Yen Nee Tan教授联合新加坡国立大学Bin Liu教授等人报道了一种新的由金纳米星(AuNS)和具有增强荧光和光敏化作用的AIE-PS点组成的纳米杂化体用于治疗。利用5个不同的具有明显局域表面等离子体(LSPR)峰的AuNS，对AuNs消光和AIE-PS点(665 nm)荧光发射的光谱重叠进行了仔细的选择。结果表明，所有的AuNSs都能增强AIE-PS 点产生的¹O₂，其中LSPR峰在585 nm处的AuNS具有最高的¹O₂增强因子，荧光亮度增加15倍。将Au585@AIE-PS纳米点应用于海拉癌细胞的同步荧光成像和光动力消融，增强体外PDT效率。本研究为金属增强的AIE-PS纳米混合系统提供了更好的理解，为先进的图像引导PDT技术开辟了新途径，大大提高了PDT的疗效。相关研究以“Gold Nanostars‑AIE Theranostic Nanodots with Enhanced Fluorescence and Photosensitization Towards Effective Image‑Guided Photodynamic Therapy”为题目，发表在Nano-Micro Lett.上。DOI: 10.1007/s40820-020-00583-2

图6 金纳米星-AIE-PS点组成的纳米杂化体

InfoMat：IVA and VA Xenes的热电效应及其器件

新兴Xenes，主要是IVA族和VA族二维元素(2D)材料，石墨烯和过渡金属二卤代烷之间有小而可调的带隙，具有多种电性能。尽管其微电子或光电性能的研究得到了广泛的探索，但对于其具有独特优势的热电性能的研究还很缺乏。东南大学 Li Tao教授、德克萨斯大学奥斯丁Deji Akinwande教授等人综述了近年来国内外在IVA和VA族 Xenes热电效应及其器件方面的实验和理论进展。垂直位移，原子阵列会导致奇异和可调的电或热传输行为，与大块热电材料中通常使用的化学掺杂策略不同，2D Xenes可以通过物理手段进行调谐，例如原子层控制和量子限制效应。一种精确兼容的二维热电效应及器件研究平台可通过微/纳米制备二维Xene晶体管和热性能测量技术的结合实现，本文还综述了Xenes及其化合物(Bi₂Te₃、Bi₂Se₃等)在热电方面的潜在应用，如精确的可拉伸温度传感器、快速太赫兹光电探测器等。相关研究以“Thermoelectric effect and devices on IVA and VA Xenes”为题目，发表在InfoMat上。DOI: 10.1002/inf2.12169

图7 IVA和VA Xenes的应用领域概述

InfoMat：晶圆尺度范德华异质结

晶圆尺度范德华异质结(vdWHs)由于其材料可得性和堆垛几何形状的丰富多样性、器件结构和性能的精确可控性以及前所未有的实际应用潜力，在二维材料领域引起了广泛关注。华中科技大学Tianyou Zhai教授综述了近年来国内外在晶圆级vdWHs及其光电应用方面的研究进展。首先从机械组装堆叠、连续沉积、同步演化和种子生长四个关键方面阐述了随晶圆大小而形成的vdWHs的制备策略。讨论了每种策略的基本原理、潜在机制、优缺点。然后，探讨了基于vdWHs的大面积器件在电子、光电和柔性器件领域的应用，揭示其在实际应用中的广阔潜力。最后，展示他们面临的挑战，并提供一些可行的解决方案，晶圆尺度异质结构的合成和器件制造。相关研究以“Wafer-scale vertical van der Waals heterostructures”为题目，发表在InfoMat上。DOI: 10.1002/inf2.12164

图8 机械装配堆叠原理图及相应晶圆尺度vdWHs

本文由Junas供稿。

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