來(lái)源：材料人網(wǎng)

 

1、Advanced Energy Materials綜述：用于電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的三維碳納米纖維結(jié)構(gòu)

 

 

圖1 CNF水凝膠和氣凝膠的宏量制備

 

高性能電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的發(fā)展對(duì)于解決能源危機(jī)和環(huán)境污染至關(guān)重要。因此，下一代電極材料的設(shè)計(jì)和制備越來(lái)越受到重視。最近的進(jìn)展已經(jīng)證明，三維（3D）碳納米材料由于其獨(dú)特的互連結(jié)構(gòu)而成為電化學(xué)儲(chǔ)能裝置電極有競(jìng)爭(zhēng)力的候選者。近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書(shū)宏教授（通訊作者）等人總結(jié)了基于3D碳納米纖維（CNF）材料的可擴(kuò)展制造及其電化學(xué)能量存儲(chǔ)裝置應(yīng)用的最新進(jìn)展。介紹了關(guān)于包括超級(jí)電容器，鋰離子電池（LIBs），鈉離子電池（SIBs）在內(nèi)的各種應(yīng)用，突出了一些代表性的3D CNF架構(gòu)，例如CNF凝膠，3D CNF膜，3D CNF陣列及其納米復(fù)合材料，鋰-硫（Li-S），鋰-硒（Li-Se）和金屬-O2電池，以及其他新的電池系統(tǒng)。最后，概述了3D CNF架構(gòu)的可擴(kuò)展制造中面臨的挑戰(zhàn)，并給出了對(duì)未來(lái)研究的展望。

 

2、Advanced Energy Materials綜述：金屬鹵化物鈣鈦礦太陽(yáng)能電池材料理論研究的進(jìn)展

 

 

圖2 GGA計(jì)算總和及局部密度

 

鹵化鉛鈣鈦礦最近已經(jīng)成為用于制造低成本和高效率薄膜太陽(yáng)能電池的有希望的吸收劑。鹵化鉛鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的記錄功率轉(zhuǎn)換效率從2009年的3.8％已經(jīng)飛速上升至2016年初的22.1％。這歸功于鹵化鉛鈣鈦礦優(yōu)越獨(dú)特的光伏特性，如在任何其他多晶薄膜太陽(yáng)能電池材料中看不到的極高光吸收系數(shù)和超長(zhǎng)的光生載流子壽命和擴(kuò)散長(zhǎng)度。近日，美國(guó)托萊多大學(xué)鄢炎發(fā)教授、Zewen Xiao（共同通訊）等人的綜述文章論述了已有文獻(xiàn)報(bào)道的鉛鹵化鈣鈣鈦礦材料的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，電子，光學(xué)和缺陷性能的重要理論成果。為了比較，文章還回顧了文獻(xiàn)中報(bào)道的一些無(wú)鉛鈣鈦礦，雙鈣鈦礦和非鈣鈦礦的理論結(jié)果。

 

3、Advanced Materials綜述:光伏和能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的先進(jìn)光子過(guò)程

 

 

圖3 光熱和光化學(xué)機(jī)理示意圖

 

通過(guò)光伏（PV）轉(zhuǎn)換獲取太陽(yáng)能是可再生能源生產(chǎn)中最有前途的技術(shù)。同時(shí)，能源儲(chǔ)存（ES）系統(tǒng)的發(fā)展取得了重大進(jìn)展，這些系統(tǒng)是能源生產(chǎn)，傳輸和使用周期中的重要組成部分。在商業(yè)應(yīng)用方面，提高PV和ES系統(tǒng)的性能和競(jìng)爭(zhēng)力需要采用與大規(guī)模和高通量生產(chǎn)線相兼容的精確但簡(jiǎn)單且成本低廉的制造解決方案。光子過(guò)程通過(guò)光熱，光化學(xué)或光物理途徑實(shí)現(xiàn)了低成本高效益，高精度和可選擇性。特別地，基于激光的工藝可以獲取許多處理參數(shù)，這些處理參數(shù)可以以非常高的精度進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的處理路線。近日，克里特大學(xué)Emmanuel Stratakis（通訊作者）等人強(qiáng)調(diào)了先進(jìn)的光驅(qū)方法，用于與PV和ES系統(tǒng)相關(guān)的材料和組件的制造以及合成。除了最近取得的成就外，還介紹了現(xiàn)有的局限性，并展望未來(lái)的可能性和新興前景。

 

4、Nature Communications綜述：原位透射電鏡透析可充電離子電池材料及挑戰(zhàn)

 

 

圖4 通過(guò)原位TEM研究電池材料和各種電池的挑戰(zhàn)

 

在復(fù)雜的電化學(xué)環(huán)境下對(duì)材料行為的深入了解對(duì)于下一代可充電離子電池先進(jìn)材料的開(kāi)發(fā)至關(guān)重要。在各種原位表征技術(shù)到來(lái)之前，工作電池中的動(dòng)態(tài)條件尚未被深入探索。電化學(xué)反應(yīng)中原位透射電子顯微鏡是準(zhǔn)確了解關(guān)于材料在電化學(xué)環(huán)境中行為最重要的突破之一。近日，阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Jun Lu和伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校 Reza Shahbazian-Yassar（共同通訊）總結(jié)了通過(guò)原位透射電子顯微鏡實(shí)現(xiàn)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，并特別強(qiáng)調(diào)了該技術(shù)適用于解決可再充電離子電池電極，電解質(zhì)及其界面中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。在包括鋰-氧，鋰-硫和鈉離子電池在內(nèi)的新型電化學(xué)系統(tǒng)領(lǐng)域中原位透射電子顯微鏡的應(yīng)用正在迅速增加。此外，基于鋰離子電化學(xué)和鈉離子電化學(xué)的系統(tǒng)比較也在其熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)差異方面給出。本文為可再充電離子電池中的原位透射電子顯微鏡的未來(lái)方向提供了新的視角。

 

5、Chemical Reviews綜述：生物界面結(jié)構(gòu)對(duì)生物基納米材料的性質(zhì)和應(yīng)用的影響

 

 

圖5 M13絲狀噬菌體衣殼的結(jié)構(gòu)

 

肽序列可以識(shí)別和結(jié)合不同的納米材料表面，從而篩選和鑒定能與多種金屬，金屬氧化物，礦物和聚合物底物結(jié)合的數(shù)百種肽。這些生物分子能夠以相對(duì)高的親和力結(jié)合材料，導(dǎo)致在生物和非生物成分之間產(chǎn)生復(fù)雜的生物界面。盡管材料結(jié)合序列的數(shù)量很大，但是目前的研究?jī)H針對(duì)相對(duì)少量的序列。此外，在材料吸附狀態(tài)下確定這些肽的分子水平結(jié)構(gòu)目前是非常具有挑戰(zhàn)性的。近日，迪肯大學(xué)Tiffany R. Walsh和邁阿密大學(xué)Marc R. Knecht（共同通訊）等人提供了肽序列應(yīng)用的全面概述，并說(shuō)明了通過(guò)闡明生物界面結(jié)構(gòu)/性質(zhì)關(guān)系，可以更廣泛地?cái)U(kuò)展這種肽介導(dǎo)的納米材料生長(zhǎng)，組織和活化方法的多功能性。并闡述了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的未來(lái)方向和面臨的巨大挑戰(zhàn)。

 

6、Chemical Society Reviews綜述：用于基于介孔二氧化硅納米顆粒藥物遞送系統(tǒng)的“守門員”

 

 

圖6 “阻止”和“開(kāi)放”狀態(tài)的示意圖

 

常規(guī)的癌癥化療通常與毒性問(wèn)題有關(guān)。因?yàn)樾碌乃幬镞f送系統(tǒng)（DDS）選擇性地靶向受影響的細(xì)胞，同時(shí)保護(hù)正常組織，因此，其被開(kāi)發(fā)為替代品。其中，基于無(wú)創(chuàng)和生物相容性介孔二氧化硅納米顆粒（MSN）的DDS發(fā)展迅速。特別是在限制MSN毛孔入口的受控網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)特定藥物釋放和在輸送過(guò)程中避免過(guò)早泄漏時(shí)起著突出和至關(guān)重要的作用，而完美的“守門員”只能在特定的內(nèi)部或外部刺激下被去除，例如pH，氧化還原電勢(shì)，溫度，生物分子，光，磁場(chǎng)和超聲，或這些刺激的組合，其對(duì)于精確的治療處理和在人體中的潛在應(yīng)用是重要的。近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)孫世國(guó)、大連理工大學(xué)劉鳳玉（共同通訊）等人重點(diǎn)突出論述了各種可控MSN“守門員”的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)“零早泄漏”藥物遞送的最新進(jìn)展。不同的“守門員”根據(jù)其類型和特點(diǎn)分為以下幾種：（1）聚合物; （2）無(wú)機(jī)納米材料; （3）主客體聚合和（4）生物大分子。本文將為對(duì)納米材料制造，靶向藥物遞送和刺激反應(yīng)性藥物釋放等有興趣的研究人員提供廣泛的機(jī)會(huì)。

 

7、Chemical Society Reviews綜述：染料敏化太陽(yáng)能電池中的對(duì)電極

 

 

圖7 可持續(xù)發(fā)展方案

 

染料敏化太陽(yáng)能電池（DSSCs）被視為下一代光伏技術(shù)的前瞻性太陽(yáng)能電池，并已成為光伏領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。對(duì)電極作為DSSCs的關(guān)鍵部件，從外部電路收集電子，并催化電解質(zhì)中的氧化還原反應(yīng)，對(duì)光伏性能，器件的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和成本具有重要的影響。近日，華僑大學(xué)吳季懷（通訊作者）等人介紹了太陽(yáng)能電池，染料敏化太陽(yáng)能電池，以及對(duì)電極的結(jié)構(gòu)，原理，制備和表征。討論了基于透明度和柔性的對(duì)電極，金屬和合金，碳材料，導(dǎo)電聚合物，過(guò)渡金屬化合物和雜化物。并介紹了各種對(duì)電極的特點(diǎn)和性能，優(yōu)缺點(diǎn)，制備，表征，機(jī)理以及發(fā)展歷史。

 

8、Accounts of Chemical Research綜述：硼酸鹽親和材料的合成和應(yīng)用：從類別選擇性到生物模擬特異性

 

 

圖8 硼酸和含順式二醇化合物之間的相互作用

 

由于生物系統(tǒng)和樣品的復(fù)雜性，某些生物分子的特異性捕獲和靶向在許多生物研究和應(yīng)用中至關(guān)重要。含有順式二醇的生物分子，包括糖蛋白，糖類，核苷，核苷酸等重要化合物的大家族在生物系統(tǒng)中起到了重要作用。由于硼酸可以與順式二醇可逆地結(jié)合，因此，近年來(lái)硼酸鹽親和性材料（BAMs）越來(lái)越受到關(guān)注。然而，BAMs的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用往往受到三個(gè)瓶頸問(wèn)題的嚴(yán)重阻礙，包括非相容性結(jié)合pH，弱親和力和在選擇性上的操縱難度。因此，解決這些問(wèn)題和了解影響結(jié)合特性的因素具有重要意義。近日，南京大學(xué)劉震（通訊作者）等人總結(jié)了BAM的關(guān)鍵因素，以及印記和非印記BAMs之間的聯(lián)系。希望為BAMs的配體和支持材料的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)提供基本理論，這可以促進(jìn)BAM的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。此外，文章還簡(jiǎn)要介紹了未來(lái)發(fā)展的挑戰(zhàn)和方向。

 

9、Accounts of Chemical Research綜述：利用大分子和納米化生物反應(yīng)性MRI探針成功實(shí)現(xiàn)功能成像

 

 

圖9 在SCAs設(shè)計(jì)中使用的主要機(jī)制

 

分子成像，特別是磁共振成像（MRI）中對(duì)生物響應(yīng)或智能造影劑（SCAs）的需求正在逐漸增加，因?yàn)樗鼈冊(cè)试S以動(dòng)態(tài)方式監(jiān)測(cè)分子和細(xì)胞水平上的基本生物學(xué)過(guò)程。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種機(jī)械方法和不同類型的SCAs，以便使用各種成像策略和方法來(lái)達(dá)到預(yù)期的可視化。迄今為止，最常用的探針是分別改變質(zhì)子頻率的縱向或橫向松弛的順磁性分子，或所謂的T1和T2探針。近日，馬克斯普朗克生物控制論研究所Goran Angelovski（通訊作者）等人總結(jié)了該領(lǐng)域的最新進(jìn)展，特別是專注于適合實(shí)際和體內(nèi)利用的探針。此外，文章還討論了旨在開(kāi)發(fā)適用于實(shí)際MRI應(yīng)用的大分子納米SCAs的方法。這個(gè)激動(dòng)人心領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展得到了肯定，預(yù)期在不久的將來(lái)，探針制備及其在功能分子成像中的應(yīng)用會(huì)取得顯著的成果。