1. Sci. Adv.: 受保護LiAl合金用作鋰金屬負極助力高效可逆氧化還原電化學
使用金屬負極的可充電池無論在科學上還是技術上都備受關注。但是，在金屬性負極表面存在的複雜組分、難以確認的形貌、異質化學結構以及不可預測的界面機理等嚴重限制了其實際應用。在本文中，韓國科技研究所的Won Il Cho和美國康奈爾大學的Archer等人通過對LiAl電極在實際電化學條件下的實驗分析和理論計算結果相結合設計出了負極結構和界面組分已知的合金負極。
他們比較了合金負極的相行為、鋰結合能以及原子遷移的活化能等參數並研究了其對電化學可逆性的影響。為了說明該發現結果的實際應用潛能，他們將受Langmuir-Blodgett MoS2界面保護的LiAl合金負極與面容量為4.1 mAh/cm2的NCM811正極匹配組裝了全電池。該研究結果表明受保護的LiAl合金負極能夠表現出良好的電化學可逆性並在電池充放電過程中支持穩定的鋰遷移。
MunSek Kim, Lynden A. Archer, Won Il Cho et al, Enabling reversible redoxreactions in electrochemical cells using protected LiAl intermetallics aslithium metal anodes, Science Advances, 2019
DOI:10.1126/sciadv.aax5587
https://advances.sciencemag.org/content/5/10/eaax5587?rss=1
2. Sci. Adv.: 硫素錨定策略助力高負載量單原子貴金屬催化劑
由於具有高原子利用率和獨特的性質，當金屬被縮小到亞納米級團簇甚至原子彌散時，通常表現出強大的催化活性和選擇性，然而，在實際的催化應用中，在固體載體上負載高含量的單原子分散金屬催化劑仍然是一個巨大的挑戰。
中國科學技術大學的Hai-Wei Liang團隊使用介孔硫摻雜碳載體實現了高負載量單原子分散貴金屬催化劑，高含硫量和大的表面積使支架賦予了載體高密度的錨定點，通過強的化學間金屬-硫相互作用來固定金屬原子。採用硫素錨定策略，合成了原子分散的Ru、Rh、Pd、Ir和Pt催化劑，其金屬負載量可達10%，製備的Pt催化劑和Ir催化劑的催化活性分別是工業Pt/C催化劑和Ir/C催化劑的30倍和20倍。
Lei Wang, Ming-Xi Chen,Qiang-Qiang Yan, Shi-Long Xu, Sheng-Qi Chu, Ping Chen, Yue Lin, Hai-Wei Liang.A sulfur-tethering synthesis strategy toward high-loading atomically dispersednoble metal catalysts. Science Advances, 2019.
DOI: 10.1126/sciadv.aax6322
https://advances.sciencemag.org/content/5/10/eaax6322?rss=1
3. Angew：6-letter DNA組裝的適配體納米序列用於癌症治療
作為DNA納米技術的一個分支，使用Watson-Crick配對來組裝得到的DNA和/或RNA（統稱XNA）分子，具有比線性雙螺旋更復雜的結構，能表現出超出簡單信息存儲的功能行為。在複雜的生物系統中創造天然DNA/RNA無法侵入的納米組裝體，在擴大DNA中核苷酸數量的同時可增加功能性DNA分子的信息密度。
在此，譚蔚泓院士研究團隊聯合佛羅里達州應用分子進化基金會研究所Steven A. Benner研究團隊通過如下兩部分展示了6‐letter GACTZP DNA如何在納米組裝中發揮這一特性：(1)從6‐letter DNA文庫中進化而來的適配體，選擇性地結合肝癌細胞；(2)攜帶藥物阿黴素的6‐letter自組裝GACTZP納米序列。攜帶有阿黴素的適配體‐納米序列組裝體，由於適配體結合的可選擇性可將阿黴素直接導向適配體靶向細胞，此納米組裝體可選擇性殺死培養中的肝癌細胞。同時，該組裝體不會殺死未與適配體結合的未轉化細胞。綜上所述，這種由擴展的遺傳字母表構建的結構與藥物結合的抗體具有異曲同工之妙，藥物可能也是通過這個機制起作用，而其中的抗體則由適配體所取代。
LiqinZhang, Steven A. Benner, Weihong Tan, et al. An Aptamer‐Nanotrain Assembled from 6‐Letter DNA Delivers Doxorubicin Selectively to Liver CancerCells. Angew. Chem. Int. Edit., 2019.
https://doi.org/10.1002/anie.201909691
4. Angew：簡便方法合成Au基多殼結構作為等離激元催化劑用於4-硝基苯乙烯選擇性加氫
近年來，具有特殊結構和優異性能的金屬催化劑的製備受到了廣泛的關注。近日，中科院長春應化所Shuyan Song等報道了一種穩健的自模板策略，用於方便且大規模地合成具有可控殼數，球尺寸和原位表面改性的多孔多殼結構Au材料。作者在聚對苯乙烯磺酸鈉（PSS）的存在下，用大量NaBH4快速還原Au-三聚氰胺膠體模板得到了該材料。
此外，將模板浸泡在其它金屬鹽溶液中後，通常也可以通過相同的還原過程將獲得的雙金屬模板轉化為雙金屬多殼結構。在使用NH3BH3作為還原劑的4-硝基苯乙烯加氫中，與未改性的多孔三殼結構金相比，表面改性（S-PTSAu）的多孔三殼結構金對4-氨基苯乙烯具有極好的選擇性（97％）。此外，與具有較少殼數的類似催化劑相比，其在可見光照射下還顯示出更高的光催化活性。該工作為設計和合成Au基多殼結構應用於各種應用開闢了一條新途徑。
JianLi, Shuyan Song*, et al. Robust synthesis of Au‐based multishell structuresas plasmonic catalysts for selective hydrogenation of 4‐nitrostyrene. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201910836
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201910836
5. Angew：顏色可調的超長有機磷光無定形離子聚合物
具有長壽命和顏色可調發射的非晶態純有機磷光材料很少見。近日，南京工業大學安眾福等報道了一種可行的，簡潔的電離化學策略，以賦予傳統的聚（4-乙烯基吡啶）（PVP）衍生物在環境條件下具有超長有機磷光（UOP）。
經過1,4-丁烷磺酸電離，PVP-S磷光體的UOP壽命為578.36 ms，比PVP聚合物本身的壽命長525倍。值得注意的是，隨著激發波長的變化，該材料可觀察到從藍色到紅色的彩色UOP發射，這在有機發光材料中很少見。這一發現不僅為開發具有UOP性質的無定形聚合物提供了指導，而且擴展了室溫磷光（RTP）材料在光電領域的實際應用範圍。
HeWang, Huifang Shi, Zhongfu An*, et al. Amorphous ionic polymers with color‐tunable ultralong organicphosphorescence. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201911331
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201911331
6. Angew：金屬-絕緣體-COF納米結構的熱π電子隧穿用於高效產氫
通過光催化或光電化學分解水制氫是將間歇性太陽輻射轉化為可存儲的透明燃料的一種有吸引力的方法。為此，人們已經投入巨大的精力來開發高效而穩定的無機半導體材料，包括硅，各種氧化物，石墨碳氮化物，金屬有機骨架和III-V化合物等用於光解水產氫。近日，福州大學Jinlin Long，魯汶大學Maarten B. J. Roeffaers等巧妙地設計了一種基於共價有機框架（COFs）半導體的新型金屬-絕緣體-半導體（MIS）光系統，該光系統可在可見光照射下穩健而高效地放出氫氣。
在通過聚乙烯吡咯烷酮（PVP）絕緣子封端的具有親水亞胺TP-COF和=C=OH-N=氫鍵基團的Pt納米顆粒（NPs）的靜電自組裝製備的有機MIS光系統中，最大H2釋放速率可達8.42 mmol h-1•g-1，TOF可達789.5 h-1。光激發的n型TP-COF半導體中的熱π電子可以有效地提取，並通過超薄PVP絕緣層隧穿到Pt NPs，將質子還原為H2。與肖特基型對應物相比，基於COF的MIS光電系統的載流子效率提高了32倍，這歸因於TP-COF半導體價帶中光激發速率，電荷分離和空穴氧化速率的整體提高。
JintaoMing, Ai Liu, Maarten B. J. Roeffaers*, Jinlin Long*, et al. Hot π‐electron Tunneling of Metal‐Insulator‐COF Nanostructures for EfficientHydrogen Production. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201912344
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201912344
7. Angew：一種具有出色非線性光學性能的新型納米孔框架材料
大的非線性光學（NLO）係數和寬帶隙是兩個關鍵但相互矛盾的參數，很難在單個紅外（IR）NLO化合物中同時實現。近日，中科院福建物構所Guo-Cong Guo，Xiao-Ming Jiang等成功獲得了一種新的含鹽硫屬元素化物(SIC)Li[LiCs2Cl][Ga3S6]，它是由單型硫屬元素化物四面體構造的第一個納米尺寸隧道框架。
該材料中主體中高度定向的共價GaS4四面體使得其具有中等的二次諧波生成響應（0.7×AgGaS2），並且離子客體有效地將其帶隙擴大到所有IR NLO硫族化物中的最大值（4.18 eV），從而在NLO效率和帶隙之間取得了很好的平衡。
Bin-WenLiu, Xiao-Ming Jiang,* Guo-Cong Guo*, et al. Li[LiCs2Cl][Ga3S6]:Unprecedented Tetrahedra‐built Nanoporous Framework with Excellent Nonlinear OpticalPerformance. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201912416
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201912416
8. Angew：MOF介導的光動力治療和CpG遞送以增強抗原遞呈和癌症免疫治療
檢查點阻斷免疫治療(CBI)可以喚醒宿主固有的免疫系統，通過重新激活細胞毒性T細胞來引起癌症患者的持續性響應。芝加哥大學林文斌教授團隊製備了一種陽離子納米MOF材料W-TBP，它可以通過進行免疫原性光動力治療(PDT)和促進樹突狀細胞(DCs)的成熟來促進腫瘤抗原的表達。
由雙核的WVI二級構建單元和光敏劑卟啉(TBP)配體組成的陽離子W-TBP可以通過介導PDT來釋放腫瘤相關抗原，並向DCs遞送免疫刺激的CpG寡脫氧核苷酸。研究結果表明，通過增強抗原呈遞與CBI的協同作用可以使細胞毒性T細胞恢復活力並擴散，從而在雙側乳腺癌模型中實現極好的抗癌效果，可以有效地治癒（>97%）腫瘤。
KaiyuanNi, Wenbin Lin. et al. Nanoscale Metal-organic Frameworks Mediate PhotodynamicTherapy and Deliver CpG Oligodeoxynucleotides to Enhance Antigen Presentationand Cancer Immunotherapy. Angewandte Chemie International Edition.2019
DOI:10.1002/anie.201911429
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201911429
9. Angew: 溶劑動力學助力超低溫高功率雙石墨電池
改善可充電池在低溫條件下的電化學性能對於電子器件在極端條件下的穩定工作十分關鍵，尤其是在低溫條件下能夠高倍率放電的儲能系統十分短缺。在本文中，美國加利福尼亞大學聖地亞哥分校的Zheng Chen等報道了一種基於整體設計的雙石墨電池，這種電池規避了傳統鋰離子電池在放電過程中普遍存在的緩慢緩慢的離子去溶劑化過程。
這種雙石墨電池採用了全新的2M LiPF6/丙酸甲酯電解液，這種電解液在低溫條件下同時具有高離子電導率和電化學穩定性。與工業化的LiCoO2-石墨電池相比，該雙石墨電池在-60℃下的放電倍率提升了11倍！這得益於雙離子儲存機制的優越動力學特徵。研究人員通過恆電流滴定法（GITT）和交流阻抗測試（EIS）證實了上述動力學機制。該工作為設計超低溫電池提供了一種全新的策略。
JohnHoloubek, Zheng Chen et al, Exploiting Mechanistic Solvation Kinetics for Dual‐Graphite Batteries with High Power Output at Extremely LowTemperature, Angewandte Chemie International Edition, 2019
DOI:10.1002/anie.201912167
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201912167?af=R
10. AM: 準2D鈣鈦礦薄膜的雙光子上轉換光致發光
田納西大學胡斌團隊報道了一種通過溶液加工準2D鈣鈦礦薄膜（PEA）2（MA）4Pb5Br16與使用連續波（CW）紅外光激發直接激發間隙態來生成兩光子上轉換光致發光（PL）的新方法。通過用980 nm連續激光激發間隙態，觀察到可見光PL在520 nm處具有峰值功率依賴性，這表明在準2D鈣鈦礦膜中出現了兩光子上轉換PL。
通過減小n值來減小間隙狀態會導致雙光子上轉換PL信號急劇下降。這證實了間隙態確實產生準2D鈣鈦礦中的雙光子上轉換PL。此外，機械刮擦表明，在準2D鈣鈦礦薄膜中，不同n值的納米片基本上均勻地形成，從而產生多光子上轉換光發射。更重要的是，發現雙光子上轉換PL對外部磁場很敏感，這表明間隙態本質上是作為空間擴展態形成的，準備用於多光子激發。
Two‐Photon Up‐Conversion Photoluminescence Realized through Spatially Extended GapStates in Quasi‐2D Perovskite Films. Adv. Mater. 2019,1901240.
DOI:10.1002/adma.201901240
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201901240
11. AM：膠體單層光催化劑用於甲醇可存儲太陽能H2燃料
分子表面活性劑已被廣泛用於控制低維形態，包括膠體化學合成中的2D納米材料，但是要精確控制2D材料的單層生長仍然非常具有挑戰性。近日，科廷大學Guohua Jia，澳大利亞國立大學Zongyou Yin，倫敦大學學院Yunguo Li等開發了一種堆疊阻礙策略，該策略不僅可以為選擇性地被表面活性劑分子夾在中間的過渡金屬二鹵化物（TMD）啟用獨有的單層生長模式，而且還可以保留夾在中間的單層TMDs的光氧化還原活性。作者通過理論計算很好地解釋了單層生長機制。
作者成功合成了三種類型的單層TMDs，包括MoS2，WS2和ReS2，並用於由甲醇生產太陽能H2燃料。這種單層MoS2納米片生產的H2燃料不含COx，且可在室溫常壓下進行，其產生速率達到≈617µmole g-1 h-1，並且具有出色的光氧化還原耐久性。
YingpingPang, Yunguo Li,* Zongyou Yin,* Guohua Jia*, et al. Colloidal Single‐Layer Photocatalysts forMethanol‐Storable Solar H2 Fuel. Adv. Mater. 2019,
DOI: 10.1002/adma.201905540
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201905540
12. AM最新: 高能效無膜無流Zn-Br電池: 利用多溴化合物的電化學-化學生長
含水的Zn-Br電池(ZBBs)為儲能系統提供了下一代有前途的高密度儲能，並具有獨特的成本效益，特別是在無膜和無流(MLFL)形式下。然而，它們通常會遭受腐蝕性溴成分擴散的影響，從而導致嚴重的自放電和容量衰減。近日，韓國科學技術院的Sang Ouk Kim和 Hee‐Tak Kim研究團隊提出了一種利用石墨氈表面修飾的質子化吡啶氮摻雜微孔碳(NGF)將溴離子轉化為多溴陰離子的MLFL-ZBB結構，從根本上解決了溴離子交叉的問題。
NGF電極能有效地在微孔內的質子化氮摻雜位點捕獲溴離子和多溴離子，並通過電化學-化學生長機制促進溴離子向多溴離子的有效轉化。具有NGF的MLFL‐ZBBs在1000次充放電循環中表現出非凡的穩定性，能源效率超過80%，這是在無膜Zn-Br電池中最高的記錄。該方法對原子設計的納米結構電極進行合理的工程設計，為低成本、高電壓、長壽命週期的水基混合Zn-Br電池提供了一個新的設計平臺。
Ju‐Hyuk Lee, Yearin Byun,Gyoung Hwa Jeong, Chanyong Choi, Jiyun Kwen, Riyul Kim, In Ho Kim, Sang Ouk Kim, Hee‐Tak Kim. High‐EnergyEfficiency Membraneless Flowless Zn–Br Battery:Utilizing the Electrochemical–Chemical Growth ofPolybromides. Advanced Materials. 2019
DOI:10.1002/adma.201904524
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201904524
13. AM: 深亞波長聲學二階拓撲絕緣體
高階拓撲絕緣體(HOTIs)屬於一類新材料，具有支持低維邊界狀態的異常拓撲相。由於它們能夠將能量限制在鉸鏈和拐角處，完全由拓撲結構保護，在聲波的研究和控制領域受到了相當多的關注。然而，對於大多數音頻和低頻的實際應用，除了提供單個頻率以外的可靠的聲音引導外，緊湊和亞波長的實現也是可取的。
近日，南京大學的程營教授、劉曉峻教授和馬德里卡洛斯三世大學Johan Christensen提出了一種深亞波長聲學二階拓撲絕緣體，用於探索三種不同頻率範圍內的角態。這種多孔HOTI能夠維持深度受限的角狀態比波長小50倍，實驗觀察到這些表面受限聲學狀態對缺陷具有顯著的彈性，並且在三種不同的頻率範圍內證明了拓撲保護的聲音。除了針對製造缺陷的拓撲魯棒性之外，可編程器件還可設計用於實現衍射極限以外的聲學成像。
ZhiwangZhang, Houyou Long, Chen Liu, Chen Shao, Ying Cheng, Xiaojun Liu, JohanChristensen. Deep‐SubwavelengthHoley Acoustic Second‐Order Topological Insulators.Advanced Materials. 2019
DOI:10.1002/adma.201904682
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201904682
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