大气细颗粒物(Atmospheric fine particulate matters,PMs)对人体健康产生的潜在危害已得到广泛关注。越来越多的研究表明,PMs暴露可产生呼吸、心血管系统等损伤影响,然而PMs是否可以进入大脑并产生神经毒性,一直是近年来大气雾霾健康效应的重要研究方向。本文通过梳理现有流行病学研究证据以及体内外实验相关结果,讨论了PMs调控脑神经毒理学效应的潜在途径、不同生理阶段脑神经组织的损伤效应及其内在分子机理。据报道,大气PMs可通过血脑屏障途径和嗅觉神经途径和微生物群肠脑轴等影响神经系统。氧化应激、线粒体损伤、炎症、DNA损伤、表观遗传调节、血液稳态以及几个关键的信号通路被发现与大气PMs暴露引起的神经毒性有关。本文提出了进一步研究PMs神经毒理学效应,特别是针对特殊人群如儿童等神经发育的影响等方面研究的需求。在此基础上,本文指出了今后该领域的研究方向,为大气PMs的神经毒性和公共卫生危害的评价提供了理论依据。

近年来,金属-有机骨架材料(MOFs)因为具有优异的骨架结构、丰富的孔隙度和多功能性,吸引了众多研究者的注意,各种各样的MOFs材料和MOF基复合材料被研制。但是由于MOFs大多以晶体和粉末的形式存在,其本身的刚性和易碎性限制了它的实际应用,同时MOFs在溶液中的不稳定性会导致材料的分解,一些高结晶度的MOFs还十分脆弱易碎且不易加工,因此有研究者将MOFs与水凝胶相结合,开发出许多具有优异性能的MOF基水凝胶材料。本文综述了MOF基水凝胶材料近年的研究进展,重点介绍了MOF基水凝胶的种类及其与其他材料的协同作用,讨论了MOF基水凝胶在传感、催化、水处理、伤口敷料和药物载体等方面的优势。MOF基水凝胶具有的可加工性、稳定性、易处理性为MOFs在实际应用中的研究具有指导意义。我们概述了纯MOF水凝胶、MOF@生物有机大分子水凝胶、MOF@生物相容性水凝胶,其他MOF基复合水凝胶的最新进展以及这些复合材料的应用。

MXenes是二维过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物的总称,因其独特的物理和化学性质被广泛应用于储能、催化、电磁等领域。作为MXenes中重要的一员,V₂C MXene具有高导电性和低离子传输势垒的特性,并且多氧化态的钒元素使其也具有赝电容特性。因此,V₂C MXene在许多方面尤其是电化学储能上表现出优异的性能,但是V₂C MXene较高的形成能所导致的制备难度大和结构的不稳定性制约了其发展。本文综述了V₂C MXene在制备、结构、性能和应用方面的研究进展,重点关注制备方法和在电化学储能以及电催化析氢上的应用。同时对V₂C MXene存在的主要问题、未来的研究方向和应用前景进行了展望。

MXene是一类新型的二维过渡金属碳化物和氮化物的总称,通式为M_{n + 1}X_nT_x(n = 1~3),其中M为前过渡金属元素,X为碳或氮元素,T指键合在该材料表面的氟基、羟基或氧基等活性官能团。该类材料具有超薄的结构和出色的物理化学(电子、光学、磁性等)特性,从而吸引了各领域研究人员的广泛兴趣。目前,MXene在生物医学领域的应用逐渐拓展。这主要是由于其大的表面积和在近红外区域的强吸收,加之其可以通过容易的表面修饰与多种分子或者纳米颗粒结合。在这篇综述中,我们总结了MXene在生物医学应用中的最新进展。文章首先介绍MXene的相关制备方法和表面改性手段;之后重点围绕其独特的理化性质,依次介绍该材料在抗菌材料、生物成像、肿瘤诊断治疗和生物传感等生物医学领域中的应用进展;文章最后总结讨论了MXene在生物医学应用方面面临的挑战和新机遇。预期超薄MXene及精巧设计的纳米复合物将成为多种生物医学应用的最有吸引力的生物相容性无机纳米平台之一。

柔性应力/应变传感器作为智能可穿戴设备的重要组成部分,在人体运动检测、健康监测、机器人和电子皮肤等方面得到了广泛应用。其中,3D导电材料(如气凝胶、海绵和泡沫等)不仅拥有3D互连微结构,还具有优异的可压缩性和导电性,在一定程度上解决了传感器同时拥有高灵敏度和宽检测限的难题。本文根据制备3D导电材料的原材料将其划分为生物质材料、碳材料、聚合物材料、金属纳米材料以及MXene材料五种类型;并总结了3D导电材料的制备方法及其在传感器应用领域的创新与发展;最后讨论了基于3D导电材料的柔性应力/应变传感器的发展前景。

近年来全无机CsPbX₃(X=Cl、Br、I)型钙钛矿材料由于其高吸光系数、低激子束缚能、长的载流子扩散长度等优点使其在太阳能电池(PSC)器件应用方面备受关注。高效的合成方法和精准的形貌控制对无机钙钛矿的光学性质及其太阳能电池光电性能及稳定性至关重要。本文系统介绍了不同维度无机钙钛矿材料包括零维量子点、一维纳米线/棒、二维纳米片和三维纳米花的现有合成方法;比较了各种合成方法的优势;着重介绍了不同维度无机钙钛矿材料的形貌调控手段,光学性质及相应太阳能电池光电性能的优化策略;最后展望了全无机钙钛矿朝着无害化和高性能钙钛矿太阳能电池的应用前景。

随着消费升级和5G技术的发展,显示技术正朝着超高分辨率、大尺寸、轻薄、柔性和低成本方向蓬勃发展。有机发光二极管(OLED)具有自发光、超薄、节能、大面积、易实现柔性及三维显示等优点,是最具竞争力的颠覆性显示技术。柔性透明电极材料对实现可弯曲、可折叠、可穿戴柔性OLED至关重要。而传统的氧化铟锡(ITO)电极弯折易碎、原材料稀少、价格逐年上升,不适合未来柔性OLED的大范围推广应用。而碳基材料具有原材料丰富、制造成本低、制备工艺简单、机械性能优越等特点,是最有前途的替代ITO的新兴柔性电极材料。其中一维碳纳米管、二维石墨烯、三维互穿网络导电聚合物等新型碳基导电材料以优异的透光性、导电性、柔性和化学可修饰性得到广泛的关注,并在光电器件领域取得了重要研究成果。对此,本文系统地介绍了碳纳米管、石墨烯和导电聚合物几种典型碳基柔性透明电极材料的光电性质、制备方法和图案化工艺,并总结了近年来基于碳基电极材料的柔性OLED研究进展,最后分析了当前柔性OLED大规模生产和应用中存在的问题,并对未来的发展方向做出了展望。

有机化合物作为可充电器件的电极材料可以通过自身电活性部位电荷状态的变化来实现本征的氧化还原反应。除了锂离子电池外,有机电极材料还可以用于其他离子半径更大的金属离子电池(如Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Zn²⁺等)。有机电极材料还具有诸多优势,比如结构多样、成本低廉、资源丰富和可持续性高,易于通过适当的材料设计调整其性能等,已被证明在可充电器件中具有重要的应用潜力。然而,有机电极的实际应用仍需要解决一些关键问题,例如导电性差和在常规有机电解液中溶解等。本文介绍了各种具有不同氧化还原活性中心的有机电极材料及其反应机理,包括有机硫化物、有机自由基、亚胺类化合物、偶氮化合物和羰基化合物;重点总结了有机羰基化合物电极材料在性能改善方面的策略以及近5年在可充电器件中的应用;最后,讨论了有机电极材料需要应对的挑战以及未来的机遇。

共轭微孔聚合物(CMPs)是一类有机多孔聚合物,与常规共轭聚合物或多孔材料相比,其最大的特点是既有π共轭骨架又具有大量微孔。这类材料在解决能源和环境问题方面显示出巨大的潜力,已在气体吸附、非均相催化、发光材料、化学传感器、电能存储和生物杂化物等领域显示出巨大的应用前景。目前已开发出多种用于CMPs结构单元设计与合成的新方法,用于制备具有不同结构和特定性质的多种CMPs,有效推动了该领域的快速发展。本综述总结了CMPs的理论模型和结构设计,合成原理、常用合成方法和影响因素分析,以及CMPs在各领域的应用。

锂离子电池作为一种绿色可充电电池,具有较高能量密度以及功率密度,是便携式电子产品的首选,并逐渐应用于动力汽车领域。为了更好地满足其应用需求,需要进一步提高当前锂离子电池的能量密度。不同于高压正极材料的快速发展,传统电解液在较高工作电压下容易分解,很大程度上阻碍了高能量密度锂离子电池的商业化应用。作为锂离子电池的重要组分,电解液对其多方面性能均具有重要影响,因此亟需提高电解液的工作电压以解决锂离子电池能量密度较低的问题。本文从新型有机溶剂以及高电压添加剂两方面入手,综述近年来国内外高压电解液的研究进展,介绍理论计算对于设计高压电解液的作用,并对高压电解液的发展及前景做出总结和展望。

小分子生物硫醇,包括半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)和谷胱甘肽(GSH),在生理活动中扮演了重要的角色,其浓度的异常变化常与多种疾病息息相关,因此对其进行检测就显得尤为重要。近几年来,荧光探针因具有操作简便、时空分辨率高、损伤小和可视化等优势,在硫醇的识别领域成为了研究热点之一。而在已报道的众多的硫醇荧光探针中,红光或近红外光发射的荧光探针又因其具有背景干扰小、穿透深度深、拉曼散射影响小等特点,而受到研究者的青睐。本综述重点回顾了近三年来文献中报道的性能优异、发射红光或近红外光信号的硫醇荧光探针,根据构成探针分子荧光团的种类不同而进行分类介绍,包括罗丹明类、二吡咯氟硼类、花菁类、天然色素类、给受体型共轭化合物和聚集诱导发光型化合物六类。本文主要从分子设计、荧光性质、识别机理和成像应用等方面对各种荧光探针进行综述,同时展望了长波长发射的硫醇荧光探针的应用前景及待解决的问题。

癌症严重威胁着人类的生命健康,早期的诊断和治疗对于提高癌症治愈率、挽救人们的生命有着至关重要的作用。随着纳米科技的发展,具有自主运动性能的微/纳马达为癌症的诊断与治疗带来了新的发展契机。微/纳马达能够有效地将多种能量(光、声、磁、电、热等)转化为自身运动的动能,有望在微米或纳米空间内执行各种复杂而精确的任务,这在智能化癌症诊疗领域具有得天独厚的优势。目前,已成功制备出不同形状的微/纳马达,比如线状马达、微管马达、Janus双面神结构马达等,促进了一系列新型诊断方法、胞内递送系统及光治疗策略等的发展。本文主要总结了微/纳马达在智能化癌症诊疗领域的研究进展,首先从化学场驱动与物理场驱动这两个角度总结了微/纳马达在检测和靶向递送方面的最新研究进展,并进一步总结了微/纳马达在癌症光治疗领域的应用进展,最后探讨了目前存在的问题及未来的发展方向。