材料前沿最新综述精选(2017年11月第2周)

1、Nature Reviews Materials综述：DNA纳米技术

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。

文献链接：DNA nanotechnology（Nat.Rev.Mater.,2017,DOI:10.1038/natrevmats.2017.68）

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

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。

文献链接：Recent progress in two-dimensional inorganic quantum dots （Chem.Soc.Rev.,2017,DOI:10.1039/C7CS00500H）

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

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。

文献链接：Magnetic functionalities in MOFs: from the framework to the pore（Chem.Soc.Rev.,2017,DOI:10.1039/C7CS00653E）

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

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。

文献链接：Recent progress in the assembly of nanodevices and van der Waals heterostructures by deterministic placement of 2D materials （Chem.Soc.Rev.,2017,DOI:10.1039/C7CS00556C）

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

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。

文献链接：Metal–organic frameworks based membranes for liquid separation （Chem.Soc.Rev.,2017,DOI:10.1039/C7CS00575J）

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

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。

文献链接：O₂ Activation by Metal Surfaces: Implications for Bonding and Reactivity on Heterogeneous Catalysts（Chem. Rev.,2017,DOI:10.1021/acs.chemrev.7b00217）

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

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。

文献链接：Electrode–Electrolyte Interfaces in Lithium–Sulfur Batteries with Liquid or Inorganic Solid Electrolytes（Acc. Chem. Res.,2017,DOI:10.1021/acs.accounts.7b00460）

本文由材料人生物组Allen供稿，材料牛整理编辑。

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