Ultrasensitive Magnetic Tuning of Optical Properties of Films of Cholesteric Cellulose Nanocrystals

链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c00506

本文通过将四氧化三铁（Fe3O4）纳米颗粒通过原位生长的方式引入到纤维素纳晶（CNCs）中，然后再将混合溶液与纯的CNC溶液进行混合调控比例，最后通过外加磁场来控制Fe3O4/CNCs的自组装过程。这种手性光子膜的螺旋间距可以通过相对较弱的磁场（7-15 mT）进行调控。这种方法完美避免了Fe3O4纳米颗粒在磁场中聚沉的问题，为设计基于CNC组装的光学材料及相关理论研究提供了一种新的策略。

Emerging Bioinspired Artificial Woods

链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202001086

本论文一篇关于人造木头的综述，主要介绍了近期“人造木头”的设计原理、制造方法与性能以及其潜在应用。

设计原理及方法：要制造人造木头，就得从两个方面考虑：孔壁（wall）与孔道（channel）。

制造孔壁时：文献中一般选用线性高分子，但制造出的人造木头的强度远远低于天然木头。本论文探讨了这种现象的原因(如线性聚合物分子本征强度不高)并提出可以通过刚性聚合物来弥补。

制造孔道时：制造通道的主要方法是定向冷冻，然后真空冻干的方法，用的溶剂一般为水，少部分用的有机试剂（如叔丁醇）。通过调控初始冷冻温度、冷冻速率与基体浓度来控制孔道大小及孔壁厚度。

性能及应用：由于微观设计及化学组成的不同，人造木头不但可以具有普通木头的优点（隔绝声音效果好、机械强度大），而且还可以弥补普通木头的缺点制造出阻燃的人造木头。相信人造木头在未来会大放异彩。

 

题目：Facile formation of chiral nanofibers with excellent electrochemical performance via self-assembly of carbon dots and cysteine molecules
链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/NR/D0NR02655G#!divAbstract
通讯作者：王宇，单位：吉林大学
利用水热法合成碳量子点：1 g柠檬酸+ 2 g尿素+10 mL DMF，180 ℃，24 h。之后与50 mg/mL的NaOH混合，并离心洗涤。碳量子点（直径：2 nm）与L-半胱氨酸或D-半胱氨酸混合，在40℃下搅拌24 h，碳量子点在半胱氨酸的诱导下，自组装形成半胱氨酸/碳量子点纳米纤维（直径：20 nm，长度：8 μm）。FT-IR表明半胱氨酸/碳量子点纳米纤维含有-SH特征吸收峰，且XPS分析表明纳米纤维含有C=C、C=O、C-N、C-S等特征峰，表明纳米纤维由半胱氨酸分子和碳量子点结合形成。CD测试表明，半胱氨酸/碳量子点纳米纤维随L、D半胱氨酸的不同呈现不同手性光学信号。半胱氨酸/碳量子点纳米纤维显示出良好的电催化活性，并可用于锂-氧电池（电化学催化性能优于商业Pt-C催化剂）。
题目：Hierarchical AgNR@Cys@AuNPs Helical Core-Satellite Nanostructure: Shape-Dependent Assembly and Chiroptical Response
链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jp410620b 
通讯作者：王宇，单位：吉林大学
制备银纳米棒（PVP+丙三醇+AgNO3）、银纳米颗粒（AgNO3+DMF+PVP，180 ℃，24 h）、金纳米颗粒（CTAB+AuCl4-+NaBH4）。将制备得到的银纳米棒、银纳米颗粒和D-或L-半胱氨酸混合，在室温下搅拌24 h，之后离心洗涤除去游离半胱氨酸。将金纳米颗粒与Ag-半胱氨酸混合后，在室温下搅拌24 h，获得银纳米棒/半胱氨酸/金纳米颗粒和银纳米颗粒/半胱氨酸/金纳米颗粒复合物。通过TEM表征，发现金纳米颗粒在Ag棒-半胱氨酸表面螺旋自组装生长。CD分析表明，三者复合物具有明显的手性光学信号，CD信号随半胱氨酸浓度的增加呈现红移（原因：随半胱氨酸浓度增加，金纳米颗粒吸附量增加产生聚集，表面等离子体信号增强）。
题目：Manipulation of Collective Optical Activity in One-Dimensional Plasmonic Assembly
链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/nn2044802
作者：唐智勇，单位：国家纳米中心
以CTAB为表面活性剂和封端剂，诱导制备金纳米棒。CTAB吸附在金纳米棒的长度方向，在金纳米棒的顶端，无CTAB吸附，为半胱氨酸吸附在金纳米棒顶端提供空白位点。在半胱氨酸的诱导下，金纳米棒产生end-to-end自组装，形成具有手性光学信号（200-900 nm波长范围具有手性信号）的自组装体。改变金纳米棒的长径比，可调控自组装体的CD峰位与强度。

文献：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104882

本文从生物相容性的应用以及可持续的生命周期角度考虑，利用具有高表面粗糙度和优异的失电子能力的微结构蚕丝蛋白膜设计制备了摩擦力纳米发电机。利用醇退火处理来增强蚕丝膜的抗湿性和水溶性。用电场理论模型对TENG参数进行优化以实现高输出，即使在恶劣的环境下也能显示出稳定的电输出，并且通过直接使用它的电力来驱动一些低功率便携式电子设备和以人体为中心活动的传感应用。

https://doi.org/10.1002/adfm.202001518

在这里，具有硬度可调控的蚕丝纤维(通过控制相对湿度，杨氏模量可从134 kPa到1.84 GPa调整)用做一个表皮电极去高度整合高拉伸性金属网络。当层压在保湿的皮肤上时，是柔软和高度可拉伸的基材。此外，表皮电极在附着超过10 d后，没有出现皮肤刺激或炎症。界面阻抗和电极噪音更低，并扩展应用于表皮电子、人机界面和软机器人的其他可伸缩电极和设备。

文献：Room‐Temperature All‐Liquid‐Metal Batteries Based on Fusible Alloys with Regulated Interfacial Chemistry and Wetting

链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202002577

液态金属电池的液态金属负极、正极和电解质使电池的制备简单和性价比高，且具有自修复的特点，可以根本上解决碱金属枝晶的问题。得克萨斯大学奥斯汀分校余桂华教授等人报道了首次实现的室温液态金属全电池。它的Ga–In液态金属合金正极和Na–K液态金属合金负极使它在室温下具有稳定的循环性能。采用Ga–Sn合金正极能进一步降低电池的成本，同时电池的电化学性能相当。而且，用Ga–In–Sn三元合金代替Ga基二元合金可以进一步降低电池的工作温度至−13 °C。液态金属的自修复特征使它们不受电极粉化的影响。同时，液态金属的密度比普通的电极材料更高，具有获得高容量的潜力。液态金属的高柔性和拉伸性，还可应用于可穿戴的柔性电子器件中。

文献

CNC功能材料研究进展——光学材料

1. CNC激光器

Biodegradable Laser Arrays Self-Assembled from  Plant Resources

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adma.202002332

AM 2020.6.4

通讯作者：Alexander J. C. Kuehne and Andreas Walther

单位：Germeny University of Freiburg

这篇文章通过增材制造的方式，将CNC分散液与染料掺杂的高分子水溶液混合后通过流延法蒸发诱导制备自组装薄膜，该薄膜具有光学带隙能够被用作液晶激光器的工作物质。其中CNC提供低阈值（7.2 mJ cm–2）的植物衍生光源，高分子材料选用了水溶性的P（EG- CO -HEMA）作为荧光增益介质插入到CNC自组装结构之间，形成谐振器，选用与聚合物荧光光谱充分匹配的罗丹明B与荧光增益介质发生共振实现增益效果。该激光器还具有可调控、可开关和可降解的特点。通过改变高分子与CNC的比例，可以调节材料发射激光的波长范围，CNC含量越高，材料波长就越短，能量越高。这是因为随着高分子的加入，改变了CNC自组装结构的螺距，从而展现出不同的光学性能。而通过控制环境湿度，即可打开或关闭激光器。随着湿度接近饱和，材料的带隙增加。该材料可以被喷墨打印成激光器阵列，并且可以在土壤中92后降解。

2. CNC衍射光栅

Tunable Diffraction Gratings from Biosourced Lyotropic Liquid Crystals

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201907376

AM 2020.4.3

通讯作者：Mark MacLachlan

单位：University of British Columbia

我们目前使用的衍射光栅大多是采用热致液晶制备，通常材料价格昂贵且制造工艺复杂。而溶质液晶尚未被用于制造光栅。CNC做为来源广泛的天然溶质液晶，引起了研究者的兴趣。 本文作者通过简便的方法制备了一种基于CNC自组装结构的水凝胶薄片，并通过高分子聚合物网络将CNC高度取向的周期性结构固定下来。 CNC的手性螺旋的轴心与薄膜平面平行，当光通过时，会发生衍射现象，并显示出光线偏振的选择性。而通过改变CNC的浓度，可以实现对材料周期性的控制。该工作非常具有工业放大的潜力。

本周分享的几篇文章在材料制备上都不复杂，能够用简单的方法获得结构规整的光学材料，可以说都是具有实际应用意义的。作者对于光学材料的了解还不是很多，这几篇文献只是从材料的角度去展开介绍的，阅读过程中关于光学表征的部分有很多地方没有完全理解，如果有错误之处请读者不吝赐教。

文献：

 

Scalable Ti3C2Tx MXene Interlayered Forward Osmosis Membranes for Enhanced Water

Purification and Organic Solvent Recovery

 

https://doi.org/10.1021/acsnano.0c04471

 

本文主要创新点是通过简单的刷涂方式，将MXene负载在传统的商用尼龙膜上，然后再在膜上进行界面聚合，从而制备了具有卓越正向渗透性能的过滤膜。通过该种手段可以实现MXene的商用，并具备简单和成本低的特点。以2.0 mol L 1氯化钠为提取液，制备的FO膜透水率为31.8 L m ^-2 h ^-1，比盐通量为0.27 g L ^-1。这是由于涂覆MXene对底物性能和聚酰胺层的调节，以及Ti3C2Tx层间的距离促进了水分的输送。以2.0 mol L ^-1氯化锂为牵引溶液，在高乙醇通量为9.5 L m^-2h^-1和低比盐通量为0.4 g L ^-1的条件下，膜也具有良好的有机溶剂正向渗透性能。

 

 

Nanocellulose-MXene Biomimetic Aerogels with Orientation-Tunable Electromagnetic Interference Shielding Performance

 

https://doi.org/10.1002/advs.202000979

 

本文主要创新点是制备了具有电磁屏蔽效应的超轻MXene-Cellulose气凝胶，并揭示了其电磁屏蔽性能与其内在结构的联系。通过定向冷冻制备的气凝胶具备像细胞壁一样的结构，在起电磁屏蔽效应时，该效果依赖于入射电磁波的取向细胞壁与电场方向之间的夹角，当取向细胞壁与电场方向平行时，效果最好。这种新颖的屏蔽调谐模式在不改变框架材料的情况下，提供了广泛可控的电磁干扰SE值，为制造具有良好屏蔽电磁干扰的定向结构的功能性气凝胶或器件提供了指导。