用户前沿丨黄维院士&陈永华教授最 新Nature

01【导读】钙钛矿太阳能电池（PSCs）的潜在优势之一是能够对前体进行溶液处理并从溶液中沉积薄膜。目前，已经研究了旋涂、刮刀涂、喷涂、喷墨印刷和槽模印刷来沉积混合钙钛矿薄膜。与其他薄膜制造技术相比，丝网印刷具备高图案灵活性、高生产效率和高成本效益。丝网印刷工艺依赖于油墨的高粘度，能够在不受基底和图案限制的情况下制备三维纳米薄膜。这种方法能够实现油墨的印染和良好控制的非接触转移，加快产量并消除通过传统印刷和旋涂工艺制备薄膜中的有害废物。丝网印刷被认为是PSC工业化最有前途的技术。然而，由于钙钛矿油墨的低粘度和不稳定性，通过丝网印刷制备钙钛矿薄膜仍然是一个挑战。

02【成果掠影】近日，南京工业大学黄维院士与陈永华教授联合报道了利用甲基乙酸铵离子液体溶剂制成一个稳定的和粘度可调（40 - 44,000 cP）的的钙钛矿墨水并成功进行了丝网印刷。研究人员证明了对钙钛矿薄膜的厚度和面积控制，并在不同基底上的图案化，印刷速度超过20 cm s-1，油墨使用量接近100%。在环境空气中使用这种沉积方法，无论湿度如何，获得了20.52%（0.05 cm2）和18.12%（1 cm2）的最 佳效率。最值得注意的是，已经成功地探索了在环境空气中用一台机器进行完全丝网印刷的装置，对应的光伏电池在0.05 cm2、1.00 cm2和16.37 cm2面积上的效率分别为14.98%、13.53%和11.80%，同时在最 大功率点下运行300小时后还能保持96.75%的初始效率。相关研究成果以题为“Perovskite solar cells based on screen-printed thin films”发表在知名期刊Nature上。

03 【图文导读】

图一、钙钛矿薄膜的丝网印刷方法示意图 © 2022 Springer Nature

图二、钙钛矿油墨和薄膜的丝网印刷 © 2022 Springer Nature

图三、钙钛矿薄膜的丝网印刷图案化 © 2022 Springer Nature

图四、基于丝网印刷薄膜的PSCs性能 © 2022 Springer Nature

04【前景展望】研究人员利用甲基乙酸铵离子液体溶剂制成一个稳定的和粘度可调的的钙钛矿墨水，分三步成功实现了丝网印刷法制备具有任意形状的复杂图案的钙钛矿薄膜。基于此，研究人员制造平面异质结、具有n-i-p器件结构的丝网印刷PSCs，在AM1.5G 100 mW cm-2照明下，获得了20.52%的PCE，JSC为23.12 mA cm-2，VOC为1140 mV，FF为0.779。最值得注意的是，未封装的全丝网印刷PSC的PCE在光照下最 大功率点连续工作300小时后，仍保留了96.75%的初始PCE，表明全丝网印刷PSC具有良好的稳定性。

文献链接：Perovskite solar cells based on screen-printed thin films (Nature 2022, DOI: 10.1038/s41586-022-05346-0)

本文由赛恩斯供稿。

仪器推荐

爱丁堡FS5一体化稳态瞬态荧光光谱仪

南京工业大学黄维院士与陈永华教授研究团队成功制成稳定和粘度可调的钙钛矿墨水并成功进行了丝网印刷。研究成果利用一体化稳态瞬态荧光光谱仪FS5获取瞬态光谱表明丝网印刷可望减少非辐射跃迁重组。爱丁堡FS5作为一体化光谱仪，可完成稳态光谱，瞬态光谱，量子效率等表征，欢迎垂询。

尽管高熵材料 high-entropy materials是一系列功能材料的极 佳候选者，但其形成通常需要超过1,000°C高温合成程序，以及复杂加工技术，如热轧。解决高熵材料极端合成要求的途径之一，应该包括设计具有离子键网络和低内聚能的晶体结构。

因为金属卤化物钙钛矿的软离子晶格性质，这些高熵半导体HES单晶设计在立方Cs2MCl6（M=Zr4+, Sn4+, Te4+, Hf4+, Re4+, Os4+, Ir4+ 或 Pt4+）空位有序的双钙钛矿结构上，该双钙钛矿结构来自稳定络合物在多元素墨水中的自组装，即在强盐酸中充分混合的游离Cs+ 阳离子和五或六个不同[MCl6]2–阴离子八面体分子。

所得到的单相单晶跨越五和六个元素的两个高熵半导体HES族，以接近等摩尔比例作为无规合金near-equimolar ratios占据M位，并保持整体Cs2MCl6晶体结构和化学计量。在高熵5-和6-元素Cs2MCl6单晶中，各种[MCl6]2-八面体分子轨道的无序结合产生了复杂的振动和电子结构，在5或6个不同孤立八面体分子的受限激子态之间，具有能量转移相互作用。

High-entropy halide perovskite single crystals stabilized by mild chemistry. 

图1:高熵五和六元Cs2MX6单晶的合成设计。

图2:五和六元高熵钙钛矿单晶的相鉴定。

图3:高熵钙钛矿单晶的元素分析，以确认在M位点上结合了五或六种元素。

图4:在高熵钙钛矿单晶中，M位金属中心绝 对构型的高分辨结构测定。

图5:确认五或六个不同[MCl6]2-八面体复合物的无序性质贯穿单相高熵钙钛矿系统，没有微结构晶粒形成。

图6:高熵钙钛矿单晶的光电行为。

文献链接

本文译自Nature。

荧光成像技术具有非侵入性、即时反馈、高灵敏度以及高空间分辨率的特点，这使得其在生物医学成像领域具有不可替代的优势。而借助于多种荧光探针同时标记多个待测物的多重荧光成像技术的出现为研究复杂的生理-病理机制提供了有效的研究方法。然而在实际应用中，该技术仍然存在成像深度浅、成像分辨率和信噪比低以及无法多通道动态实时成像等诸多的挑战，其中缺乏高效的近红外荧光探针以及能够进行实时多重荧光成像的仪器是阻碍这一技术进一步发展的至关重要的因素。因此，能否开发系列近红外区荧光增强的探针以及相匹配的多通道实时成像的装置来解决上述难题呢？

近日，Nature Nanotechnology期刊在线发表了复旦大学化学系张凡教授团队的科研成果“Fluorescence amplified nanocrystals in the second near-infrared window for in vivo real-time dynamic multiplexed imaging”），为以上难题的攻克提供了全新的思路。这也是复旦大学通过交叉学科研究取得的又一重大成果。复旦大学化学系2019级博士生杨一唯、陈莹为第 一作者；复旦大学化学系张凡教授、凡勇青年研究员为通讯作者。

▌技术进步：近红外荧光成像逐步应用于实时动态的活体多重成像
荧光是自然界中的一种光致发光现象。由于其灵敏度高、即时反馈、操作便捷等特点，使得荧光成像在临床医学诊断、基础生物学探索及解剖学结构研究中有着巨大的优势。而借助于多种荧光探针同时标记多个待测物的多重荧光成像技术，研究人员能够对多个待测物的活动进行实时动态的追踪，有利于揭示生物体复杂的生理-病理机制。

目前该成像技术主要集中在可见光区（400-650 nm）及近红外一区（650-900 nm），由于存在生物组织对该窗口光的吸收和散射强等问题，使得在这个窗口内的光学穿透深度和成像分辨率都不理想。为了解决这个问题，研究人员通常会采用手术开辟视窗的方法来暴露所研究的部位，从而期望能够更精 准理解活体原位微环境的生理机制，但视窗不可避免地对正常生理环境造成破坏，为检测结果带来不可控的干扰。因此如何在深层组织中实现多重荧光成像是阻碍这一技术进一步发展的至关重要的问题。

近年来的研究表明，近红外第二窗口的光（1000-1700 nm）在皮肤、脂肪和骨骼等生物组织中传播时受到比可见光和近红外一区光更小的散射作用和生物体自发荧光背景噪声。尤其对于波长位于1500-1700 nm的子成像窗口，其受到的组织散射进一步降低，生物体自发荧光背景噪声几乎消失，因此被认为是一个实现活体深组织高分辨和高信噪比成像极具发展潜力的生物“透明”窗口。然而位于该“透明”成像窗口的动态多重活体荧光成像研究仍旧不理想，一方面是受限于该成像窗口可用的荧光探针，目前已报道的只有基于Er3+的稀土荧光探针以及半峰宽度大的半导体量子点；另一方面是缺乏相应能够进行实时多重荧光成像的装置和技术，因此无法在活体实现实时动态的多重荧光成像。

▌研究突破：开发荧光增强的近红外稀土荧光探针及双通道荧光成像装置实现实时动态的多重活体荧光成像
针对以上难题，张凡教授团队开发了一系列立方晶相的稀土碱金属氟化物纳米荧光探针，并搭建了双通道荧光成像装置，在1500-1700 nm波段实现了活体实时动态的多重成像。传统的研究中，由于六方晶相的稀土碱金属氟化物（β-NaREF4）具有较小的声子能，从而导致更低的非辐射弛豫概率，通常被认为更加有利于提高发光效率，因此作为一种经典的稀土探针基质而广泛使用。而在张凡团队成员发现，相较于β-NaREF4基质，在立方晶相的碱金属氟化物（α-NaREF4）基质中，Tm3+掺杂的稀土荧光探针在1632 nm处中有近百倍的下转移发光增强。通过拉曼光谱、变温荧光及光子数测试证明α-NaREF4基质较高的声子能有效地促进Tm3+的电子从3H4能级通过非辐射跃迁的方式到达3F4能级，从而增强了3F4能级的电子布居，且立方相基质中激活剂离子间的交叉弛豫以及激活剂离子与敏化剂离子之间的能量传递过程也进一步导致了Tm3+在1632 nm处的下转移发光增强。基于此荧光增强机理，也实现了Er3+和Ho3+掺杂的近红外稀土荧光探针在1530 nm和1180 nm处不同程度的下转移发光增强。该Tm3+元素掺杂的新型近红外稀土荧光探针为近红外二区多重荧光成像提供了新的波长选择。

图1：(a-b) Tm3+掺杂的立方相纳米颗粒核壳结构示意图及电镜图；(c-d) Tm3+掺杂的立方相及六方晶相纳米颗粒发射光谱及不同波长处发光强度柱状图；(e) 低温吸收光谱；(f) 基于Tm3+、Er3+、Ho3+掺杂的立方相纳米颗粒发射光谱及脂肪乳剂的吸收、散射曲线；(g) Yb-Tm体系能量传递机理；(h)Er3+和Ho3+元素掺杂的立方相和六方相纳米颗粒的发射光谱及荧光成像图。

针对所开发的系列近红外第二窗口荧光增强的新型稀土荧光探针，进一步开发了与之匹配的高时空同步的实时动态多重成像装置。与常规通过切换滤光片实现多通道成像的系统相比，该成像装置能够对两个不同通道的荧光信号进行实时同步收集，体外不同荧光探针同时修饰的不同微球运动模拟实验也验证了装置能够保证双通道高度同步的时空成像，为后续多种新型近红外稀土荧光探针用于活体实时动态多重荧光成像打下基础。

最 后，在生物组织精细结构水平上验证了该成像技术用于探索深组织生理活动机制的可行性。首先通过对不同近红外稀土荧光探针表面进行功能化修饰，实现了对活体小鼠脑部血管网络中各级血管的区分。团队随后使用激素刺激小鼠来模拟神经对血流的调控作用，利用该成像技术能够在不开辟颅窗的情况下实现对小鼠动脉血管的舒缩运动进行实时动态的监测，有望为血液动力学研究提供更加精 准的信息。为进一步探索该成像技术用于活体深组织多重荧光成像的潜力，团队利用开发的新型近红外稀土荧光探针特异性地 标记了小鼠的中性粒细胞，通过该成像技术实现了在单细胞水平上的免疫反应监测，能够对单个中性粒细胞在皮下炎症部位及脑损伤部位趋化性、外渗、激活等过程进行实时动态监测。相比于传统的成像方法，该近红外新型稀土荧光探针及双通道实时成像技术有效避免了开辟视窗造成组织损伤对观测结果带来的干扰，为在活体水平研究细胞免疫反应提供了新的思路。

图2：(a-b) 基于新型近红外荧光探针构建的活体动态多重成像方案，实现了小鼠脑部血管舒缩运动的实时动态监测；(c-f) 基于新型近红外荧光探针构建的活体动态多重成像方案，实现了对中性粒细胞在皮下炎症部位趋化作用及外渗过程的实时动态监测和分析。(g-i) 基于新型近红外荧光探针构建的活体动态多重成像方案，实现了在脑卒中小鼠脑损伤部位激活态中性粒细胞免疫反应的实时动态成像。

目前，尽管该研究已经取得了较好的初步应用效果，未来还需要更进一步地提高探针的发光效率以及增加荧光发射通道，从而满足对活体内更高成像速度、更深组织成像以及更高通量多重检测应用的需求。此外，改善荧光探针的功能修饰特性，增强与前沿生物与成像技术的兼容性等问题仍然有待后续研究。但是这一科研成果所点亮的诸多可能，都将为化学与材料科学、生物医学光子学、生命科学、生物医学工程和医疗诊断等领域拓宽研究视野。

研究工作得到了复旦大学化学系、聚合物工程国家重 点实验室、上海市分子催化和功能材料重 点实验室、国家重 点研发项目、国家自然科学基金委员会、上海市科学技术委员会等机构与项目的大力支持。

原文链接

https://doi.org/10.1038/s41565-023-01422-2

5月25日，以“智汇科技，创享未来”为主题的2023年长三角G60科创走廊（松江）科技节开幕，致力于打造成为科技成果的发布会、科技工作者的欢庆日和公众科技参与的嘉年华。

产学研联合是增强科技与经济效益结合的有效途径。科技节开幕活动中，天美及其他13家松江企业，获评2022年度上海市院士（专家）工作站，并在会上授牌。

院士专家工作站的设立，将有效实现科技成果的转化，帮助天美解决面向市场需求的产品开发难题，推动产品对前瞻性应用的探索，助力研发型人才的培养，为天美发展注入新动能！

小时候在农村，看到田里灌溉使用的水泵，就会赞叹，农民终于不用再使用扁担，一桶一桶挑水来浇地了。泵，不仅节省了人力，更最主要是能将水塘里的水源源不断地供给秧苗享用。惊叹之余，也会好奇：为什么经过“它”，水就可以从低洼的水塘流向高处的庄稼地？

最近，大连理工大学宋锋玲教授课题组在《Journal of the American Chemical Society》上面发表了题为“Integration of TADF Photosensitizer as “Electron Pump” and BSA as “Electron Reservoir” for Boosting Type I Photodynamic Therapy”的文章（DOI: 10.1021/jacs.3c01042）。

该文作者思考：Type I型光敏化过程是否也可以通过一个类似的泵，来加速电子转移，从而增强光动力治 疗 效果？基于对Type I型光敏化机制中电子转移热力学问题的研究，该文作者充分利用热激活延迟荧光性质（TADF）光敏剂独有的激发态得电子能力，同时与牛血清蛋白（BSA）的富电子特性，巧妙地结合于一体，共同加速光敏剂的电子转移能力，提出了增强肿瘤光动力治 疗 效果的新策略。

Type I 型光敏剂因其对氧气比较低的依赖性，可以解决 Type II 型光敏剂因实体肿瘤乏氧带来的预后不良的问题，逐渐成为光动力治 疗领域的研究热点。Type I 型光动力治 疗机制的核心是光敏剂的电子转移能力。这个能力包括两个方面，一方面是光敏剂从底物中获得电子，另一方面是光敏剂要将捕获的电子提供给 O2 ，从而形成活性氧超氧阴离子自由基（O2•−）。然而，大多数现有的光敏剂只能单独满足其中一个方面的能力。

在本文中，作者详细探讨了一种 TADF 光敏剂PS在I型光敏化过程中的电子转移能力。由于单线激发态 S1 和三重激发态 T1 之间比较小的能极差，因此这个 TADF 光敏剂 PS 具有较大的光激发能量（ET）。在热力学上 PS 表现出类似水泵的“电子泵”的特殊电子转移能力，因为它激发态下的还原电位足够高（正），可以从底物中获得电子，并且在基态条件下还原电位也足够低（负），将电子转移到 O2 形成 O2•−。此外，我们选择了牛血清白蛋白（BSA）作为“电子储存库”，与“电子泵” PS 完 美配合。BSA不仅具有优良生物相容性和肿瘤靶向富集的优点，同时其富电子氨基酸结构组成可以作为电子的有效来源。同时 PS 和BSA 的紧密结合作用也有利于分子间的电子传递过程。实验表明，PS/BSA 复合物可显著促进I型 PDT 过程生成大量超氧阴离子（O2•−），并且，通过分子对接模拟、瞬态光谱、电化学进一步仔细地揭示了潜在的敏化机制。

随后，我们通过制备纳米光敏剂 PS@BSA ，将 BSA 和 PS 的这些电子转移增强作用整合到一个纳米粒子系统中。证实了其在体外肿瘤细胞中增强的 PDT 杀伤效果，特别是在缺氧条件下依然可以发挥很好的治 疗 效果。小鼠体内肿瘤模型同样验证了PS@BSA 在肿瘤区域的优异富集和高效的 PDT 效率。这些结果有力证实了我们提出的这种新型 Type I 型光敏剂系统对乏氧肿瘤的出色靶向能力和治 疗 效率。这项工作提出一种新的构建高效纳米光敏剂的有效策略，即采用 BSA 作为 TADF 光敏剂的功能载体来促进I型 PDT 过程。这项工作有望激发更多的 TADF 光敏剂发挥“电子泵”作用，开展的 Type I 型 PDT 研究。

图1 光敏剂PS 的电化学还原电势简易图示，描述Type I型光敏化过程中的电子转移过程。

图2 TADF光敏剂PS作为“电子泵”和BSA作为“电子水库”的简易示意图。

参考文献

Integration of TADF Photosensitizer as “Electron Pump” and BSA as “Electron Reservoir” for Boosting Type I Photodynamic Therapy，Wenlong Chen, Zehui Wang, Mingyu Tian, Gaobo Hong, Yingnan Wu, Mengzhang Sui, Miaomiao Chen, Jing An, Fengling Song, and Xiaojun Peng，Journal of the American Chemical Society. 

DOI: 10.1021/jacs.3c01042

仪器推荐

DeltaFlex全自动模块化荧光寿命光谱仪

Delta系列凝聚了HORIBA Scientific 40多年的寿命系统研发经验，它可以提供快速、高灵敏度和高性价比的寿命解决方案。

本文中，PS和PS@BSA的荧光寿命检测是通过HORIBA DeltaFlex全自动模块化荧光寿命光谱仪实现的。DeltaFlex全自动模块化系统能够自动识别并控制添加到仪器中的组件。在使用NanoLED短寿命光源和SpectraLED长寿命光源测试时，DeltaFlex能够快速切换光源，实现短寿命和长寿命测试。 

    在锂离子电池中，过渡族金属化合物材料反常的超出理论极限的额外容量现象引发了人们的广泛关注。为了揭示这一关键科学问题，多位国际能源领域权威专家都对该现象提出了不同的理论解释，如电极表面电解质衍生层的形成与分解、含锂物质的氧化反应、空间电荷存储等。然而由于电极材料界面处的复杂性超出常规设备的测试能力，其蕴藏的储能机制始终处于争议中。

    近期，青岛大学物理科学学院李强、李洪森教授与加拿大滑铁卢大学苗国兴教授、美国得克萨斯大学奥斯汀分校余桂华教授等人通力合作，利用自主构建的原位磁性监测技术（如图1所示），结合自旋电子学理论揭示了过渡族金属化合物Fe3O4的额外容量主要来源于过渡族金属Fe纳米颗粒表面的自旋极化电容，并证明这种空间电荷储锂电容广泛存在于各种过渡族金属化合物中，费米面处3d电子高电子态密度发挥了关键作用（如图2所示）。该研究结论突破了人们对传统锂离子电池储能方式（Insertion、Alloying、Conversion）的认知，首次在实验上直观地证实了空间电荷存储机制，并进一步明确了电子存储位置。该工作已于近期发表在DJ期刊《Nature Materials》[1]。

精彩图文展示：

图1 原位观测Fe3O4锂离子电池材料在充放电过程中的磁响应，其中上图为磁化强度变化，下图为恒流充放电曲线。磁性测试出乎意料的发现在于，当电压由0.45 V降低到0.01 V时，电极磁化强度缓慢降低直至放电结束。这一发现表明还原产物金属Fe颗粒可以继续参与反应，这与经典的锂电池转化反应相矛盾。有趣的是，随后充电到1.4 V时，体系磁化强度再一次增大。

图2. 自旋极化电子在Fe0/Li2O界面的表面电容示意图（EF，费米能）。a、铁磁性金属颗粒表面（放电前后）的自旋极化态密度示意图。b、自旋极化电容模型中额外存储锂形成的空间电荷区。放电过程中还原出的Fe0纳米颗粒分布在Li2O介质中，具有大的表面/块体比率且费米面处具有高的电子态密度。大量的电子可以存储在Fe0纳米颗粒中的自旋劈裂能带中，从而产生自旋极化电容。

    值得注意的是，本文使用的样品杆是研究人员经过多年努力自主设计的，他们将电化学工作站与综合物性测试系统（PPMS）中的振动样品磁强计选件（VSM）进行了有效结合，成功地构建了锂离子电池原位磁性测试系统来观察锂电池充放电过程中的磁响应。文中所使用的PPMS系统具有高灵敏度磁性测试等优势，可作为研究能源材料原子尺度临近范围内的原子探针，是研究杂质相和局部电子分布的全新“利器”，获取其他传统技术所不能测得的信息。

图3 PPMS Dynacool系统示意图

    基于该测试系统，本文研究者破解了多年争议，首次在实验中揭示了电池容量会超过理论极限的关键问题，不仅为设计下一代高性能储能器件提供了新方向，也为能源材料的设计制备提供了一种有力的测试分析技术。

    在这里我们恭喜我们的PPMS用户取得了新的突破，也祝愿他们科研事业更上一层楼！

参考文献：

[1] Extra storage capacity in transition metal oxide lithium-ion batteries revealed by in situ magnetometry, Nature Materials, 2020, https://doi.org/10.1038/s41563-020-0756-y

成果简介

钙钛矿纳米晶体(PeNCs)在可见光中具有高效和高色纯度的依尺寸和组成而可调的发光。然而，在近红外(NIR)区域获得高效的电致发光(EL)具有挑战性，限制了其潜在的应用。

在这里，我们展示了一种高效的近红外发光二极管(LED)，通过将镱离子掺杂到PeNC基质(Yb3+: PeNCs)中，将EL波长延长到1000 nm，这是通过PeNC基质直接敏化Yb3+离子来实现的。高效的量子剪裁工艺使Yb3+: PeNCs的光致发光量子产率(PLQYs)高达126%。

通过卤化物组成工程和表面钝化策略来改善PLQY和电荷传输平衡，我们展示了一种在990 nm中心波长处峰值EQE为7.7%的高效近红外LED，代表了发射波长超过850 nm的最 高效钙钛矿基LED。

创新点：在本研究中，我们将镱离子掺杂到钙钛矿纳米晶体中，使电致发光波长延长至1000 nm。卤化物化学计量控制和表面钝化的协同作用使我们能够实现高效的近红外LED，峰值EQE为7.7%，是迄今为止峰值波长超过850 nm的OLED和PeLED中效率最 高的。

图文导读

图1 a) Yb3+:PeNCs的TEM图像和元素映射，TEM图像的插入部分显示了晶体衍射图样。b) XRD图谱，c) IR PLQY, d) PL光谱，e) Yb3+: CsPb(Cl1-xBrx)3 PeNCs的不同卤化物化学计量量的吸收。f) Yb3+: PeNCs的能量转移机制，三种重组途径分别记为(1)、(2)、(3)。g)在所选泵-探头延迟时的TA光谱。h)不同名义掺杂浓度的Yb3+:PeNCs在450nm处的归一化TA信号衰减随时间的变化。

图2 a)基于Yb3+: CsPb(Cl1-xBrx)3 NC发射极的近红外PeLEDs器件结构示意图。b)能带图。c)近红外LED内部光能通道的功率分布。d)基于Yb3+: CsPbCl1-xBrx NC发射器的PeLEDs EQE与J特性，仅考虑近红外峰值计算EQE。e)不同激子波长下PeNC薄膜的PLQY和近红外PeLEDs的峰值EQE(平均值)。f) 3.2 V ~ 6 V不同偏差下对应的EL谱，步长为0.2V。插图显示了在3.2 V电压下工作的PeLED的EL谱。

图3a)插图为BTC的分子结构。b) EQE－电流密度特性。c)原始(蓝色曲线)和钝化(红色曲线)LED器件的峰值EQE直方图。基于原始和钝化Yb3+:PeNCs的纯空穴器件d)和纯电子器件e)的J-V曲线。黑色虚线表示陷阱填充电压。f)我们的设备之间的峰值EQE比较，之前报道的近红外PeLDs和OLED (EL峰值波长超过850 nm)。

图4 a) Yb3+: PeNCs的表面钝化机理。原始Yb3+和钝化Yb3+的XPS谱: Yb 4d; b)Pb 4f5/2和4f7/2 c)的XPS谱. d)硫氰酸苄酯、原始和钝化Yb3+: PeNCs的FTIR透射光谱。e)原始和钝化Yb3+:PeNCs在480 nm波长处获得的瞬态PL衰变。f) PeNCs在480 nm处剩余激子发射的PLQY(蓝色曲线)和Yb3+离子在990 nm处近红外发射的PLQY(粉红色曲线)。

论文信息

Efficient Near-Infrared Electroluminescence from Lanthanide-Doped Perovskite Quantum Cutters

Yan-Jun Yu, Chen Zou, Wan-Shan Shen, Xiaopeng Zheng, Qi-Sheng Tian, You-Jun Yu, Chun-Hao Chen, Baodan Zhao, Zhao-Kui Wang, Dawei Di, Osman M. Bakr, Liang-Sheng Liao

First published: 25 March 2023 https://doi.org/10.1002/anie.202302005

作为气相色谱仪的资 深用户，鹤壁市农产品检验检测中心的张艳丽，特来讲述自己使用仪器的十年心得体会。

单位于2011年购买瓦里安气相色谱仪450，使用时间已经11年，现改名为天美赛里安GC456，它的外观与软件都有了一些改变。作为一名资 深用户，来评价一下该款气相色谱仪的优缺点，希望大家在选购色谱仪时少走弯路，也希望厂家不断改进仪器来满足用户的需求。一、瓦里安公司的发展史作为仪器界曾经的头部风云公司之一，瓦里安公司（Varian，Inc.）成立于1948年，瓦里安生产的气相色谱仪、液相色谱仪、ICP等产品曾畅销全 球，尤其是气相色谱、光谱、和制备液相方面，技术出众。在2010年却15亿美元卖给了安捷伦，由于启动反垄断，布鲁克收购了瓦里安的GC-TQ、ICP-MS以及Lab GC三条产品线，而英福康则收购了安捷伦的micro GC产品线。2014年，耶拿集团从布鲁克手中接手ICP-MS，同年天美集团宣布从布鲁克手中收购原瓦里安的GC、GC-MS产品线，成为今日的“赛里安”品牌。因为这个原因，我们买的该款仪器，一直在改名字与售后服务商，先是瓦里安，然后是布鲁克，最 后是天美。这是在实验室里改名字最 多的一台仪器，也是不停修改售后服务电话最 多的一台。

图1：瓦里安气相色谱仪GC450

图2：SCION赛里安GC456

二、GC450的优点1.自检功能
仪器开机后有自检功能，有报警信息可以在仪器面板上看到。面板是触摸屏，没有键盘，设备温度、气流等信息都可以看到，进样针与进样盘的校正都可以在仪器旁边完成。
2.容易拆卸
仪器上面的两块面板都不用螺丝，直接向上扳就可以打开，侧板有两个螺丝，打开后就可以看到仪器的全貌。因为拆卸方便，所以维修也很方便。我们更换过主板上的2032电池，检查过进出EPC的气路是否漏气，更换过气路的连接器件，更换过PFPD的磷滤光片，更换过点火线圈等等。

图2：便于拆卸

3.皮实耐用
这台仪器比较皮实耐用，出故障很少，气流稳定，升温降温也较快，日常只需维护进样口与色谱柱即可，好几年都不用工程师上门维修。小问题我们都能解决。
4.灵敏度高
GC450用的是PFPD检测器，它是脉冲点火，点着火后会一直叭叭响，它比FPD检测器灵敏度高10倍，像农残中很多农药的检出限0.01mg/kg可以做到。
ECD检测器，基线很稳定，但稳定时间要长些，不能开机后进样，上午开机下午进样是最 好的，稳定期间可以看到基线一直下降，降到1mV以下就可以进样。ECD很灵敏，当样品出平头峰的时候，可以设置灵敏度档位，灵敏度有两档，1与10，很是方便。
5.气流稳定
它的EPC精度很高，气流稳定，每次开机后进标液，保留时间相差不多，一年到头的标液保留时间变化不大，这样对农残的定性要容易些。
6.节省载气
检测器PFPD，所用的空气与氢气流量分别是17mL/min与14mL/min，节省空气与氢气，我以为是厂家的广告宣传，后来买了另外一个厂家的气相色谱仪，同样的时间同样的氢气发生器，加纯水的频率不一样，瓦里安气相色谱仪耗气少，加纯水也很少。
7.软件操作
7.1软件安装
软件安装比较方便，购买新电脑，重装软件系统，让工程师发过来安装步骤，自己可以安装，系统设置也简单，后面有密码狗，不用上网认证。
7.2方便比较
联机与脱机在一个软件中完成，这样的好处是在样品运行过程中，可以把已经走完的背景图拉出来，做个比较，及时发现问题，很是方便。有些厂家的软件，在样品运行过程是不能与其它一个样品的色谱图进行比较的。

图3：便于比较两张色谱图

7.3手动积分
软件中手动积分功能很方便，积分后，在色谱图上没有留下痕迹，少了很多麻烦。因为实际工作中，手动积分不免要用上。
7.4导出格式
软件中可以把色谱图导出，格式较多，有ASCⅡ、RTF、Excel、AIA等，这样可以用orgin或其它软件识别或画出色谱图，更加清晰，便于写文章。

图4：导出格式

8.售后服务
天美集团收购瓦里安气相色谱仪以后，售后服务周到热情，每年有工程师来巡检，电话与微信都能及时沟通。备件购买也能及时到位，满意度较高。

三、GC450的缺点

1.部件老化
仪器在使用长达10年以上时，有些器件会老化，最易老化的是塑料部件，比如连接气路的黑色塑料套圈，时间长了，塑料套圈出现裂纹，有漏气的现象，出峰也不正常。购买了这些备件，基本上更换了一半。建议在连接气路的部件上，最 好使用不锈钢的，这样不会出现塑料老化现象。

图5：塑料气路套圈

2.软件操作
与另一台进口A家的气相色谱仪软件相比较，软件操作上还嫌麻烦，不如A家的方便快捷。最大的问题是进行成批量样品进样时，编写的序列行行距很窄，密密码码的，很容易看串行，字也扩大不了，只好买了一台大屏幕显示器，但也解决不了根本问题。随着实验室人员年龄增加，看序列更费劲，希望厂家在软件上能够解决。
四、总结
市场上气相色谱仪厂家很多，有进口的有国产的，各厂家的仪器特点不同，软件也不一样，有的仪器市场占有率较高，与仪器灵敏度，稳定性好，软件使用方便，售后服务好等有关系。

想在市场上占有一席之地，一是不断改进与提高仪器的使用技术，二是满足用户需求，设计出用户满意的气相色谱仪。

带你看文献，只做纯干货

文献精读第37期

阿尔茨海默病（Alzheimer’sdisease, AD）是一种最为常见的神经退行性疾病，患者表现为进行性的记忆和认知功能丧失。随着全/球人口老龄化的日益加剧，AD患者数量不断增加，但是到目前为止，临床上仍然缺乏能够有效治疗AD的药物或手段。越来越多的证据表明，AD具有代谢性疾病的多种特征。例如，AD患者伴有大脑糖代谢障碍，并且它的发生先于患者认知功能障碍几十年。然而，糖代谢异常在AD发病过程中的作用机制目前仍知之甚少。

2022年10月6日，厦门大学医学院神经科学研究所张杰教授团队在Nature Metabolism杂志上发表题为“Microglial hexokinase 2 deficiency increases ATP generation through lipid metabolism leading toβ-amyloid clearance”的研究论文。文章证实，己糖激酶2（Hexokinase2, HK2）通过调节小胶质细胞的能量代谢，在小胶质细胞清除病理性的Aβ聚合物和斑块沉积的过程中发挥了重要作用，提示HK2可能是AD治疗的一个关键作用靶点。厦门大学医学院神经科学研究所张杰教授为本论文的通讯作者，冷历歌副教授为本论文的第/一作者及共同通讯作者。

在AD中，小胶质细胞通过消耗三磷酸腺苷（ATP）来清除具有神经毒性的Aβ蛋白低聚物和斑块沉积，这个过程需要大量的ATP。己糖激酶（HK）是葡萄糖代谢途径中的第一个关键酶，能够将葡萄糖转化为葡萄糖-6-磷酸（Glucose-6-Phosphate, G-6-P），促进ATP的产生。HK包含四种亚型（HK1-4），其中HK2是胰岛素敏感组织（如心脏、骨骼肌、脂肪和大脑）中主要的亚型。然而，HK2对AD中小胶质细胞功能的作用尚不清楚。

在该研究中，作者首先检测了在哺乳动物大脑中存在的HK1-3的表达情况，发现HK2在AD患者和AD小鼠模型（5xFAD小鼠）的小胶质细胞中表达特异性增高。随后，作者构建了小胶质细胞HK2特异性敲除的小鼠，并与5xFAD小鼠杂交（CcKO-5xFAD），以观察小胶质细胞中HK2缺失对AD的影响。小胶质细胞中HK2缺失可以减少Aβ斑块，并拯救5xFAD小鼠的认知功能障碍。此外，作者进一步利用抑/制剂来抑/制HK2活性，包括氯尼达明和3-溴/丙/酮酸，其中，氯尼达明已用于临床上多种肿瘤的治/疗。通过抑/制HK2激酶活性，作者同样观察到5xFAD小鼠大脑中Aβ斑块减少，以及小鼠的认知缺陷减轻。

图1.小胶质细胞中HK2缺失能够减少Aβ斑块，并拯救5xFAD小鼠的认知功能障碍

小胶质细胞在斑块周围聚集被认为是吞噬清除病理性Aβ斑块沉积的一个关键过程。作者进一步的实验表明，抑制或敲除HK2能够促进小胶质细胞的迁移和吞噬能力，这种迁移和吞噬的过程都需要消耗能量。令人惊讶的是，药物抑制或基因缺失HK2会降低神经元或星形胶质细胞中ATP的产生，但是可以显著增加小胶质细胞中ATP的形成。这可能与大脑小胶质细胞独特的代谢模式有关，抑制HK2信号导致小胶质细胞内脂蛋白脂肪酶（Lipoprotein Lipase, LPL）表达上调，从而触发脂肪酸代谢，迅速提升胞内的ATP水平。最后，作者发现，HK2的两种下游代谢物G-6-P和果糖-6-磷酸（Fructose-6-Phosphate, F-6-P）通过磷酸戊糖途径调节NADPH水平，能够逆转HK2缺乏引起的LPL的升高。

总之，该研究证明了HK2是AD发病过程中糖酵解改变和脂质代谢之间的关键环节。在HK2抑制或缺乏时，小胶质细胞中的ATP水平显著升高，但神经元或星形胶质细胞中并没有。这一发现首次证实，葡萄糖的低代谢可以增加小胶质细胞中ATP的生成。此外，抑制小胶质细胞HK2可有效促进AD小鼠Aβ斑块的吞噬，减轻认知障碍。这些结果表明，以HK2为靶点的基因或药物干预可能是AD治疗的一种新策略。

论文原文链接：

https://doi.org/10.1038/s42255-022-00643-4

团队PI简介

张杰，教授、博导，国家杰出青年科学基金、国家优秀青年科学基金、教育部新世纪优秀人才等获得者。长期从事重大脑疾病比如老年痴呆（AD）、抑郁症等的致病机理和药物开发研究。至今以第一作者或通讯作者发表论文30余篇。近5年张杰教授以通讯作者在国际知名学术期刊（Nature Neuroscience, Neuron, Biological Psychiatry, Cell Reports, PNAS, JNS, JBC，Clinical Cancer Research等）发表多篇论文。热忱欢迎优秀博士后加盟，同时欢迎优秀学子报考厦门大学医学院张杰教授课题组研究生。联系方式：jiezhang@xmu.edu.cn