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中国留学生一作,用好“自组装”又一篇《Science》!

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高分子科学前沿 2021-05-08 11:34

钙钛矿太阳能电池具有低成本、高功率转换效率(power conversion efficiency)和功能多样化等优点,被人们广泛研究。金属卤化物钙钛矿光吸收剂的形成能较低,允许了低温溶液化处理,以及器件柔性等优势,但是却限制了它们的界面稳定性和长期可靠性。而钙钛矿太阳能电池如果要有效运作数十年,机械可靠性必不可少,这成为了其工业化道路上的一大难题。

近日,美国布朗大学的Nitin P. Padture团队使用碘封端的自组装单分子“胶水层”(I-SAM),使电子传输层(ETL)与卤化钙钛矿薄膜之间的界面粘附韧性提高了50%,大大提高了器件的机械可靠性。该研究以“Interfacial toughening with self-assembled monolayers enhances perovskite solar cell reliability”为题发表在最新一期的《Science》上。第一作者为博士生Dai Zhenghong(毕业于华中科技大学)

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文章亮点:

1、采用的碘封端的自组装单分子层能够与表面羟基反应,将电子传输层与钙钛矿薄膜之间的粘附韧性增加50%

2、碘端接自组装单分子层处理还将功率转换效率从20.2%提高到21.4%,降低了滞后,提高了运行稳定性。

3、在1太阳光、最大功率点连续运行状态下,器件稳定工作时长从700小时增加到了4000小时(80%工作效率)

4、测试表明,未处理的钙钛矿太阳能电池在电子传输层/钙钛矿界面上出现了大量不可逆的形态降解,包括孔隙形成和分层,而处理好的器件损伤积累最小化。这种差异主要源于界面上羟基的减少和界面韧性的提高。

电子传输层/钙钛矿界面的机械行为

全文链接:

https://science.sciencemag.org/content/372/6542/618

今年以来自组装NS一览:

01

2021年4月4日,华盛顿大学David Baker教授课题组通过计算生物学以及蛋白质合成的先进技术,将抗体组装成具有不同化合价和对称性的精确结构---新型的抗体“纳米笼子”(AbC)。该纳米笼由两个部分组成:一个是结合抗体的同源寡聚蛋白,另一个是抗体分子本身。研究发现,通过计算设计的蛋白质可以在多种结构中驱动抗体纳米笼的组装,从而可以控制抗体对称性和多价性。功能学研究结果显示,该抗体纳米笼结构对SARS-CoV-2刺突蛋白具有更强的结合能力, 可有效中和假病毒。研究成果以“Designed proteins assemble antibodies into modular nanocages”为题发表在Science上,并被选为当期封面!(详细报道:自组装登上《Science》封面!将抗体分子“放入”纳米笼!)

02

4月1日,复旦大学生物医学研究院徐彦辉课题组在 Science杂志上在线发表了研究长文(Research Article)《结构研究揭示转录前起始复合物识别启动子及动态组装机制》(“Structural insights into preinitiation complex assembly on core promoters”)。该项研究首次报道了包含TFIID的完整转录前起始复合物(PIC)结构,揭示了PIC如何识别不同类型启动子并完成多步组装的完整动态过程。(详细报道: 复旦大学《Science》发文:揭示转录起始复合物识别启动子及动态组装的分子机制)

03

2021年3月6日,麻省理工学院的Robert J. Macfarlane团队发展了一种快速组装克级数量的多面纳米颗粒超晶格晶体的方法,这些纳米粒子可以进一步以类似于大块固体烧结的方式成型为宏观物体(详细报道: 自组装又发一篇《Nature》!玩出新花样)。

04

2021年2月10日,英国曼彻斯特大学的Montis教授团队报道了一种简单的小分子组装体系,他们发现4-氨基吡啶的盐酸盐(4-APH +Cl −)结晶后可以形成4种不同的结构,而其中的两种结构是通过氯离子和吡啶正离子所构成的多面体之间的组装而形成。这两种结构以Frank-Kasper相(FK,拓扑密堆相)堆积,而这也是首次发现刚性的有机小分子也可以形成在金属合金中常见的FK相晶体。(详细报道: 自组装,又一篇《Nature》!)

来源:高分子科学前沿

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