亮眼！西安交大又在这些领域做出了突出贡献

近期，西安交大科研人员在有机光电材料、可穿戴医疗传感、新冠肺炎患者救治、高分子材料等领域接连取得重要进展，一起来看这些新突破、新成果！

新年伊始

西安交大科研创新势头强劲

让我们继续为交大科研实力打Call！

1

西安交大科研人员

在含铋紫精领域取得重要进展

发表期刊

《美国化学会志》

（Journal of the American Chemical Society）

内容摘要

近日，西安交通大学前沿院何刚教授课题组首次将铋元素（Bi）引入紫精骨架中，成功制备了含铋紫精衍生物，并将其命名为“Bismoviologens”。得益于这一设计，所制备的含铋紫精具有以下优点：（1）分子具有好的平面刚性结构，从而共轭程度提高，吸收红移，能隙降低；（2）铋原子的重原子效应可以促进分子的系间窜越，进而稳定三重激发态并产生磷光特性，这也使得含铋紫精成为首例具有磷光性质的紫精类衍生物。此外，后续通过电致变色、CV、电化学光谱等一系列测试表明含铋紫精在表现出磷光性质的同时依然保有紫精化合物固有的氧化还原性质。

基于这些特性，含铋紫精被成功地应用于电致磷光变色器件和可见光诱导的交叉脱氢偶联反应。这一研究不仅大大拓展了紫精类衍生物的范围，也为此类材料在磷光光电器件和可见光催化领域的应用奠定了坚实的基础。

文章作者

西安交通大学前沿院博士生马文强为本论文第一作者。前沿院马天宇教授、化学学院饶彬研究员、材料学院张明明教授以及何刚教授课题组许乐天、张思坤、李国平共同参与了此项工作。西安交通大学为本文唯一通讯作者单位，这也是何刚教授课题组在含主族元素紫精研究领域又一重要突破。

论文链接

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c12015

2

西安交大科研人员在工程化水凝胶

可穿戴医疗传感领域取得重要进展

发表期刊

《先进功能材料》

（Advanced Functional Materials）

内容摘要

柔性可穿戴电子器件能直接贴在皮肤表面，实现人体生理信息的原位、实时及连续监测，在个性化医疗领域具有极其可观的应用前景。近日，西安交通大学蒋庄德院士、赵立波教授团队和加州大学洛杉矶分校Ali Khademhosseini教授课题组首次探索了明胶-甲基丙烯酸酯水凝胶（Gelatin methacryloyl，GelMA）用于发展柔性触觉器件的可行性，研发了一种基于GelMA的高灵敏度、透明、皮肤适形、可完全溶液加工的柔性可穿戴触觉传感器，实现了在人身体上的可穿戴医疗应用。该GelMA柔性传感器可经受住3500多次循环压力作用，在72小时内能保持测量性能稳定，并可实现低成本、大面积制备，为实现水凝胶柔性传感器的工程化应用带来了新希望。

该水凝胶柔性触觉传感器采用电容检测原理，利用GelMA为介电弹性体，通过压力感知来实现人体生理信号检测。研究人员提出了一种可完全溶液加工的电容压力传感结构，将GelMA作为核心介电弹性体，通过在其两侧设置一层辅助键合层（如PDMS层）来控制水分蒸发。通过将辅助键合层表面化学处理，并采用紫外光照射的方法来实现其与GelMA之间的化学键合，以增强器件结构坚固性、耐用性。采用旋涂、紫外光照、表面化学处理等工艺，开发了一种完全溶液加工的低成本、大面积制备技术。该结构设计策略及制备技术具有普适性，可用于发展其它水凝胶柔性触觉传感器。此外，由于GelMA介电弹性体、PEDOT:PSS电极、辅助键合和基底层均为透明材料，整个器件具有很好的透光性，对发展隐形可穿戴电子有重要意义。

文章作者

西安交通大学机械学院李支康副教授为论文第一作者，西安交通大学机械学院赵立波教授、香港大学张世明助理教授以及加州大学洛杉矶分校Ali Khademhosseini教授为共同通讯作者。此外，西安交通大学机械学院副教授罗国希、生命学院助理教授刘灏、前沿院博士生薛语萌共同参与了此项工作。

论文链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202003601

3

西安交大科研人员研发出

世界最“亮”白光有机电致发光二极管

发表期刊

Nano Energy

内容摘要

相比于白光LEDs，白光有机电致发光二极管（WOLEDs）的功率效率仍然偏低，一定程度上限制了WOLEDs的固态照明应用。其中WOLEDs中金属电极引起的等离子体模式能量损失极大阻碍了光提取效率的提高，从而限制了WOLEDs效率的进一步提高。

近日，西安交通大学吴朝新教授组研究了一种基于超厚有机多异质结空穴传输层的反型底发射WOLEDs器件结构，同时实现了高效的空穴注入和等离子体模式能量损失的抑制。在此基础上并结合常规的外光提取技术，在空穴传输层厚度为240 nm的超厚反型器件中，实现了228.4 lm/W的峰值正向功率效率，相比于空穴传输层厚度为60 nm的器件，功率效率提高了57%。同时，在1000cd m-2的亮度下，实现了166.3 lm/W的峰值正向功率效率，该结果经过第三方中科院苏州纳米研究所测试分析中心认证为165 lm/W，为国际最高记录，是世界最“亮”的白光有机电致发光二极管。

文章作者

论文第一作者为于跃博士，吴朝新教授、焦博副教授和苏州大学冯敏强教授为共同通讯作者，西安交通大学为第一作者和第一通讯作者单位。

论文链接

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105660

4

一附院ECMO团队在《欧洲心脏杂志》子刊

撰文分享危重症新冠患者救治经验

发表期刊

《欧洲心脏杂志》子刊《欧洲心脏杂志-案例》

内容摘要

2020年年初，为了抢救一例危重新冠肺炎患者的生命，西安交大一附院成立了由50多人组成的特别救治团队24小时不间断对患者实施治疗。经过94天艰苦鏖战，患者5月9日达到出院标准。作为体外循环的王者以及急重症急救中最后的一道防线，体外膜肺氧合机（ECMO，Extracorporeal Membrane Oxygenation）在该例患者的救治中发挥了重要作用。为了抢救这位患者，ECMO运转使用了49天，根据文献报道，这也是当时国内外康复出院的新冠肺炎患者中使用ECMO时间的最长记录。

近日，一附院心血管外科ECMO团队首次就ECMO在危重新冠肺炎该患者救治中的使用经验，在心血管领域知名期刊《欧洲心脏杂志》子刊《欧洲心脏杂志-案例》发表题为“Recovery from respiratory failure after 49-day ECMO support in a critically ill patient with COVID-19: case report”的论文，围绕该患者抢救过程中ECMO启动时机、ECMO启动后出现的并发症及处理策略、ECMO的撤机时机以及后续的康复治疗进行了详细阐述，特别是对ECMO治疗过程中，一附院多学科协作经验以及每日两次会诊制度做了重点介绍。在该例重症患者的诊疗过程中，多学科团队每天集中讨论两次治疗方案，包括ECMO轮转、抗病毒药物和抗生素使用以及输液管理等。通过这种多学科协作诊疗模式，保障了患者得到规范、个体化的救治。

文章作者

该论文通讯作者为西安交大一附院ECMO团队负责人闫炀教授和师桃教授，第一作者为ECMO团队骨干成员郭锋伟主治医生，论文作者还包括一附院抗疫成员邓超主治医生。

5

西安交大科研人员在自然条件下

发现+1价钙离子二维晶体并探明该类物质的奇异性质

发表期刊

《国家科学评论》（National Science Review）

内容摘要

近日，西安交大科研工作者基于冷冻透射电子显微镜技术，在还原氧化石墨烯（rGO）膜上直接观察到了自然环境下生成的二维CaCl晶体，其中钙离子的价态为+1。相关理论和实验同时表明，这些二维CaCl晶体具有室温铁磁性、金属性、类压电性，可形成石墨烯–CaCl异质结，且具备显著的储氢和释氢能力。

二维CaCl晶体的高分辨实空间冷冻电镜结构表征图(i)、选区衍射(ii)和实空间结构图像的傅里叶变换图(iii)表明该二维CaCl晶体具有两倍于石墨烯尺寸的晶胞结构。

理论研究表明，这种异常晶体的形成是由于石墨烯表面的芳香环与钙离子之间的强阳离子-π相互作用所致。由于其他金属离子（如Mg2+、Fe2+、Co2+、Cu2+、Cd2+、Cr2+和Pb2+）与石墨表面也存在强的阳离子-π相互作用，初步研究表明其他金属阳离子也会形成类似的异常价态晶体。

基于实验数据和第一性原理计算得出的稳定二维CaCl晶体结构

此类二维CaCl晶体表现出金属性，也显示出明显的类压电性质。这种超出预期的类压电行为来源于两个方面：Ca离子的单价行为，以及两种元素（Ca和Cl）在压缩或拉伸应变下具有不同的电效应。因此二维CaCl晶体是一种既具有金属特性又具有压电特性的新型物质材料，可有望制备具有原子尺度和纳米尺度的电子器件，从而产生广泛应用。

对rGO和GO膜的电阻测量证实了CaCl晶体的金属性质

自然条件下在弯曲产生的压缩和拉伸应力作用时薄膜表现出了明显的类压电性质

值得强调的是，CaCl晶体表现出室温铁磁性，这一发现打破了人们普遍认为的主族金属元素不会具有室温铁磁性的传统观念。理论计算表明这种室温铁磁性同样来源于两个方面：+1价Ca离子中的不成对价电子，以及相应反常二维晶体结构的边缘或者缺陷效应。因此可以预期其他金属元素也可通过形成类似的反常二维晶体而具有室温铁磁性。

CaCl@rGO薄膜的室温(300K)磁滞回线表明其拥有显著的室温铁磁性

该类二维晶体的奇异性质和行为也将拓展功能化石墨烯的应用。此外，考虑到金属阳离子和碳在地球上的广泛分布，这种具有先前未被认识的性质的纳米级“特殊”化合物可能在自然界中广泛存在。

这些发现不仅在具有异常的阴离子–阳离子比、新颖的阳离子价态和奇异电磁学性质的二维晶体研究上取得了突破性进展，而且在材料、生物、化学和物理等方面都具有开创性的应用潜力。

文章作者

论文的作者是西安交大物理学院张磊、张朋、张胜利教授团队联合上海大学、华东理工大学、中国科学院上海应用物理研究所、浙江农林大学、华东师范大学和厦门大学相关团队。

论文链接

https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa274

6

西安交大科研人员利用硼酸酯化学开发出具有实用价值的可持续高分子材料

发表期刊

《Journal of the American Chemical Society》

内容摘要

动态共价键是一类能在外界条件(如热、pH值、光和催化剂等)触发下发生可逆“断裂”与“重组”的共价键。基于动态共价键的“断裂”与“重组”，交联高分子可以通过分子水平上的拓扑结构演变实现高分子材料的再加工和修复。硼酸酯基作为一类典型的动态共价键，被广泛用于开发可修复和可再生的高分子材料。但是，硼酸酯基对水或醇过于敏感的问题一直困扰着研究人员。

为了解决硼酸酯基对水或醇过于敏感的问题，西安交大化学学院井新利教授课题组提出利用硼氮内配位提高硼酸酯基稳定性的策略，通过合成结构明确的硼氮内配位的环状硼酸二酯(NCB)基小分子模型化合物，并深入研究了其在热或介质触发下的交换反应动力学和热力学。在充分理解NCB基动态共价化学的基础上，将这种高稳定性的含硼杂化动态共价键结构引入高分子交联网络中，合成得到基于NCB基的Vitrimers。基于NCB基的vitrimers既具有传统热固性高分子优异的介质稳定性和力学性能，又可以通过NCB基的关联交换反应实现材料的修复、重塑和回收。尤其是相比于普通硼酸酯基交联的高分子，基于NCB基的vitrimers具有更高的水、热稳定性。这项研究工作为设计具有实用价值的可持续材料提供了一个新的化学策略和概念。

文章作者

西安交通大学化学学院博士研究生张晓婷和王淑娟副教授为该论文的共同第一作者，化学学院井新利教授是论文的通讯作者。论文中的表征和测试得到了西安交通大学分析测试共享中心、化学学院分析测试平台和西北大学分析测试中心的支持。

论文链接

https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c10244

7

西安交大科研人员提出光热和光动力协同治疗肿瘤新策略降低肿瘤复发率

发表期刊

《ACS Nano》

内容摘要

肿瘤活性反馈式治疗策略示意图

众所周知，肿瘤的后期复发绝大部分原因是前期治疗时没有彻底消除肿瘤细胞。纳米药物在肿瘤内有限的渗透深度和肿瘤内部的严重乏氧状况显著降低了PTT/PDT协同治疗疗效（PDT治疗需要氧气的支持）。

近日，西安交通大学生命学院生物医学影像与应用研究所吴道澄教授课题组提出了一种新的PTT/PDT协同治疗肿瘤的策略，在降低肿瘤复发率上取得了显著进展。该研究利用具有良好生物相容性聚多巴胺（PDA）作为载体同时负载血红蛋白（Hb提供氧气）和光敏剂（Ce6）构建小尺寸的纳米颗粒，再将小颗粒包裹进酸敏感PEG-PEI胶束中，表面再修饰能够肿瘤靶向的透明质酸（HA）成为高渗透、酸敏释放复合PTT/PDT协同治疗纳米载体。如图所示，由于肿瘤的酸性环境，该纳米体系在肿瘤部位释放出具有深度穿透能力的小尺寸聚多巴胺颗粒渗透到肿瘤各个部位，在光照条件下聚多巴胺光热治疗、Ce6释放活性氧光动力协同杀死肿瘤。血红蛋白释放氧气的量根据肿瘤活性调节，肿瘤活性越高的区域酸性越强，血红蛋白释放氧气的量越多，PDT治疗强度也越高，反之亦然。这种根据肿瘤活性调节治疗强度的反馈式治疗策略使得在肿瘤的各个活性区域PTT/PDT协同治疗都能发挥出最大的疗效，肿瘤组织消除更干净，而对正常组织的毒副作用极低。体内抗肿瘤实验显示，该方法不仅对肿瘤的抑瘤率大于98%，而且小鼠60天肿瘤复发率仅为8.3%。

文章作者

第一作者为西安交通大学生命学院博士生王雅，吴道澄教授为唯一通讯作者，西安交通大学生命学院为该论文的第一和唯一通讯作者单位。该工作得到了国家自然科学基金和国家重大科学仪器设备项目的资助。西安交通大学分析测试中心为本工作提供了大量测试表征支持。

论文链接

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c06415

「出品 / 党委宣传部」

内容来源 / 交大新闻网

责任编辑 / 常帅 崔可嘉