梳理：夏幼南团队近年来研究成果

人物简介

1965年出生，毕业于江苏省靖江高级中学，1982年考入中国科学技术大学近代化学系，1986年获得郭沫若奖学金，1987年获学士学位，1987-1990年在中科院福建物质结构研究所攻读博士学位。1991年赴美留学，1993年获宾夕法尼亚大学无机化学硕士学位，1996年获哈佛大学，化学与化学生物系博士学位，师从George M. Whitesides教授。夏教授已在Science、Nature、JACS、Angewandte Chemie International Edition等国际顶尖杂志发表680多篇学术论文，总引用次数超过80000次，H因子为169。夏教授已获多个享有国际盛名的学术奖励，包括美国化学学会（ACS）全国材料化学奖；NIH院长先锋奖；美国化学会贝克兰奖（美国材料化学界最高荣誉，根据美国化学会资料，夏教授是六十年来第1位获贝克兰奖的华人化学家）；帕克基金会科学工程研究奖；斯隆研究奖以及美国化学会拉梅尔奖。此外，夏教授自2002年以来一直担任国际著名学术期刊Nano Letters的副主编，并兼任Accounts of Chemical Research, Advanced Functional Materials, Advanced Healthcare Materials, Angewandte Chemie International Edition和 Nano Today等多个国际著名期刊的顾问委员会成员。

论文成果：

Adv. Funct. Mater.：具有静电纺丝纤维的相变材料促进神经突生长

佐治亚理工学院夏幼南（通讯作者）团队对上述系统进行了研究，该系统基于使用同轴电喷雾制造的微粒，外部溶液含有相变材料（PCM）并且内部溶液包含有效载荷。当温度保持在PCM的熔点以下时，由于通过固体基质非常缓慢的扩散而没有释放。在升高温度以略微超过熔点时，封装的有效负载可以容易地从熔化的PCM中释放。 利用相变的可逆性，可以通过开/关加热循环以脉冲模式释放有效负载。通过将用NGF和近红外染料共色的微粒夹在两层电纺纤维之间以形成三层构建体，评估了控释系统在神经组织工程中的潜在用途。 在用近红外激光进行光热加热后，NGF释放，具有良好的生物活性以促进神经突生长。通过选择PCM，生物效应器和脚手架材料的不同组合，该控制释放系统可以应用于各种生物医学应用。相关内容以题为“Integration of Phase-Change Materials with Electrospun Fibers for Promoting Neurite Outgrowth under Controlled Release”发表在了Advanced Functional Materials上。

文献链接：Integration of Phase-Change Materials with Electrospun Fibers for Promoting Neurite Outgrowth under Controlled Release（Adv. Funct. Mater.,2018,DOI:10.1002/adfm.201705563）

Adv. Mater.: “一夫当关，万夫莫开”近红外控制的共晶天然脂肪酸相变引发药物释放

佐治亚理工学院夏幼南教授团队（通讯作者）设计制备了一种新型纳米载药材料，该材料以两种脂肪酸形成的共晶混合物能快速响应近红外光照，实现药物控释。该材料具有较好的生物相容性和温控重复性。同时在负载DOX和IR780时，体外实验和细胞实验都能很好地达到预期的效果—响应近红外光照快速释放药物，达到快速杀死肿瘤细胞的目的。该研究成果以题为“A Eutectic Mixture of Natural Fatty Acids Can Serve as the Gating Material for Near-Infrared-Triggered Drug Release”发布在国际著名期刊Adv. Mater.上。

文献链接：A Eutectic Mixture of Natural Fatty Acids Can Serve as theGating Material for Near-Infrared-Triggered Drug Release(Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201703702)

Angew. Chem. Ind. Ed：纳米杂化材料用于可控自由基生成和缺氧癌细胞的氧化破坏

美国乔治亚理工学院夏幼南教授（通讯作者）报道了该课题组采用金纳米笼实现氧自由基可控生成和低氧癌细胞氧化破坏的最新研究进展，该研究成果以题为“A Hybrid Nanomaterial for the Controlled Generation of Free Radicals and Oxidative Destruction of Hypoxic Cancer Cells”发表在Angew. Chem. Ind. Ed.上。该工作通过采用聚合引发剂产生氧自由基的新方法杀死癌细胞，首先聚合引发剂2,2’-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane] dihydrochloride (AIPH)和相变材料(PEM)混合，并封装在金纳米笼(AuNCs)腔体内，之后在近红外激光引发后，相变材料在金纳米笼的光热效应下融化，从而释放引发剂产生自由基，该自由基能够氧化细胞化合物，或者氧气反应产生细胞毒性的自由基，另外即使在低氧环境中也能够产生细胞内脂质过氧化物，进而引发细胞凋亡。该方法可在低氧含量的癌细胞中实现高效、可控的生成氧自由基，能够有效的杀死癌细胞，达到治疗癌症的目的。

文献链接:A Hybrid Nanomaterial for the Controlled Generation of Free Radicals and Oxidative Destruction of Hypoxic Cancer Cells(Angew. Chem. Int. Ed., 2017, DOI:10.1002/anie.201702898/full)

JACS：一锅法制备不同结构的Pd-Pt双金属纳米晶体及其成因分析

2016年8月29日，JACS在线发表一篇题为“Quantitative Analysis of the Reduction Kinetics Responsible for the One-Pot Synthesis of Pd−Pt Bimetallic Nanocrystals with Different Structures”的文章，文章通讯作者为美国乔治亚理工学院夏幼南教授。

夏幼南团队曾报道过一篇使用还原动力学方法定量分析Pd-Pt双金属纳米晶体有两个独特结构成因的文章。合成中加入KBr，并通过配位体交换作用改变金属离子前驱体的氧化还原电位进而控制反应动力学过程。未添加KBr的时候，PdCl₄^2–与PtCl₄^2–的初始还原速率之比大约是10.0，以致形成Pd@Pt正八面体核壳结构；当KBr的浓度为63 mM时，产物为Pd–Pt纳米晶。

成因分析如下：随着反应的进行，由于配体交换作用两个前驱体还原速率之比由初始值下降到2.4，从而生成PdCl₄^2–和PtCl₄^2–。Br^-在{100}面的生长存在选择性限制效应，致使纳米晶形成立方结构。相对于纳米立方体，正八面体Pd@Pt核壳结构在氧气还原反应(ORR)中表现出更高的催化活性和持久性。

经测试，正八面体核壳结构的位点活性（1.51 mA·cm^-2）、质量活性（1.05 A mg^–1_Pt）等性能是纳米管的3—4倍高（纳米管分别是0.39 mA cm^–2与 0.34 A mg^–1_Pt）。经过20000次循环加速耐久性试验后，八面体核壳结构的质量活性为（0.68 A mg^–1_Pt），这是传统商用Pt/C催化剂的两倍。

文献链接：Quantitative Analysis of the Reduction Kinetics Responsible for the One-Pot Synthesis of Pd–Pt Bimetallic Nanocrystals with Different Structures（JACS，2016，DOI: 10.1021/jacs.6b07213）

Angew：笼状纳米金等离子体加热诱导高分子薄膜出现微观图案化铁电相变

日前来自美国佐治亚理工学院的夏幼南教授（通讯作者）研究团队提出了一种等离子体纳米结构去捕获光子能量从而诱导PDVF薄膜发生铁电相－顺电相的相变过程的研究方法，该论文被评选为VIP文章（Very Important Paper）。在该方法过程中，研究人员将Au纳米笼状颗粒与PVDF混合，然和将混合物包裹进薄膜中。由于金纳米笼状体颗粒具有在近红外区可调节的局域表面等离子体共振效应以及可观的光子热力学效应，研究人员采用金纳米笼状体颗粒作为等离子体纳米结构，当其分散在PVDF薄膜中，金纳米笼状颗粒可以在激光的激发下诱导局域热量的出现，从而可以进一步在几秒的时间内引发铁电相变过程。因此该等离子体辅助的高效相变转换过程可以图案化铁电b相，这样可以使近红外响应热电器件的合成制备过程得以简化。

文献链接：Micropatterning of the Ferroelectric Phase in a Poly(vinylidene difluoride) Film by Plasmonic Heating with Gold Nanocages( Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 10.1002/anie.201605405 )

Advanced materials: 多孔鞘状手术缝合材料高效负载和持久缓释组织生长因子

修复结缔组织是外科手术中的挑战，因为伤口无法在三个星期内恢复。使用传统的缝合材料只能解决初期的组织修复问题，无法调节后续的修复。将生长因子持续缓释到受伤部位是一种很好的方法，而手术缝合线是理想的 “运载工具”，所以设计出一种能够有效负载且能持续缓释生长因子缝合线显得至关重要。

近日，佐治亚理工学院的美籍华人夏幼南教授及其研究团队对商业化手术缝合线进行了改性，使得这种缝合线能够有效地负载结缔组织生长所需要的生长因子，且能够持续缓释长达11天之久。

本文的亮点在于发展了一种简单、通用的缝合线改性方法，即利用肿胀和冷冻干燥的工艺设计出一种能够高效负载和持续缓释生长因子的缝合线，在此过程中没有明显改变其机械性能。这种材料在修复损伤的结缔组织和伤口方面有着很好的应用前景。

下载链接：Surgical Sutures with Porous Sheaths for the Sustained Release of Growth Factors

Nano Lett.：Pt-Ag纳米笼的合成与表征以显示氧还原反应活性与耐久性的提高

通过电置换法制备出Pt-Ag纳米笼并对其进行表征；其次，Pt₅₆Ag₄₄/C纳米笼和Pt/C商用催化剂的性能对比，发现纳米笼催化活性与耐久性等性质优越；再次，通过密度泛函理论推测催化剂的活性大小与O-O键断裂过程中过渡态的稳定性高低有关。

该团队合成的Pt-Ag合金纳米笼组成为Pt₁₉Ag₈₁，外缘尺寸18 nm以及为厚度3 nm，可由Ag纳米立方体与Pt（II）通过电置换反应一步制备。在加速耐久性循环测试后其电势在0.6—1.0 V之间变化，纳米笼的组成亦发生改变但其形貌未发生变化。比较后发现，经循环测试后纳米笼的氧还原反应比活度为1.23 mA·cm^-2，是商用最先进的Pt/C催化剂（耐久性测试前比活度为0.37 mA·cm^-2）的3.3倍。在30000次电压循环测试后，纳米笼的质量活性只从0.64降到0.33 mg^-1_Pt，仍约是商用Pt/C催化剂（质量活性为0.19 mg^-1_Pt）的两倍。由此说明了Pt-Ag纳米笼优良的性质。

该文出自Nano Letters上的一篇题为“Synthesis and Characterization of Pt−Ag Alloy Nanocages with Enhanced Activity and Durability toward Oxygen Reduction”的文章，本文通讯作者为威斯康星大学麦迪逊分校Manos Mavrikakis教授和佐治亚理工学院夏幼南教授。

文献链接：Synthesis and Characterization of Pt−Ag Alloy Nanocages with Enhanced Activity and Durability toward Oxygen Reduction（Nano Letters，2016，DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b03395）

综述成果：

Mater. Today综述：贵金属的十面体纳米晶体：合成、表征和应用

近日，Mater. Today在线刊登了佐治亚理工学院夏幼南教授（通讯作者）发表的题为“Decahedral nanocrystals of noble metals: Synthesis, characterization, and applications”的综述文章，集中阐述了基于贵金属的十面体纳米晶体的合成、表征和应用相关的研究进展。首先简要介绍了十面体纳米晶体的独特特征和性质，并对十面体纳米晶体的形成机制进行热力学和动力学分析。然后分析了合成单金属（Ag、Au、Pd、Cu、Rh和Pt）、合金十面体纳米晶体以及具有核-壳、核-框架或一维结构衍生物的合成路线。最后，重点介绍了十面体纳米晶及其衍生物在光子、催化和传感应用中的应用，并总结了关于贵金属十面体纳米晶体的未来发展方向。

文献链接：Decahedral nanocrystals of noble metals: Synthesis, characterization, and applications(Mater. Today 2018, DOI: 10.1016/j.mattod.2018.04.003)

综述：静电纺丝制备纳米纤维的原理、方法和应用

静电纺丝是一种利用表面经典排斥作用，以粘性流体为原料，简便、通用、连续地制备纳米纤维的方法。静电纺丝制备的纳米纤维，其直径可以达数十纳米，纳米纤维的材料范围广泛，包括高分子、陶瓷、小分子以及其复合物。除了可以制备表面光滑的纳米纤维，静电纺丝发还可以制备具有二级结构的纳米纤维，包括孔、空腔、核-壳结构等。纳米纤维的表面和内部可进一步地加入分子或纳米颗粒修饰，这一过程可在静电纺丝过程中同时进行、也可在纳米纤维形成之后进行。另外，对纳米纤维进行排列、堆垛、折叠，可组装形成有序结构或分级结构。这些特性使得静电纺丝被广泛应用于空气过滤、水处理、异相催化、环境保护、智能织物、表面涂层、能量的收集转化和存储、封装生物活性材料、药物缓释、组织工程、再生医学等。

美国佐治亚理工学院的夏幼南教授团队在国际著名期刊Accounts of Chemical Research发表题为”Electrospun Nanofibers: New Concepts, Materials, and Applications”的综述文章。该篇综述阐述了静电纺丝制备纳米纤维的原理和方法 ，同时还介绍了静电纺丝纳米纤维的应用领域并对未来的研究方向进行了展望。

文献链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.7b00218

Natl. Sci. Rev.综述：贵金属纳米框架的理性设计与合成及其在催化和光电子学中的应用

来自佐治亚理工学院的夏幼南教授（通讯作者）等人撰写的综述文章介绍了近些年来贵金属纳米框架在设计、合成和使用方面的进展。相关内容以“Rational design and synthesis of noble-metal nanoframes for catalytic and photonic applications”为题发表在了2016年9月26日的National Science Review上。

文中首先总结讨论了贵金属纳米框架的两种合成策略：（1）先将一种金属选择性沉积在另一种金属模板上，然后选择性地刻蚀掉金属模板；（2）通过置换反应或氧化刻蚀的方法将空心或实心结构的金属纳米晶去合金化来得到纳米框架结构。然后文中着重介绍了贵金属纳米框架在催化和光电子学领域中的应用，最后讨论并展望了贵金属纳米框架合成制备方面仍需解决的问题以及未来的发展趋势。

文献链接：Rational design and synthesis of noble-metal nanoframes for catalytic and photonic applications（Natl. Sci. Rev., 2016, DOI: 10.1093/nsr/nww062）

Angew综述：胶体金属纳米晶！

种子介导生长（seed-mediated growth）是合成胶体金属纳米晶的重要手段。该方法设计巧妙，不仅可以优化增强现有的科学应用，还能进一步为开拓全新的发展方向提供坚实的技术基础。近期，美国佐治亚理工学院的夏幼南教授团队在国际著名期刊Angew. Chem. Int. Ed.发表题为”Seed-Mediated Growth of Colloidal Metal Nanocrystals”的综述文章。该篇综述阐述了如何利用具有明确可控内向结构的种子来发展金属纳米晶的多样性，同时还介绍了种子介导生长法的优势并对未来的研究方向进行了展望。

文献链接：Seed-Mediated Growth of Colloidal Metal Nanocrystals(Angew. Chem. Int. Ed., 2016, DOI: 10.1002/anie.201604731) （文献全文已上传至材料人纳米学术交流群 228686798）

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