1. Science Advances: 氮簇掺杂的石墨烯薄膜具有毫米级单晶域和高电导率
虽然石墨烯丰富的电学和光学特性使其有望在各种应用中作为关键材料使用，但获得对掺杂水平的精确控制且不降低载流子迁移率和石墨烯稳定性的低成本可扩展技术尚未建立。北京大学刘忠范、彭海琳、Feng Ding和H. Q. Xu团队成功地合成了面内石墨氮簇掺杂石墨烯（Nc-G），其具有毫米级尺寸的单晶域，依靠氧辅助CVD生长策略，使用乙腈（ACN）作为氮源和碳源，通过掺入氮封端的碳簇以抑制载流子散射和通过氧蚀刻消除所有有缺陷的吡啶氮中心，并抑制成核密度，实现具有高n掺杂水平的极大载流子迁移率。该Nc-G与混合吡啶氮和石墨氮共存的常见氮掺杂石墨烯样品形成了鲜明对比。Nc-G中的每个掺杂中心含有三至六个或甚至更多的三角形平面内的石墨氮掺杂剂，由于掺杂剂的独特空间排列，Nc-G单晶获得了13000 cm2 V-1s-1的超高载流子迁移率，大大降低的薄层电阻，并且出现了新的量子现象。![]()
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LiLin, Jiayu Li, Qinghong Yuan, Qiucheng Li, Jincan Zhang, Luzhao Sun, DingranRui, Zhaolong Chen, Kaicheng Jia, Mingzhan Wang, Yanfeng Zhang, Mark H.Rummeli, Ning Kang, H. Q. Xu, Feng Ding, Hailin Peng, Zhongfan Liu, Nitrogencluster doping for high-mobility/conductivity graphene films withmillimeter-sized domains, Science Advances, 2019.DOI:10.1126/sciadv.aaw8337https://advances.sciencemag.org/content/5/8/eaaw8337?rss=12. Science Advances: 通过印刷流体调节共轭聚合物的构象，组装和电荷传输性质
共轭聚合物的光学和电子特性高度依赖于聚合物构象和多尺度形态，因为电荷传输依赖于沿聚合物主链（链内）和链（链间）的π电子离域。其中，平面化的骨架可以延长有效的π-共轭长度并增强链内电荷离域，这对于实现无障碍和高电荷载流子迁移率是必不可少的。分子设计已被广泛地应用于调整骨架扭转和电子结构。流体流动仍然是一种很少探索用于调节共轭聚合物的构象和薄膜形态的方法，尽管它们在所有溶液加工技术中无处不在。伊利诺伊大学Kyung Sun Park和 Justin J. Kwok团队报道了一个意外的发现，即印刷流体能够使共轭聚合物平面化，从而改变液晶介导的组装路径，从而在很大程度上调节它们的电子特性。扭曲-平面分子构象变化伴随着从手性、Z字形孪晶域到非手性，高度排列的薄膜形态发生显著的形态转变，得到的更高共轭长度和主链排列导致显著增强的场效应迁移率和电荷传输各向异性，因此电荷载流子迁移率增加四倍。此外，研究者进一步阐明，这种剧烈的形态转变起源于在骨架平面化时去除了液晶相的扭曲键。通过这个例子表明，流体导向装配，一种在增材制造中普遍存在的现象，能够在分子尺度为调节功能材料的结构和性质提供机会。![]()
KyungSun Park, Justin J. Kwok, Rishat Dilmurat, Ge Qu, Prapti Kafle, Xuyi Luo,Seok-Heon Jung, Yoann Olivier, Jin-Kyun Lee, Jianguo Mei, David Beljonne, YingDiao, Tuning conformation, assembly, and charge transport properties ofconjugated polymers by printing flow, Science Advances, 2019.DOI:10.1126/sciadv.aaw7757https://advances.sciencemag.org/content/5/8/eaaw7757?rss=13. Science Advances: 高稳定性！基于DJ结构的钙钛矿LED
有机-无机杂化卤化物钙钛矿正在成为下一代发光二极管（LED）的有希望的材料。然而，这些材料的稳定性差是挑战其应用的主要障碍。上海科技大学宁志军和刘伟民团队进行了第一性原理计算，揭示了使用1,4-双（氨基甲基）苯分子作为桥连配体的Dion-Jacobson（DJ）结构的分子解离能比典型的基于苯乙基铵配体的Ruddlesden-Popper（RP）结构高了两倍。因此，基于DJ结构的LED显示出超过100小时的半衰期，与基于RP结构的准二维钙钛矿的LED相比，延长了两个数量级。在操作中对膜组合物的原位跟踪表明，在电场下连续工作后DJ结构保持良好。![]()
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Highlystable hybrid perovskite light-emitting diodes based on Dion-Jacobsonstructure, Science AdvancesDOI:10.1126/sciadv.aaw8072.https://advances.sciencemag.org/content/5/8/eaaw80724. Chem. Rev.: 光驱动水分解的颗粒光催化剂
太阳能驱动的水分解提供了一种领先的方法来储存丰富但间歇性的太阳能，并生产氢气作为清洁和可持续的能源载体。光催化水分解的直接途径是应用自支撑颗粒光催化剂，因为基于粉末的系统可以使其自身制造大规模的功能面板，同时保持光催化剂的固有活性。光催化剂颗粒上的光催化涉及三个连续步骤：（a）以比光催化剂的带隙更高的能量吸收光子，导致颗粒中的电子-空穴对的激发;（b）这些光激发载流子的电荷分离和迁移;（c）基于这些载体的表面化学反应。然而，迄今为止所有通过基于粉末的太阳能水分解系统产生氢的尝试都不能达到实际应用所需的效率值。近日，日本东京大学的Domen研究团队（Qian Wang, Kazunari Domen）专注每个步骤所面临的挑战，并总结了材料的设计策略，以克服光催化水分解的障碍和限制。该篇综述表明，可以利用光合作用的基本原理以及化学和材料科学的工具来设计和制备用于整体水分解的光催化剂。![]()
QianWang, Kazunari Domen*. Particulate Photocatalysts for Light-Driven WaterSplitting: Mechanisms, Challenges, and Design Strategies. Chem. Rev. 2019DOI:10.1021/acs.chemrev.9b00201http://feedproxy.google.com/~r/acs/chreay/~3/6tn59oXSz78/acs.chemrev.9b002015. Nano Lett.：纳米神经免疫阻断剂胶囊可增强对坏死性感染的先天免疫反应
感觉神经元在化脓性链球菌感染过程中对中性粒细胞有较强的抑制作用，并且与坏死性感染的发病机制有关。武汉大学张玉峰教授团队设计了一种新型纳米神经免疫阻断剂胶囊，将其用于抑制神经元的活化和改善坏死性感染时中性粒细胞的免疫反应。这些纳米神经免疫阻断剂可以中和链球菌溶血素S，抑制神经元的疼痛传导和降钙素基因相关肽的释放，并可将中性粒细胞“募集”到感染部位，因此对坏死性感染具有较强的治疗作用。此外，该纳米神经免疫阻滞剂也可以通过在近红外光照下产生的光热效应实现有效的炎症调节和抗菌作用。体内实验表明，该纳米神经免疫阻断剂在化脓性链球菌诱导的坏死性筋膜炎小鼠模型上具有非常显著的治疗效果。![]()
QinZhao, Yufeng Zhang. et al. Near-Infrared Light-Sensitive Nano Neuro-ImmuneBlocker Capsule Relieves Pain and Enhances the Innate Immune Response forNecrotizing Infection. Nano Letters. 2019DOI:10.1021/acs.nanolett.9b01459https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b014596. Adv. Sci.：模拟血脑屏障功能障碍的三维体外阿尔茨海默病模型
血液中的有害物质会因血脑屏障(BBB)的存在而被阻止进入健康的大脑，而BBB的功能受损也与多种神经系统疾病有关。已有研究表明在阿尔茨海默病(AD)中，血脑屏障的破坏会早于认知能力下降和脑部病状而出现。为了研究脑血管系统在AD中的作用，麻省理工学院Roger D. Kamm团队和哈佛医学院Rudolph E. Tanzi团队合作建立了模拟人体生理环境的3D人类神经细胞微流体模型，它具有BBB样表型的大脑内皮单层细胞。该模型可以模拟在AD患者中观察到的BBB发生的一些关键障碍：BBB通透性增加；钙粘素-1, 钙粘素-5和VE-钙粘素的表达减少；基质金属蛋白酶-2和活性氧的表达增加以及β-淀粉样蛋白 (Aβ)肽在血管内皮的沉积等。因此这一工作也为研究血脑屏障功能以及筛选可通过BBB进入神经组织的药物提供了一个有效的新平台。![]()
YoojinShin, Roger D. Kamm, Rudolph E. Tanzi. et al. Blood–Brain Barrier Dysfunction ina 3D In Vitro Model of Alzheimer’s Disease. Advanced Science.2019DOI:10.1002/advs.201900962https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.2019009627. Materials Horizons：全溶液高效长寿命倒置QLED！
全溶液倒置量子点发光二极管（QLED）是照明和显示应用的有希望的候选者。虽然倒置器件的外部量子效率与正置器件的外部量子效率相当，但在倒置器件中实现高效率和长寿命仍然具有挑战性。近日，上海交通大学李万万联合上海大学张建华、杨绪勇报道了一种全溶液高效长寿命倒置绿色QLED，电流效率高达96.42 cd A-1，相对应的外部量子效率为25.04％，初始亮度100 cd m-2的T50为4943.6 h。该外部量子效率超过了目前报道的文献数值，且寿命比先前报道的全溶液倒置QLED的寿命提升了19倍。这种优异的性能归功于精确控制的CdSeZnS / ZnS / ZnS量子点的双ZnS壳，可有效抑制俄歇复合和福斯特共振能量转移，以及降低高驱动电流下的效率滚降。这项研究表明量子点的壳结构工程可以提供一种有效的方法来提升倒置QLEDs的性能，以满足实际显示和照明应用的要求。![]()
Yang, Z. Wu, Q. Yang, X. Zhang,J. Li, W. et al. WAll-solution processed inverted green quantum dotlight-emitting diodes with concurrent high efficiency and longlifetime. Materials Horizons 2019.https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/mh/c9mh01053j8. AFM: Mn（II）掺水相稳定的二维有机 - 无机卤化物钙钛矿
水分脆弱且水不稳定的有机 - 无机卤化物钙钛矿（OI-HP）为合成用于光电器件的高效水稳性发光材料带来了巨大挑战。近日，蔚山国立科学技术研究所Kwang S. Kim研究团队通过Mn掺杂合成量子限制的2D钙钛矿的简单酸溶液辅助方法，提高了钙钛矿的水稳定性。橙色发光Mn2 +掺杂的OI-HP中主体和掺杂离子之间的有效能量转移导致最有效的整合发光，光致发光量子产率超过45％。 Pb2 +的Mn2 +取代和低介电常数分子（如苯乙胺，苄胺和丁胺）的钝化增强了水的电阻率，从而提高了水的稳定性。这种水稳定的2D Mn掺杂钙钛矿的双重发射过程将有助于开发高效的2D水稳定钙钛矿用于实际应用。![]()
Ba, Q. Kim, K. S et al. Dual Emission of Water-Stable2D Organic–Inorganic Halide Perovskites withMn(II) Dopant. AFM 2019.DOI: 10.1002/adfm.201904768https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201904768
为加强科研合作，纳米人为海内外科研人员专门开通了不限领域的交叉学科科研合作微信群，仅限教职人员或博士后加入，学生勿扰。加群方式：添加编辑微信 18965840059 ，备注：姓名-单位-职称（无备注请恕不通过，大牛可只报姓名），由编辑审核后邀请入群。高层次人才单独建群，已有近百人。
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