1、Advanced Materials 綜述：神經干細胞再生的納米材料醫學：神經疾病的影像與治療

       神經疾病的病人越來越多，由于受損組織的神經元缺失，導致病人很少被治愈。這種情況使得受傷和帶病組織的有效恢復和重生需要選擇治療策略。神經干細胞具有多功能性、自我更新能力和多向分化潛能。這提供了一種治療神經疾病的有效方案。但是目前對于神經干細胞的移植方案仍具有挑戰性，這包括追蹤它們的壽命、監測它們與組織環境的相互作用和反應性以及進而評估它們的治療效果。納米材料作為創新材料可以提高神經干細胞修復藥劑的功能效果，其特殊的物理化學性能能夠提供一種空前的方案，用來治療這種疾病。人們為利用納米材料的優勢將其引入神經元細胞的臨床治療研究做出了巨大努力。近日，同濟大學的陳炳地、朱融融和程黎明（共同通訊）等人總結了納米材料與神經干細胞的結合對神經疾病的治療中面臨的問題及其解決方案。文章總結了納米材料在神經疾病上的應用潛力及其在病變組織恢復的治療機理。這為神經干細胞的壽命和病變組織的恢復提供了新的治療方法。

圖1 中樞神經系統疾病細胞治療的主要問題

       2、Corrosion Science 綜述：316L不銹鋼的表面機械研磨處理對氧化的影響

       研究表明，高溫時，表面機械研磨對于316L不銹鋼的抗氧化性具有優異效果。從700℃到750℃時，表面機械研磨處理后，樣品的氧化動力學與氧化鉻的擇優生長具有相關關系。這主要是因為316L不銹鋼的表面經過機械研磨處理后，轉變了主要氧化物相，抑制了赤鐵礦的生長以及促進氧化鉻的形成。近日，特魯瓦工程技術大學的B. Panicaud（通訊作者）等人總結了高溫下機械表面研磨處理對316L不銹鋼的影響。文章比較了不同氧化層的成分、形貌和氧化機理，未處理樣品的氧化機制。通過分析可知表面機械研磨處理對316L不銹鋼的抗氧化性具有很好的效果。機械處理細化晶粒尺寸能夠解釋處理后抗氧化性的實驗結果。

圖2 316L不銹鋼橫截面的EBSD圖像

       3、Nature Reviews Materials 綜述：鈉離子電池的成本與資源分析

       由于鈉離子電子的成本較低，因此可以用來替代鋰離子電池。但是鈉離子電池的成本優勢仍有爭論。因此本文采用電池性能和成分模型，去討論鈉離子電池和鋰電池的成本問題，即全電池中鈉替代鋰離子電池中的鋰負極集流體。本文比較了鋰電池和鈉電池的生產成本，發現鋰電池的正極原材料存在潛在的供應風險，因為供應問題可能導致成本增加。同時鋰和鈷的資源供應存在風險。本文提供了鈉離子電池廣泛和跨學科的視角及未來的發展方向。近日，來自卡爾斯魯厄理工學院的Daniel Buchholz和Stefano Passerini（共同通訊）等人分析發現，電池中鈉替換鋰并不能直接降低電池的成本。但是鋰資源短缺和價格有了很大的提升，相對來講，鈉資源豐富，價格低。因此，對于負極材料，鈉離子電池將銅集流體轉換成鋁集流體，最后降低了電池的價格。對于正極材料，容量具有進一步提高的潛力。因此鈉離子電池是解決能源問題的有效方法之一。

圖3 鈉電池與鋰電池的成本對比模型

       4、Chemical Society Reviews 綜述：納米纖維素在先進電化學儲能中的應用

       納米纖維素由于其具有的獨特結構，因此是一種很有潛力的納米材料。本文簡述了纖維素納米纖維的結構特征。強調了使用一系列方法制備的納米纖維素的特定結構和表面化學性能，及其在超電、鋰電、鋰-硫電池和鈉離子電池中的應用。納米纖維材料在與其他材料整合后，作為混合基體，熱裂解后形成碳材料，可以活化增加官能團，雜質原子摻雜及其他活性物質雜化。近日，哈爾濱工程大學的范壯軍（通訊作者）等人討論了近幾年來納米纖維素的特殊結構和可持續的性能，及在電化學能源領域中納米纖維素的發展。總結了纖維素結構的合成、結構設計、官能團設計，及其在先進能源系統中的應用。

圖4 納米纖維素的合成、結構和功能設計在能源領域的應用

       5、Chemical Society Reviews 綜述：液態金屬的生物醫學應用研究

       目前，液態金屬在許多領域具有廣泛的應用，例如：電子、工程和能源領域。在過去的十年里，材料的物理和化學性能得到了廣泛的理解，例如：低粘度、良好的流動性、高的電子導電性、生物相容性。其中，鎵、鎵基低熔點合金，在生物領域已經獲得了廣泛的關注。本文介紹了液態金屬的獨特性能，討論了其在臨床應用中的挑戰。近日，來自北卡羅來納大學教堂山分校、北卡羅萊納州立大學的Gu Zhen和江蘇省原子醫學研究所的楊敏（共同通訊）等人總結并重點介紹了液態金屬的組合的流動性、變形性、生物相容性，這些性能使它們在生物醫學上具有很好的應用前景。同時，液態金屬因其具有很好的變形能力而能夠被用來制作軟體機器人，變形材料制備的機器人。但在微血管中，這種軟機器人的制備變得困難。根據最新的液態金屬研究成果，其具有高粘度、自我激勵的行為、持久的動力，由于它們的獨特性能和良好的流動性和變形性能，因此是制備血管機器人的潛力材料。

圖5 液態金屬及其鎵基液態金屬在生物醫藥領域的應用

       6、Chemical Society Reviews 綜述：光化學和光物理結構：基于MOF的傳感功能的光化學和光物理研究

       MOF具有的高比表面積和結構隧道性對于傳感器的發展特別重要。其中，MOF的捕光能力和光催化性能能夠增強材料的傳感性，此外，MOF的光物理性能能夠提高傳感器的有效性和選擇性。因此本文主要關注傳感器的最新研究進展。近日，南卡羅來納大學的Natalia B. Shustova（通訊作者）等人總結了MOF在新型傳感器上的應用潛力。目前MOF的光物理和光化學潛力，加速了光的捕捉、能量額轉換和光催化的研究，進而揭示了此種傳感器的優勢。自然光轉換模型能夠用來整合光物理過程，單個MOF基材料能夠創建傳感平臺。但是將所有討論的性能集成到一個材料中，制成一個傳感設備，仍然是一個無窮無盡的挑戰。

圖6 自然光作用的示意圖，可用于提高效率的下一代基于MOF的傳感裝置示意圖

       7、Chemical Reviews 綜述：二維納米材料在電催化中的最新進展

       在過去的幾十年里，先進催化材料的設計和發展對于能源轉換效率的影響，得到了廣泛的研究。隨著石墨烯的發現，二維納米材料的興起，出現了許多具有獨特物理結構、化學性能和電性能的催化材料。因此，本文總結了二維催化劑的催化過程，包括：水循環、碳循環和氮循環，及其多功能應用。本文關注不同二維納米材料的合成策略，及其對材料本身性能的影響。文章還提出了二維納米材料在催化領域的機遇與挑戰。近日，阿德萊德大學的喬世璋和Zheng Yao（共同通訊）等人重點介紹了燃料電池和（光電）電催化水裂解，下一代的動力和燃料生產工藝。由于這些技術的商業化，快速反應和高產率需要一系列的高性能催化劑。因此需要對基礎理論、概念和催化的知識有更深的理解。這對于迫切需要這些催化劑的分子設計具有重要意義。展望未來，理論理算和實驗電化學測試方法相結合能夠促進先進光譜表征并幫助新催化劑的設計和生產。

圖7 二維納米材料的特點和應用

       8、Chemical Reviews 綜述：體異質結有機太陽能電池的非富勒烯受體分子的研究

       體異質結中電子給體和電子受體的混合是溶液處理有機光伏器件的重要成分。在過去的10年里，P型的共軛聚合物和N型的富勒烯衍生物是最廣泛的電子給體和電子受體。但是新聚合物給體的設計決定了材料的性能，富勒烯衍生物通常作為有機太陽電池的電子受體。最近，非富勒烯受體材料，尤其是小分子和低聚物在替代富勒烯材料方面具有很好的應用。相對于富勒烯材料，這些新受體具有合成多元化、成本低、很好的化學性能、熱力學性能和光學穩定性。最近的5年里，有超過100種非富勒烯受體被合成，制成的有機太陽能電池效率，從2012年的小于2%，增長到2017年的高于13%。本文總結了這個過程，分析了其設計思路，揭示了結構與性能之間的關系，提出了該領域面臨的挑戰，展望了有機太陽能電池的前景。近日，香港科技大學的顏河（通訊作者）等人重點介紹了非富勒烯受體在有機太陽能電池上的應用。多樣的合成方法提供了分子設計戰略，提供了低成本的合成路線，獲得了100多種非富勒烯材料。這種材料結合其他聚合物或者分子給體，形成了多樣的有機太陽能電池，包括：二元、三元的單異質結和多異質結的電池。這不僅提高了轉換效率，也提高了其化學、熱力學和光學穩定性。

圖8 非富勒烯受體分子的應用領域

       9、Accounts of Chemical Research 綜述：鹵化鉛鈣鈦礦太陽能電池中小分子作為空穴傳輸材料的研究進展

       目前，已經有超過100種新的有機半導體分子被合成，鈣鈦礦太陽能電池中的并作為空穴傳輸材料（HTMS）。但是，截止目前，spiro-OMeTAD仍然是鈣鈦礦電池最好的選擇。但是，spiro-OMeTAD材料存在不穩定、使用成本較高的問題。HTMs的新型合成路線應該是合成步驟較少，最高的自用分子軌道和最低的非占用分子軌道的化學合成方法，同時能夠擴大商業用途。當前的工作聚焦于芳胺、咔唑和噻吩等優異化學結構的有機半導體性能。近日，巴塞羅那科學技術學院的Anton Vidal -Ferran和Emilio Palomares（共同通訊）等人討論了HTMs的設計和合成在鈣鈦礦太陽能電池中的迫切需求。盡管HTMs的顯性材料是spiro-OMeTAD，但本文總結了幾種分子，與spiro-OMeTAD相比，它們具有更高的穩定性。文章同時總結了鈣鈦礦材料與HTM界面的作用。當spiro-OMeTAD在太陽能電池中的表現與HTMs不同時，HOMO存在能級的差異問題。同時載流子損耗的研究是非常重要的。幸運的是，官能團數量的增多，有助于新材料的快速增長。在未來鈣鈦礦電池的研究中，關于spiro-OMeTAD的取代是一個有意義的研究。

圖9 鈣鈦礦電池的層狀結構示意圖