李玉良、张跃、崔屹、陆俊、李先锋等成果速递20200207
1. Nature Nano.：波导集成型范德华异质结光电探测器，在通讯频段下高速高响应性工作
由于具有独特的材料性质和强烈的物质-光相互作用，过渡金属硫族化合物（TMDCs）被广泛用于构建新型光电器件。其中，响应大且速度快的光电探测器具有广阔的应用领域，例如在标准通讯波段运行的高速率传输互连线。然而，TMDCs的本征载流子迁移率较小，成为发展高速传输装置的瓶颈。有鉴于此，苏黎世联邦理工学院Lukas Novotny、Juerg Leuthold
、Ping Ma等人提出了一种在硅光子平台上集成的基于垂直范德华异质结的高性能光电探测器。
垂直的MoTe2-石墨烯异质结构使得TMDCs中的载流子渡越路径最短，并在中等偏压下（–3V）实现了高达24 GHz的带宽纪录值。通过施加更高偏压或采用更薄的MoTe2片，带宽能进一步增加到50 GHz。同时，该器件在1300 nm波长的入射光下实现了高达0.2AW–1的外响应值。该研究阐明了高性能光电探测器的性能权衡与设计方针。作者认为，将二维异质结与波导纳米光子器件结合是实现高性能光电器件（例如，光电探测器，发光器件，电光调制器）的有效平台。
Flöry,N., Ma, P., Salamin, Y. et al. Waveguide-integrated van der Waalsheterostructure photodetector at telecom wavelengths with high speed and highresponsivity. Nat. Nanotechnol. 15, 118–124 (2020).
DOI:10.1038/s41565-019-0602-z
https://www.nature.com/articles/s41565-019-0602-z
2. Sci. Adv.：通过应用纳米分散离聚物提高聚合物电解质燃料电池的使用寿命
聚合物电解质燃料电池（PEFCs）的电化学性能在很大程度上受到其关键成分的影响，例如聚合物电解质膜、催化剂和全氟磺酸（PFSA）离聚物等。PEFCs中的氧化还原反应主要发生在称为三相界面（TPB）的电极界面上，在该界面上，反应气体（例如分别在阳极和阴极处的H2和O2）、导电碳材料上的铂（Pt）催化剂颗粒和离聚物彼此接触。迄今为止，迄今为止，催化剂在燃料电池中的研究主要集中在其活性和耐久性方面，基于不同的合成方法和几十年来的计算结果，与传统的铂基催化剂相比，已经取得了一定的进展。在PEFCs中，来自阳极的质子通过离聚物膜转移到阴极。将离子注入电极中，可以扩展质子通道，提高质子传递效率。
为了获得良好的电化学性能，粘结剂必须均匀地分散在电极中，并与其他催化剂组分和膜保持稳定的界面。然而，传统的粘结剂材料不具有良好的分散性能。在此，韩国首尔基础科学研究所Yung-Eun Sung引入了一种基于超临界流体的简便方法在乙醇水溶液中制备粘结剂材料的均匀纳米分散体。制备的粘结剂具有良好的分散性、结晶度和质子导电性。结果，将粘结剂材料应用于PEFC阴极电极上，获得了良好的性能和耐久性。
Chi-YeongAhn, Juhee Ahn, Sun Young Kang, Ok-Hee Kim, Dong Woog Lee, Ji Hyun Lee, Jae GooShim, Chang Hyun Lee, Yong-Hun Cho, Yung-Eun Sung. Enhancement of service lifeof polymer electrolyte fuel cells through application of nanodispersedionomer. Sci. Adv. 2020, 6 (5),eaaw0870.
DOI:10.1126/sciadv.aaw0870
https://advances.sciencemag.org/content/6/5/eaaw0870
3. Chem. Rev.: 电解质的新概念
在过去的几十年里，锂离子电池（LIB）由于对我们生活的广泛而深入的影响，已经成为科技史上最重要的进步之一。锂离子电池在所有电动汽车、消费电子产品和电网中的广泛应用依赖于其可精确调控的电化学动力学、电解质相互作用以及多样的正负极化学体系。随着消费者对电池性能要求的不断提高，对这些锂离子电池组分之间已建立的平衡的要求也越来越严格。近年来，即便最先进的电解质体系也已经无法维持预期的技术发展路线。
在这种差距的推动下，研究人员开始探索更多的非常规电解质体系。从solvent-in-salt超浓电解质到固态电解质，新型电解质体系的研究领域已发展到前所未有的水平。在这篇综述中，美国陆军研究实验室的许康与阿贡国家实验室的陆俊等对近年来非传统新型电解质体系的发展进行了概括总结。文章避免讨论当前广泛使用的常规液态电解质，而是对新概念电解质体系的基本原理、优缺点、应用领域以及未来的发展方向进行了探讨。
MatthewLi, Jun Lu, Kang Xu et al, New Concepts in Electrolytes, Chem. Rev., 2020
DOI：10.1021/acs.chemrev.9b00531
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.9b00531
4. Angew：BN纳米片用作长寿命Zn基液流电池的温度调节剂
维持体系的温度恒定这种现象在自然界中十分普遍，这是因为恒定的温度可以使得体系的寿命显著延长。类似的原理同样适用于锌基电池：这是因为锌基电池中电极表面不均匀的温度分布会造成严重的枝晶生长和集聚从而影响锌基电池的工作寿命。
近日，中科院大连化物所的李先锋与袁治章等将具有一定机械强度的BN纳米片作为温度调节剂引入到多孔基底中调控金属锌的沉积行为并进一步实现长寿命的锌基液流电池。实验结果表明BN纳米片能够将金属锌的沉积形貌从针状的枝晶转变为薯条状，因此电池能够在80mA/cm2的电流密度下稳定循环500周。更为重要的是，BN纳米片的引入使得锌基液流电池能够在200mA/cm2的电流密度下实现高达80%的能量效率，这超过了之前文献中报道过的所有效率。
JingHu, Meng Yue, Zhizhang Yuan, Xianfeng Li et al, Boron Nitride NanosheetsComposite Membrane Enabled a Longlife Zinc-based Flow Battery, AngewandteChemie International Edtion, 2020
DOI：10.1002/anie.201914819
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201914819
5. AM: 17.3％！氯官能化的石墨炔助力二元有机太阳能电池
有机太阳能电池（OSC）中混合膜的形貌调整是提高器件效率的关键方法。将固态添加剂作为实现形貌调整是一种简单而新的方法。但是，相关报道很少能够满足这种期望。近日，华盛顿大学Ke Gao、中国科学院 TonggangJiu、 李玉良等人首次成功地将氯官能化的石墨炔（GCl）用作多功能固体添加剂微调其形貌，并首次提高了器件效率和生产率。
与对照组的15.6％效率相比，基于GCl的器件获得了创纪录的17.3％效率，其中认证效率为17.1％；与此同时，短路电流（Jsc）和填充系数（FF）进一步增加，是目前最先进的二元有机太阳能电池。研究发现，膜吸收的红移，增强的结晶度，显著的相分离，改善的迁移率和降低的电荷重组协同作用是Jsc和FF的增加。此外，由于GCl的非挥发性，因此添加GCl可以大大减少批次间的差异，从而有利于批量生产。所有的这些结果证实了GCl可以有效增强器件的性能，GCl可作为多功能固体添加剂在OSC领域中得到广泛应用。
Gao, K. Jiu, T. Li, Y. et al. Graphdiyne Derivative asMultifunctional Solid Additive in Binary Organic Solar Cells with 17.3%Efficiency and High Reproductivity. AM 2020.
DOI:10.1002/adma.201907604
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201907604
6. AM：采用玻璃质M-Te (M = Ru, Rh, Ir)多孔纳米棒进行高效电化学N2固定的通用策略
电化学转化氮(N2)是增值氨(NH3)的非常理想的途径之一，但由于N2分子的极端惰性，这是一个巨大的挑战，开发一个强大的电催化剂是其途径可执行的先决条件。近日，苏州大学的Xiaoqing Huang等人报道了一类新型的“子弹型”多孔玻璃质纳米棒M-Te( M = Ru, Rh, Ir)作为N2还原反应的催化剂。
优化后的IrTe4 PNRs具有最高的NH3转化率(高达51.1 µgh-1 mg-1cat.)和法拉第效率(15.3%)，以及长达20个连续循环的长期稳定性，是目前报道的最活跃的NRR电催化剂之一。N2程序温度脱附和价带X射线光电子能谱数据均表明，N2的强化学吸附是增强NRR和抑制IrTe4 PNRs析氢反应的关键。通过密度泛函理论计算，最终确定了IrTe4吸附作用中优异的吸附强度来源于富电子Ir与周围高电活性的Te原子的协同作用。在碱性介质中对N2和H2O的最佳吸附保证了连续NRR过程的优越性。本工作为基于玻璃材料的高性能NRR电催化剂的设计开辟了新的途径。
JuanWang, Bolong Huang, Yujin Ji, Mingzi Sun, Tong Wu, Rongguan Yin, Xing Zhu,Youyong Li, Qi Shao, and Xiaoqing Huang. A General Strategy to Glassy M-Te(M = Ru, Rh, Ir) Porous Nanorods for Efficient Electrochemical N2Fixation. Adv.Mater. 2020.
DOI:10.1002/adma.201907112
https://doi.org/10.1002/adma.201907112
7. Angew综述：二维纳米材料用于光热治疗
二维(2D)纳米材料具有超薄的结构、高比表面积和独特的光电特性，是目前研究的新型光热剂。除了单一的光热疗法(PTT)，二维纳米材料在基于PTT的协同治疗中显示出巨大的潜力。
在这篇简短的综述中，北京化工大学刘惠玉等人总结了过去五年来二维纳米材料用于增强光热癌症治疗的研究进展。另外，还介绍了它们独特的光学性质、典型的合成方法和表面改性。重点介绍了它们的PTT和PTT协同化疗、光动力治疗和免疫治疗。指出了二维光热剂面临的主要挑战，并展望了二维光热剂的发展前景，根据二维纳米材料用于光热治疗近年来得到迅速发展来看，在未来二维纳米材料方面会有更多的发现和突破。
ShuangLiu, Xueting Pan, Huiyu Liu, Two‐Dimensional Nanomaterials for Photothermal Therapy, Angew. Chem.Int. Ed., 2020.
https://doi.org/10.1002/anie.201911477
8. EES：用于高性能芯片微型超级电容器的赝电容性氮化钒厚膜电荷存储机制的新见解
二次电池是用于为移动设备供电的常规电化学能量存储系统。不幸的是，这类设备的移动性受到充电时长和电池性能下降的限制。物联网（IoT）是一项革命性的技术，旨在创建互连设备的生态系统，以改善人们的日常生活。自主性和移动性是为IoT微型设备供电的关键参数，并且能够以高充电/放电倍率提供高能量密度的储能系统是下一代IoT网络的基本前提。目前，锂微型电池（MBs）和碳微型超级电容器（MSCs）是为智能和微型化传感器供电的最可行的选择。对于前者， MBs受到低充放电倍率的限制，而后者则受到碳电极低电容的限制。一个具有挑战性但可行的解决方案是构建芯片赝电容微型超级电容器。
在此，里尔大学Christophe Lethien等人基于溅射的双功能氮化钒薄膜作为电极材料和集流体，实现了微型超级电容器的集成制造。通过与生产兼容的微电子沉积方法获得的16 μm厚的氮化钒薄膜的表面电容值和体积电容值分别为1.2 F cm−2和>700 F cm−3，可以与最先进的过渡金属极好氧化物/氮化物材料相媲美，并超过了标准碳电极。为了揭示溅射氮化钒薄膜的电荷存储过程，还研究了溅射氮化钒薄膜在水系电解液中的赝电容行为，以解释溅射氮化钒薄膜的高电容性和改善的循环行为。
KevinRobert, Didier Stiévenard, Dominique Deresmes, Camille Douard,Antonella Iadecola, David Troadec, Pardis Simon, Nicolas Nuns, Maya Marinova,Marielle Huvé, Pascal Roussel, Thierry Brousse,Christophe Lethien. Novel insights into the charge storage mechanism inpseudocapacitive vanadium nitride thick films for high-performance on-chipmicro-supercapacitors. Energy Environ. Sci. 2020.
DOI:10.1039/C9EE03787J
https://doi.org/10.1039/C9EE03787J
9. Nano Letters: 用于安全锂电池的防火、轻质、聚合物-聚合物固态电解质
由于锂离子电池的广泛使用以及其与人体的密切接触，锂离子电池的安全性受到了人们的广泛关注。用固态电解质来取代常规液态电解质不仅能够解决上述安全问题，更有可能实现更高的锂电池能量密度。然而，在诸多广受研究的固态电解质体系中，聚合物电解质以及聚合物-陶瓷复合电解质仍然具有可燃性，这就使得电池的安全隐患并未被完全消除。
在本文中，美国斯坦福大学的崔屹教授团队报道了一种新型的防火轻质的聚合物-聚合物复合固态电解质体系。这种复合聚合物电解质由机械增强剂聚丙烯酰胺（PI）、防火添加剂十溴二苯乙烷（DBDPE）以及PEO/LiTFSI复合电解质基质组成。这种复合聚合物电解质由有机材料构成，其厚度可调控至10-25um,这使得锂电池具有与常规液态电解质电池可媲美的能量密度。电解质中的PI/DBDPE薄膜具有很高的热稳定性、机械强度和不燃性，因此Li//Li对称电池能够稳定循环超过300h而不发生短路。更为重要的是，使用这种聚合物-聚合物固态电解质的软包锂电池在热滥用条件下也能表现出优异的电化学性能。
YiCui, Jiayu Wan, Yi Cui et al, A Fireproof, Lightweight, Polymer–Polymer Solid-StateElectrolyte for Safe Lithium Batteries, Nano Letters, 2020
DOI：10.1021/acs.nanolett.9b04815
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b04815
10. AEM: 果断收藏！C-AFM在钙钛矿材料和太阳能电池中的应用研究
钙钛矿金属卤化物材料得益于其出色的光电性能和低成本的溶液制备工艺，在光电和光伏领域显示出巨大的潜力。然而，钙钛矿材料的电子性能的纳米级不均匀性导致许多困难，例如重组，稳定性和滞后性，所有这些都严重限制了器件性能。导电原子力显微镜（C-AFM）可以在微观尺度上实现真实的空间可视化以及光电特性，因此非常适合探测钙钛矿材料和器件的局部效应。
近日，北京科技大学 ZhuoKang、张跃等人全面回顾了C-AFM的基本原理，可替代操作模式和发展，并讨论了其在钙钛矿太阳能电池（PSC）中电子传输行为，离子迁移和磁滞，铁电极化和面取向研究中的应用。此外，作者对PSCs最新应用的全面理解和总结有助于进一步充分开发这一新兴技术的潜力，从而为钙钛矿材料分析提供新颖有效的方法。
Kang, Z. Zhang, Y. et al. Emerging Conductive Atomic ForceMicroscopy for Metal Halide Perovskite Materials and Solar Cells. AEM 2020.
DOI:10.1002/aenm.201903922
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201903922
11. ACS Nano：包覆亚硝基化前药的纳米颗粒用于增强放射治疗
放疗仍然是目前治疗非小细胞肺癌(NSCLC)等癌症的主要方式之一。为了提高给定的辐射剂量下的治疗效果，人们往往在放疗期间使用放疗增敏剂。吉林大学中日联谊医院马庆杰教授、佐治亚大学谢晋教授和AnilKumar教授合作制备了一种纳米粒子试剂，它可以选择性地使癌细胞对放疗更加敏感。
实验首先对将maytansinoidDM1进行亚硝基化，然后将产生的前药DM1 -NO负载到PLGA-b-PEG纳米颗粒上。DM1的毒性可被纳米颗粒的包封和亚硝基化抑制，并通过EPR作用被递送到肿瘤中。在放疗照射下，肿瘤内的氧化应激水平会升高，导致S-N键发生断裂，进而释放DM1和一氧化氮(NO)。释放的DM1会抑制微管聚合，使得细胞对于辐射更加敏感。而NO也会在辐射下形成高毒性的自由基，进一步抑制肿瘤的生成。体内外实验结果表明，该纳米粒子可通过两种成分的协同作用显著地提高和增强放疗效果。
ShiGao, Weizhong Zhang, Renjie Wang. et al. Nanoparticles EncapsulatingNitrosylated Maytansine To Enhance Radiation Therapy. ACS Nano.2020
DOI:10.1021/acsnano.9b05976
http://pubs.acs.org/doi/doi/10.1021/acsnano.9b05976
