Nano-Micro Letters

Việc nghiên cứu các khung kim loại-quy organic (MOFs) cho các ứng dụng y sinh đã thu hút nhiều sự chú ý trong những năm gần đây. MOFs được xem như là một lớp hứa hẹn của các nanocarrier để vận chuyển thuốc nhờ vào cấu trúc xác định rõ ràng, diện tích bề mặt siêu cao và độ xốp, kích thước lỗ có thể tinh chỉnh, và tính năng hóa học dễ dàng. Trong bài đánh giá này, các tính chất độc đáo của MOFs và những lợi ích của chúng như là nanocarriers cho việc vận chuyển thuốc trong các ứng dụng y sinh đã được thảo luận trong phần đầu tiên. Sau đó, các chiến lược hiện đại để chức năng hóa MOFs với các tác nhân điều trị đã được tổng hợp, bao gồm hấp phụ bề mặt, bao bọc lỗ, liên kết cộng hóa trị, và các phân tử chức năng như là các khối xây dựng. Ở phần thứ ba, các ứng dụng sinh học gần đây nhất của MOFs cho việc vận chuyển thuốc, protein, và axit nucleic trong tế bào, đặc biệt là aptamer, đã được trình bày. Cuối cùng, các thách thức và triển vọng đã được thảo luận một cách toàn diện để cung cấp bối cảnh cho sự phát triển trong tương lai của MOFs như là hệ thống vận chuyển thuốc hiệu quả.

Pin ion kali (PIBs) được đánh giá cao cho lưu trữ năng lượng quy mô lưới điện nhờ vào tài nguyên kali dồi dào và mật độ năng lượng cao. Chìa khóa để đạt được công nghệ lưu trữ năng lượng hiệu suất cao và quy mô lớn nằm trong việc tìm kiếm các quy trình tổng hợp sinh thái hiệu quả cho việc thiết kế các vật liệu anot phù hợp. Bài viết này giới thiệu một siêu cấu trúc carbon dạng bọt hình cầu (NCS) được lắp ghép từ các lớp nano 2D, được thiết kế hợp lý và hiệu quả cho việc lưu trữ K⁺. Điện cực NCS tối ưu cho thấy khả năng tỷ lệ vượt trội, dung lượng riêng đảo ngược cao (250 mAh g⁻¹ tại 200 mA g⁻¹ sau 300 chu kỳ), và hiệu suất chu kỳ đầy hứa hẹn (205 mAh g⁻¹ tại 1000 mA g⁻¹ sau 2000 chu kỳ). Hiệu suất vượt trội này có thể được quy cho cấu trúc hình cầu mạnh mẽ và mạng lưới truyền tải điện 3D độc đáo cùng với các lớp nano giàu nitơ. Hơn nữa, việc điều chỉnh các loại nitơ pha tạp và hình thái của NCS-5 cũng được thảo luận chi tiết dựa trên kết quả thực nghiệm và các tính toán lý thuyết chức năng mật độ. Chiến lược này nhằm điều chỉnh cấu trúc và các đặc tính của vật liệu 3D dự kiến sẽ đáp ứng những thách thức lớn cho các vật liệu carbon tiên tiến như các anot PIB hiệu suất cao trong các ứng dụng thực tế.

Tính chất điện-từ nội tại và kiến trúc nano-vi đặc biệt của các vật liệu chức năng có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng chuyển đổi năng lượng sóng điện từ của nó, đặc biệt trong lĩnh vực hấp thụ sóng vi ba (MA). Trong nghiên cứu này, các hợp chất xốp Ni_1−xCo_x@Carbon được chiết xuất từ khung kim loại-hữu cơ (MOF) đã được tổng hợp thành công thông qua phản ứng dung môi nhiệt và các bước xử lý nung sau đó. Nhờ vào sự phối hợp, bimetallic Ni-Co-MOF đã được cacbon hóa giữ nguyên bộ khung ban đầu và biến đổi thành các hợp chất carbon-magnetic với cấu trúc nano-vi có thể điều chỉnh. Trong quá trình phân huỷ nhiệt, các hạt/nhóm từ tính tạo ra đóng vai trò như một chất xúc tác để thúc đẩy sự sắp xếp carbon sp², hình thành kiến trúc lõi-vỏ đặc biệt. Vì vậy, các hạt vi cầu Ni@C thuần khiết thể hiện hành vi MA mạnh mẽ hơn so với các hợp chất Ni_1−xCo_x@Carbon khác. Đáng ngạc nhiên, các hợp chất Ni@C từ tính-dielectric sở hữu giá trị tổn thất phản xạ mạnh nhất − 59.5 dB và tần số hấp thụ hiệu quả mở rộng tới 4.7 GHz. Đồng thời, khả năng MA cũng có thể được cải thiện bằng cách điều chỉnh hàm lượng chất hấp thụ từ 25% đến 40%. Hiệu ứng tương tác từ tính-dielectric của các hạt vi cầu Ni_1−xCo_x@Carbon xuất phát từ MOF đã được xác nhận bởi công nghệ holography điện tử ngoài trục, tiến hành một điều tra kỹ lưỡng về cơ chế MA.

Việc phát triển các vật liệu hấp thụ vi sóng (MAMs) là một chủ đề rất quan trọng vì không gian sống của chúng ta ngập tràn sóng điện từ, đe dọa sức khỏe của con người. Bên cạnh đó, MAMs còn được sử dụng trong công nghệ tàng hình radar để bảo vệ vũ khí khỏi bị phát hiện. Nhiều vật liệu nano đã được nghiên cứu như là MAMs, nhưng không phải tất cả đều cho hiệu suất thỏa đáng. Gần đây, các khung hữu cơ - kim loại (MOFs) đã thu hút sự chú ý đáng kể nhờ vào cấu trúc hóa học có thể điều chỉnh, tính chất đa dạng, diện tích bề mặt riêng lớn và phân bố lỗ đồng nhất. MOF có thể chuyển đổi thành carbon xốp (PC) được trang bị các loài kim loại ở nhiệt độ pyrolisis thích hợp. Tuy nhiên, cơ chế mất mát của PC thu được từ MOF nguyên chất thường tương đối đơn giản. Để cải thiện hơn nữa hiệu suất hấp thụ vi sóng, việc kết hợp các MOFs với các vật liệu mất mát khác là một phương pháp được nghiên cứu rộng rãi. Trong bài đánh giá này, chúng tôi tổng hợp các lý thuyết về hấp thụ vi sóng, tiến trình của các MAMs dựa trên PC thu được từ các MOF khác nhau, cấu trúc hóa học có thể điều chỉnh kết hợp với các vật liệu mất mát điện môi hoặc từ tính. Hiệu suất và cơ chế hấp thụ vi sóng khác nhau được thảo luận chi tiết. Cuối cùng, những điểm yếu, thách thức và triển vọng của MAMs dựa trên PC thu được từ MOF cũng được trình bày. Chúng tôi hy vọng bài đánh giá này có thể cung cấp cái nhìn mới để thiết kế và chế tạo MAMs dựa trên PC thu được từ MOF với hiểu biết cơ bản tốt hơn và ứng dụng thực tiễn.

Các vật liệu hợp composites đồng thời có tính từ tính/khoảng cách điện@cacbon xốp, được tạo ra từ các khung hữu cơ kim loại (MOFs) với tỉ lệ thành phần có thể điều chỉnh, đã thu hút sự chú ý rộng rãi nhờ những đặc tính điện từ độc đáo của chúng. Bên cạnh đó, các vật liệu trên cơ sở cacbon xốp có nguồn gốc từ MOFs cũng đáp ứng được nhu cầu về đặc tính nhẹ. Bài báo này báo cáo một quy trình đơn giản để tổng hợp các lớp nano Co_xNi_y@C xếp chồng, được chiết xuất từ các lớp nano Co_xNi_y-MOFs với nhiều giao diện, Đây là lợi ích cho phản ứng vi sóng. Các lớp nano Co_xNi_y@C với thành phần có thể điều chỉnh có thể thu được bằng cách thay đổi tỉ lệ Co²⁺ và Ni²⁺. Được cho rằng, việc tăng cường hàm lượng Co sẽ có lợi cho tổn thất khoảng cách điện và từ tính. Thêm vào đó, băng thông của các lớp nano CoNi@C có thể chiếm gần như toàn bộ băng tần Ku. Hơn nữa, hợp chất này có độ ổn định môi trường tốt hơn trong không khí, đặc điểm này cung cấp tiềm năng bền vững cho ứng dụng thực tiễn.

Các thiết bị lưu trữ năng lượng điện hóa (EES) đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng hệ thống lưu trữ năng lượng bền vững, từ điểm phát điện đến người sử dụng cuối cùng, do tính chất gián đoạn của các nguồn năng lượng tái tạo. Thêm vào đó, để đáp ứng nhu cầu cho các ứng dụng điện tử thế hệ tiếp theo, tối ưu hóa mật độ năng lượng và công suất của EES với tuổi thọ chu kỳ dài là yếu tố quyết định. Nhiều nỗ lực đã được dành cho việc tìm kiếm vật liệu mới nhằm nâng cao hiệu suất tổng thể của EES. Mặc dù có rất nhiều nghiên cứu đang diễn ra trong lĩnh vực này, nhưng hiệu suất vẫn chưa đạt đến mức độ thương mại hóa. Sự hiểu biết sâu hơn về cơ chế lưu trữ điện tích và phát triển các vật liệu điện cực mới là rất cần thiết. Bài tổng quan hiện tại trình bày cái nhìn tổng quan về những tiến bộ gần đây trong các thiết bị siêu pin với tham chiếu đến các khía cạnh khác nhau của chúng. Các cơ chế lưu trữ điện tích khác nhau và nhiều yếu tố liên quan đến hiệu suất của siêu pin được mô tả chi tiết. Hơn nữa, những tiến bộ gần đây trong nghiên cứu siêu pin này và các hiệu suất điện hóa của nó được xem xét. Cuối cùng, các thách thức và những phát triển tiềm năng trong lĩnh vực này được tóm tắt.