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材料前沿最新综述精选(2017年11月第2周)

来源:材料人   2017-11-15  加入收藏  打印  字体【 |  | 

       1、Nature Reviews Materials综述:DNA纳米技术

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图1 DNA纳米技术的发展

       DNA是在生物系统中储存和传递遗传信息的分子。DNA纳米技术领域将这种分子从其生物背景中取出,并利用其信息来组装结构,然后将它们连接在一起。近日,纽约大学Nadrian C. Seeman、麦吉尔大学Hanadi F. Sleiman(共同通讯)等人总结了用于组装DNA纳米结构的方法,并阐述了其在生物物理学,诊断学,纳米颗粒和蛋白质组装,生物分子结构测定,药物递送和合成生物学等领域的新兴应用。讨论了正交相互作用在DNA纳米结构中的应用,最后展望了该领域的未来发展方向。

       2、Chemical Society Reviews:二维无机量子点的最新进展

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图2 二维(2D)无机基量子点的应用

       二维(2D)无机基量子点(QDs)的发展尚处于起步阶段,但由于其高度的化学稳定性,良好的水分散性,优异的光学性能,良好的生物相容性和易于功能化,引起了研究者极大的关注。近日,北京大学郭少军、青岛大学许元红(共同通讯)等人的综述涵盖了几乎所有基于石墨烯,磷杂环戊二烯,硅烯,碳化物,氮化物,过渡金属二硫族化合物,过渡金属氧化物和MXenes等的2D-QDs。介绍了它们的类别,合成路线,性能,功能化和应用。在应用部分,重点介绍了生物成像,癌症治疗,荧光传感和光电子方面的进展。

       3、Chemical Society Reviews综述:MOFs中的磁性功能:从框架到孔隙

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图3 磁性MOFs的示意图

       金属有机框架(MOFs)也被称为多孔配位聚合物(PCPs),在约30年前兴起,作为革命性材料应用于社会和工业各个领域,如储存燃料(氢气和甲烷),捕获气体 (如温室气体),分离,药物输送和催化等等。所有这些由无机亚单元(金属中心,簇,链......)和有机连接体(羧酸盐,膦酸盐,偶氮酸盐等)组装而成的框架的共同特性是其永久孔隙率。近日,巴伦西亚大学Guillermo Mínguez Espallargas、Eugenio Coronado(共同通讯)等人展示了迄今为止开发的不同方法来制备具有电子功能的金属-有机框架(MOFs),特别是在磁性方面的研究。文章介绍了不同磁性现象所必需框架的化学设计,以及功能性物质在其孔隙中的封装,实现了具有一个分子晶格的扩展晶格的混合多功能MOFs。

       4、Chemical Society Reviews综述:在纳米器件和范德华异质结构组装中的最新进展

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图4 确定性放置方法图解

       由于最近开发的用于传输二维(2D)材料的确定性放置方法,异质结构现在可以实现高精度逐层组装。此外,这些确定性的放置方法也为制造复杂器件打开了大门,否则通过传统的自下而上的纳米加工方法将难以实现,更别说制造具有精致电子特性的完全封装器件。近日,西班牙马德里纳米科学与技术高等研究院Riccardo Frisenda、马德里材料科学研究所Andres Castellanos-Gomez(共同通讯)等人回顾了确定性放置方法的现状,描述和比较了文献中可用的不同替代方法,说明了它们制造范德华异质结构,将2D材料集成到复杂装置中,并制造人造双层结构的潜力。

       5、Chemical Society Reviews综述:金属有机框架膜用于液体分离

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图5 金属有机框架膜用于液体分离的流程图

       金属-有机框架(MOFs)代表了一类迷人的固体结晶材料,可以通过金属离子或簇与有机配体的配位以简单的方式自组装。近日,南京理工大学李健生、鲁汶大学Bart Van der Bruggen(通讯作者)等人重点介绍了MOF基膜在液体分离领域的应用。给出了制造MOF基薄膜时合理选择MOFs的标准。 文章特别介绍了MOF膜的合理设计策略,以及渗透汽化,水处理,有机溶剂纳滤等液体分离领域的最新应用进展。此外,还讨论了一些有吸引力的MOF基膜的双功能在去除微污染物,降解和抗菌活性方面的应用。最后,文章阐明了在这个领域的挑战和未来的机会。

       6、Chemical Reviews综述:金属表面的O2活性对非均相催化剂结合和反应性的影响

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图6 催化反应微观结构示意图

       O2在金属表面的活化是非均相催化和材料氧化的关键过程。近日,哈佛大学Cynthia M. Friend(通讯作者)团队讨论了过渡金属表面O2活化的趋势,并从电子结构和几何形状两个方面描述了各种O2吸附态。还讨论了O2分解的机理和动力学,包括自旋转变的重要性,在催化的背景下对O2和O对反应物分子的反应性也进行了简要讨论。表面对O2的反应性通常与O的吸附强度,氧化倾向和氧化物形成热有关。周期性可以通过与d带的吸引和排斥相互作用来调节,使得惰性金属倾向于具有低能量的全d带,并且与吸附态具有大的空间重叠。

       7、Accounts of Chemical Research综述:锂-硫电池中的液体或无机固体电解质的电极-电解质界面

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图7 电极-电解质界面微观解析

       电极-电解质界面性质在锂-硫(Li-S)电池的循环性能中起关键作用。近日,德克萨斯大学奥斯汀分校Arumugam Manthiram(通讯作者)团队首先总结了在常规液体电解质Li-S电池中的锂金属阳极和硫阴极上形成的固体电解质界面(SEI)的最新技术贡献以及近期提出的一些提高SEI稳定性的策略。同时,文章介绍了固体Li+导电电解质已经尝试用于开发Li-S电池以消除多硫化物穿梭问题。作者阐明除了固态电解质的低离子电导率之外,关键问题在于电极和固体电解质之间较差的界面性质。文章还对“全固态锂硫电池”和“混合电解质锂硫电池”两种电极和固体电解质界面的进展进行了综述。

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