亮眼！西安交大又在這些領域做出了突出貢獻

近期，西安交大科研人員在有機光電材料、可穿戴醫療傳感、新冠肺炎患者救治、高分子材料等領域接連取得重要進展，一起來看這些新突破、新成果！

新年伊始

西安交大科研創新勢頭強勁

讓我們繼續為交大科研實力打Call！

1

西安交大科研人員

在含鉍紫精領域取得重要進展

發表期刊

《美國化學會志》

（Journal of the American Chemical Society）

內容摘要

近日，西安交通大學前沿院何剛教授課題組首次將鉍元素（Bi）引入紫精骨架中，成功製備了含鉍紫精衍生物，並將其命名為「Bismoviologens」。得益於這一設計，所製備的含鉍紫精具有以下優點：（1）分子具有好的平面剛性結構，從而共軛程度提高，吸收紅移，能隙降低；（2）鉍原子的重原子效應可以促進分子的系間竄越，進而穩定三重激發態併產生磷光特性，這也使得含鉍紫精成為首例具有磷光性質的紫精類衍生物。此外，後續通過電致變色、CV、電化學光譜等一系列測試表明含鉍紫精在表現出磷光性質的同時依然保有紫精化合物固有的氧化還原性質。

基於這些特性，含鉍紫精被成功地應用於電致磷光變色器件和可見光誘導的交叉脫氫偶聯反應。這一研究不僅大大拓展了紫精類衍生物的範圍，也為此類材料在磷光光電器件和可見光催化領域的應用奠定了堅實的基礎。

文章作者

西安交通大學前沿院博士生馬文強為本論文第一作者。前沿院馬天宇教授、化學學院饒彬研究員、材料學院張明明教授以及何剛教授課題組許樂天、張思坤、李國平共同參與了此項工作。西安交通大學為本文唯一通訊作者單位，這也是何剛教授課題組在含主族元素紫精研究領域又一重要突破。

論文鏈接

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

2

西安交大科研人員在工程化水凝膠

可穿戴醫療傳感領域取得重要進展

發表期刊

《先進功能材料》

（Advanced Functional Materials）

內容摘要

柔性可穿戴電子器件能直接貼在皮膚表面，實現人體生理信息的原位、實時及連續監測，在個性化醫療領域具有極其可觀的應用前景。近日，西安交通大學蔣庄德院士、趙立波教授團隊和加州大學洛杉磯分校Ali Khademhosseini教授課題組首次探索了明膠-甲基丙烯酸酯水凝膠（Gelatin methacryloyl，GelMA）用於發展柔性觸覺器件的可行性，研發了一種基於GelMA的高靈敏度、透明、皮膚適形、可完全溶液加工的柔性可穿戴觸覺傳感器，實現了在人身體上的可穿戴醫療應用。該GelMA柔性傳感器可經受住3500多次循環壓力作用，在72小時內能保持測量性能穩定，並可實現低成本、大面積製備，為實現水凝膠柔性傳感器的工程化應用帶來了新希望。

該水凝膠柔性觸覺傳感器採用電容檢測原理，利用GelMA為介電彈性體，通過壓力感知來實現人體生理信號檢測。研究人員提出了一種可完全溶液加工的電容壓力傳感結構，將GelMA作為核心介電彈性體，通過在其兩側設置一層輔助鍵合層（如PDMS層）來控制水分蒸發。通過將輔助鍵合層表面化學處理，並採用紫外光照射的方法來實現其與GelMA之間的化學鍵合，以增強器件結構堅固性、耐用性。採用旋塗、紫外光照、表面化學處理等工藝，開發了一種完全溶液加工的低成本、大面積製備技術。該結構設計策略及製備技術具有普適性，可用於發展其它水凝膠柔性觸覺傳感器。此外，由於GelMA介電彈性體、PEDOT:PSS電極、輔助鍵合和基底層均為透明材料，整個器件具有很好的透光性，對發展隱形可穿戴電子有重要意義。

文章作者

西安交通大學機械學院李支康副教授為論文第一作者，西安交通大學機械學院趙立波教授、香港大學張世明助理教授以及加州大學洛杉磯分校Ali Khademhosseini教授為共同通訊作者。此外，西安交通大學機械學院副教授羅國希、生命學院助理教授劉灝、前沿院博士生薛語萌共同參與了此項工作。

論文鏈接

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

3

西安交大科研人員研發出

世界最「亮」白光有機電致發光二極管

發表期刊

Nano Energy

內容摘要

相比於白光LEDs，白光有機電致發光二極管（WOLEDs）的功率效率仍然偏低，一定程度上限制了WOLEDs的固態照明應用。其中WOLEDs中金屬電極引起的等離子體模式能量損失極大阻礙了光提取效率的提高，從而限制了WOLEDs效率的進一步提高。

近日，西安交通大學吳朝新教授組研究了一種基於超厚有機多異質結空穴傳輸層的反型底發射WOLEDs器件結構，同時實現了高效的空穴注入和等離子體模式能量損失的抑制。在此基礎上並結合常規的外光提取技術，在空穴傳輸層厚度為240 nm的超厚反型器件中，實現了228.4 lm/W的峰值正向功率效率，相比於空穴傳輸層厚度為60 nm的器件，功率效率提高了57%。同時，在1000cd m-2的亮度下，實現了166.3 lm/W的峰值正向功率效率，該結果經過第三方中科院蘇州納米研究所測試分析中心認證為165 lm/W，為國際最高記錄，是世界最「亮」的白光有機電致發光二極管。

文章作者

論文第一作者為於躍博士，吳朝新教授、焦博副教授和蘇州大學馮敏強教授為共同通訊作者，西安交通大學為第一作者和第一通訊作者單位。

論文鏈接

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

4

一附院ECMO團隊在《歐洲心臟雜誌》子刊

撰文分享危重症新冠患者救治經驗

發表期刊

《歐洲心臟雜誌》子刊《歐洲心臟雜誌-案例》

內容摘要

2020年年初，為了搶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多人組成的特別救治團隊24小時不間斷對患者實施治療。經過94天艱苦鏖戰，患者5月9日達到出院標準。作為體外循環的王者以及急重症急救中最後的一道防線，體外膜肺氧合機（ECMO，Extracorporeal Membrane Oxygenation）在該例患者的救治中發揮了重要作用。為了搶救這位患者，ECMO運轉使用了49天，根據文獻報道，這也是當時國內外康復出院的新冠肺炎患者中使用ECMO時間的最長記錄。

近日，一附院心血管外科ECMO團隊首次就ECMO在危重新冠肺炎該患者救治中的使用經驗，在心血管領域知名期刊《歐洲心臟雜誌》子刊《歐洲心臟雜誌-案例》發表題為「Recovery from respiratory failure after 49-day ECMO support in a critically ill patient with COVID-19: case report」的論文，圍繞該患者搶救過程中ECMO啟動時機、ECMO啟動後出現的併發症及處理策略、ECMO的撤機時機以及後續的康復治療進行了詳細闡述，特別是對ECMO治療過程中，一附院多學科協作經驗以及每日兩次會診制度做了重點介紹。在該例重症患者的診療過程中，多學科團隊每天集中討論兩次治療方案，包括ECMO輪轉、抗病毒藥物和抗生素使用以及輸液管理等。通過這種多學科協作診療模式，保障了患者得到規範、個體化的救治。

文章作者

該論文通訊作者為西安交大一附院ECMO團隊負責人閆煬教授和師桃教授，第一作者為ECMO團隊骨幹成員郭鋒偉主治醫生，論文作者還包括一附院抗疫成員鄧超主治醫生。

5

西安交大科研人員在自然條件下

發現+1價鈣離子二維晶體並探明該類物質的奇異性質

發表期刊

《國家科學評論》（National Science Review）

內容摘要

近日，西安交大科研工作者基於冷凍透射電子顯微鏡技術，在還原氧化石墨烯（rGO）膜上直接觀察到了自然環境下生成的二維CaCl晶體，其中鈣離子的價態為+1。相關理論和實驗同時表明，這些二維CaCl晶體具有室溫鐵磁性、金屬性、類壓電性，可形成石墨烯–CaCl異質結，且具備顯著的儲氫和釋氫能力。

二維CaCl晶體的高分辨實空間冷凍電鏡結構表徵圖(i)、選區衍射(ii)和實空間結構圖像的傅里葉變換圖(iii)表明該二維CaCl晶體具有兩倍於石墨烯尺寸的晶胞結構。

理論研究表明，這種異常晶體的形成是由於石墨烯表面的芳香環與鈣離子之間的強陽離子-π相互作用所致。由於其他金屬離子（如Mg2+、Fe2+、Co2+、Cu2+、Cd2+、Cr2+和Pb2+）與石墨表面也存在強的陽離子-π相互作用，初步研究表明其他金屬陽離子也會形成類似的異常價態晶體。

基於實驗數據和第一性原理計算得出的穩定二維CaCl晶體結構

此類二維CaCl晶體表現出金屬性，也顯示出明顯的類壓電性質。這種超出預期的類壓電行為來源於兩個方面：Ca離子的單價行為，以及兩種元素（Ca和Cl）在壓縮或拉伸應變下具有不同的電效應。因此二維CaCl晶體是一種既具有金屬特性又具有壓電特性的新型物質材料，可有望製備具有原子尺度和納米尺度的電子器件，從而產生廣泛應用。

對rGO和GO膜的電阻測量證實了CaCl晶體的金屬性質

自然條件下在彎曲產生的壓縮和拉伸應力作用時薄膜表現出了明顯的類壓電性質

值得強調的是，CaCl晶體表現出室溫鐵磁性，這一發現打破了人們普遍認為的主族金屬元素不會具有室溫鐵磁性的傳統觀念。理論計算表明這種室溫鐵磁性同樣來源於兩個方面：+1價Ca離子中的不成對價電子，以及相應反常二維晶體結構的邊緣或者缺陷效應。因此可以預期其他金屬元素也可通過形成類似的反常二維晶體而具有室溫鐵磁性。

CaCl@rGO薄膜的室溫(300K)磁滯回線表明其擁有顯著的室溫鐵磁性

該類二維晶體的奇異性質和行為也將拓展功能化石墨烯的應用。此外，考慮到金屬陽離子和碳在地球上的廣泛分佈，這種具有先前未被認識的性質的納米級「特殊」化合物可能在自然界中廣泛存在。

這些發現不僅在具有異常的陰離子–陽離子比、新穎的陽離子價態和奇異電磁學性質的二維晶體研究上取得了突破性進展，而且在材料、生物、化學和物理等方面都具有開創性的應用潛力。

文章作者

論文的作者是西安交大物理學院張磊、張朋、張勝利教授團隊聯合上海大學、華東理工大學、中國科學院上海應用物理研究所、浙江農林大學、華東師範大學和廈門大學相關團隊。

論文鏈接

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

6

西安交大科研人員利用硼酸酯化學開發出具有實用價值的可持續高分子材料

發表期刊

《Journal of the American Chemical Society》

內容摘要

動態共價鍵是一類能在外界條件(如熱、pH值、光和催化劑等)觸發下發生可逆「斷裂」與「重組」的共價鍵。基於動態共價鍵的「斷裂」與「重組」，交聯高分子可以通過分子水平上的拓撲結構演變實現高分子材料的再加工和修復。硼酸酯基作為一類典型的動態共價鍵，被廣泛用於開發可修復和可再生的高分子材料。但是，硼酸酯基對水或醇過於敏感的問題一直困擾着研究人員。

為了解決硼酸酯基對水或醇過於敏感的問題，西安交大化學學院井新利教授課題組提出利用硼氮內配位提高硼酸酯基穩定性的策略，通過合成結構明確的硼氮內配位的環狀硼酸二酯(NCB)基小分子模型化合物，並深入研究了其在熱或介質觸發下的交換反應動力學和熱力學。在充分理解NCB基動態共價化學的基礎上，將這種高穩定性的含硼雜化動態共價鍵結構引入高分子交聯網絡中，合成得到基於NCB基的Vitrimers。基於NCB基的vitrimers既具有傳統熱固性高分子優異的介質穩定性和力學性能，又可以通過NCB基的關聯交換反應實現材料的修復、重塑和回收。尤其是相比於普通硼酸酯基交聯的高分子，基於NCB基的vitrimers具有更高的水、熱穩定性。這項研究工作為設計具有實用價值的可持續材料提供了一個新的化學策略和概念。

文章作者

西安交通大學化學學院博士研究生張曉婷和王淑娟副教授為該論文的共同第一作者，化學學院井新利教授是論文的通訊作者。論文中的表徵和測試得到了西安交通大學分析測試共享中心、化學學院分析測試平台和西北大學分析測試中心的支持。

論文鏈接

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

7

西安交大科研人員提出光熱和光動力協同治療腫瘤新策略降低腫瘤複發率

發表期刊

《ACS Nano》

內容摘要

腫瘤活性反饋式治療策略示意圖

眾所周知，腫瘤的後期複發絕大部分原因是前期治療時沒有徹底消除腫瘤細胞。納米藥物在腫瘤內有限的滲透深度和腫瘤內部的嚴重乏氧狀況顯著降低了PTT/PDT協同治療療效（PDT治療需要氧氣的支持）。

近日，西安交通大學生命學院生物醫學影像與應用研究所吳道澄教授課題組提出了一種新的PTT/PDT協同治療腫瘤的策略，在降低腫瘤複發率上取得了顯著進展。該研究利用具有良好生物相容性聚多巴胺（PDA）作為載體同時負載血紅蛋白（Hb提供氧氣）和光敏劑（Ce6）構建小尺寸的納米顆粒，再將小顆粒包裹進酸敏感PEG-PEI膠束中，表面再修飾能夠腫瘤靶向的透明質酸（HA）成為高滲透、酸敏釋放複合PTT/PDT協同治療納米載體。如圖所示，由於腫瘤的酸性環境，該納米體系在腫瘤部位釋放出具有深度穿透能力的小尺寸聚多巴胺顆粒滲透到腫瘤各個部位，在光照條件下聚多巴胺光熱治療、Ce6釋放活性氧光動力協同殺死腫瘤。血紅蛋白釋放氧氣的量根據腫瘤活性調節，腫瘤活性越高的區域酸性越強，血紅蛋白釋放氧氣的量越多，PDT治療強度也越高，反之亦然。這種根據腫瘤活性調節治療強度的反饋式治療策略使得在腫瘤的各個活性區域PTT/PDT協同治療都能發揮出最大的療效，腫瘤組織消除更乾淨，而對正常組織的毒副作用極低。體內抗腫瘤實驗顯示，該方法不僅對腫瘤的抑瘤率大於98%，而且小鼠60天腫瘤複發率僅為8.3%。

文章作者

第一作者為西安交通大學生命學院博士生王雅，吳道澄教授為唯一通訊作者，西安交通大學生命學院為該論文的第一和唯一通訊作者單位。該工作得到了國家自然科學基金和國家重大科學儀器設備項目的資助。西安交通大學分析測試中心為本工作提供了大量測試表徵支持。

論文鏈接

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

「出品 / 黨委宣傳部」

內容來源 / 交大新聞網

責任編輯 / 常帥 崔可嘉