《Science》、《 Nature》近期化学前沿要闻一览

1.实时多光谱光生成像技术进展和应用

（Advances in real-timemultispectral optoacoustic imaging and its applications）

光生成像对生物组织内的光散射不敏感，而且，与传统光成像技术不同，光生成像是一种能对组织内部高分辨率可视化成像的技术。最近，在激光技术、检测策略和反演技术方面的进步大幅促进了光生成像技术的发展。一个明显的标志是二维和三维的视频速率多光谱成像技术的发展。Taruttis等就光生成像技术的发展及其在生物和临床应用方面撰写了相关综述。（Nature Photonics DOI: 10. 1038/NPHOTON. 2015. 29）

2.一种超快充电的铝离子电池

（An ultrafastrechargeable aluminium-ion battery）

开发可充电电池系统可以满足从个人电子设备到大型电网的各种能量需求。可充电式铝基电池具有低成本、低可燃性及高容量的潜在优点。不过，在过去30年中研究者们在研究铝离子电池的过程中一直遇到各种问题，如阴极材料分解、低的放电电压（约0.55伏）、寿命短、衰减快等。Lin等最近报道了一种高容量的可充电式铝电池，这种电池使用铝金属作为阳极，三维石墨泡沫作为阴极，不可燃的离子液体作为电解质。这种电池表现出接近2V的放电电压，以及 70mAh g–1的比容量。他们发现这种阴极可以进行快速的离子扩散和插入，因此1分钟内便可完成充电，并且在7500个循环内没有容量衰减。（Naturedoi: 10. 1038/ nature 14340）

3.具有稳定三线激发态的超长有机磷光材料

（Stabilizing tripletexcited states for ultralong organic phosphorescence）

通过分子设计的手段来控制有机分子的发光性质催生了很多高性能的光电子器件的诞生。不过，在合成具有长寿命激发态分子方面科学家们却一直没有很大突破，这主要是因为激发态是一种极不稳定的状态，很容易失活。An等报道了一种可调节发光寿命的分子设计方法，这种方法可适用于多种类型的分子，其原理是通过强耦合作用来稳定分子的三线态能级。他们设计的分子发光寿命最长可达1.35s，远长于传统的有机荧光分子。作者称他们的工作为拓展有机磷光材料的应用范围迈开重要一步。（Nature Materials DOI: 10. 1038/ NMAT 4259）

4．一种颜色可调、可编织的纤维状聚合物发光电化学电池

（A colour-tunable,weavable fibre-shaped polymer light-emitting electrochemical cell）

可穿戴电子设备和光电子设备的出现不仅需要开发高度柔性的器件，同时还要满足器件可以编织，这样才有实际应用价值。Zhang等开发了一种颜色可调、可编织的纤维状聚合物发光电化学电池（PLEC）。这种纤维状的PLEC是通过全溶液加工的办法加工的，因此便于放大规模生产。他们设计的纤维电池具有同轴结构，阴极为修饰过的金属线，阳极为导电碳纳米管，中间夹着电致发光聚合物层。纤维状带来了独特的优势，例如发光不受视角影响、能提供多种颜色、质轻、柔性、可编织。这种可编织的电池有望未来被制作成可发光的智能衣服。（Nature Photonics DOI: 10. 1038/ NPHOTON.2015. 37）

5.激光诱导定位的质谱成像

（Mass spectrometryimaging with laser-induced postionization）

基质辅助激光解吸电离质谱成像技术（MALDI-MSI）可以同时记录组织切片内很多细胞的水平分布情况，不过它的灵敏度受到离子数量的限制。Soltwisch等使用波长可调的定位激光技术来激发气相离子的二次解离。通过这种办法，他们成功将动植物组织分子内离子产率的提高了100倍。作者称这项技术可以使得灵敏MALDI-MS成像技术在微米尺度范围检测横向分布成为可能。（ScienceDOI:10.1126/science.aaa1051）

6.基于可调纳米结构的量子点高效发光器件

（High-efficiencylight-emitting devices based on quantum dots with tailored nanostructures）

半导体量子点材料因其独特的光学特性而被科学家广泛关注，这些特点包括发射波长随尺寸变化、窄发射光谱、高发光效率等。最近，Yang等人报道了基于量子点的全系列蓝光、绿光、红光发光器件，每种器件都有超过10%的极高的外量子效率。他们发现量子点的纳米结构，尤其是中间层的组成成分和外层厚度对决定器件效率起到至关重要的作用。这些器件均是通过溶液加工法制备的，因此易于放大规模生产。其中，绿光和红光器件的寿命分别超过90000 和 300000小时。 （Nature Photonics DOI: 10. 1038/ NPHOTON. 2015. 36）

7．使用P型金属氮化物纳米线阵列在可见光条件下解离水

（Visible light-drivenefficient overall water splitting using p-type metal-nitride nanowire arrays）

依靠太阳能来电解水制氢气是一种未来生产可再生能源的途径之一。Kibria等报道了一种利用可见光高效、稳定的电解水制备氢气的方法。他们所使用的材料是p型掺杂的氮化铟镓纳米阵列。在中性水 （PH= 7）的条件下，体系的表观量子效率为12.3%。通过使用双层p型掺杂的氮化镓/氮化铟镓纳米线异质结结构，他们展示出在聚光条件下太阳能-氢气转换效率达到1.8%。作者称这一稳定高效的纳米级光催化体系有潜力应用于大规模的太阳能-燃料转化方面。（Nature Communications DOI: 10.1038/ ncomms 7797）

8.通过人造界面偶极来控制钙钛矿异质结界面的能带排列

（Controlling bandalignments by artificial interface dipoles at perovskite heterointerfaces）

“界面即器件”这一概念广泛影响了很对基于界面的电子器件，如催化剂、清洁能源系统和最近出现的多功能器件。很多器件的性质决定于界面间的能带排列，而能带排列常受界面偶极的影响。不过，在钙钛矿材料中人为的创造和控制界面偶极还没有被尝试过，而这种方法对这类材料可能会很有效果。Yajima等人报道了可在钙钛矿金属-半导体异质结中调控能带排列的办法。他们通过在界面处插入正电荷或负电荷改变界面偶极实现这一目标的。作者称这种方法可用来改变功函数，从而提高器件性能。（Nature Communications DOI: 10. 1038/ ncomms 7759）