Nitrogen dioxide (NO2) is a gas species that plays an important role in certain industrial, farming, and healthcare sectors. However, there are still significant challenges for NO2 sensing at low detection limits, especially in the presence of other interfering gases. The NO2 selectivity of current gas-sensing technologies is significantly traded-off with their sensitivity and reversibility as well as fabrication and operating costs. In this work, we present an important progress for selective and reversible NO2 sensing by demonstrating an economical sensing platform based on the charge transfer between physisorbed NO2 gas molecules and two-dimensional (2D) tin disulfide (SnS2) flakes at low operating temperatures. The device shows high sensitivity and superior selectivity to NO2 at operating temperatures of less than 160 °C, which are well below those of chemisorptive and ion conductive NO2 sensors with much poorer selectivity. At the same time, excellent reversibility of the sensor is demonstrated, which has rarely been observed in other 2D material counterparts. Such impressive features originate from the planar morphology of 2D SnS2 as well as unique physical affinity and favorable electronic band positions of this material that facilitate the NO2 physisorption and charge transfer at parts per billion levels. The 2D SnS2-based sensor provides a real solution for low-cost and selective NO2 gas sensing.

Expanding the world of 2D materials Two-dimensional (2D) materials have a wide variety of potential applications in the electronics industry. However, certain compositions of 2D materials are difficult to obtain owing to the challenges in exfoliating thin sheets from bulk crystals. Zavabeti et al. exploited liquid metals to synthesize 2D Ga 2 O 3 , HfO 2 , Gd 2 O 3 , and Al 2 O 3 . The 2D sheets appear as a surface layer in gallium-based liquid metals after the Hf, Gd, or Al is dissolved into the bulk alloy. The 2D oxide that appears on the surface is the oxide with the lowest energy, suggesting that it should be possible to make other 2D oxides by using the same process. Science , this issue p. 332

Single- or multi-layer transition metal oxides (TMOs) have a relatively longer history than other atomically thin materials. TMOs comprise many earth-abundant minerals and have been used for millenia as construction materials, pigments, lubricants, for heat management and many other applications. In TMOs, the transition metal s electrons are strongly pulled by oxygen, and consequently the structural, physical and chemical properties are mostly determined by the strongly correlated d electrons. TMOs are also highly tunable owing to the diversity of their chemical composition, crystal structure and relative ease in inducing oxygen defects. Two dimensional (2D) TMOs often show different physical and chemical properties in comparison to their bulk counterparts. These differences give rise to a variety of remarkable electronic properties such as high temperature superconductivity and multiferroicity and also unique optical, mechanical and thermal phenomena. Additionally, reducing the thickness of TMOs can alter their catalytic and chemical characteristics. Despite their unique properties, single- and few-layer TMOs have received relatively little attention compared to other recent families of atomically thin materials such as layered transition metal dichalcogenides. The overarching aim of this review is to bring the unique aspects of TMOs to the attention of the research community to establish a strong future for research on 2D and layered TMOs. In this review, a comprehensive overview regarding 2D and layered TMOs will be presented. The fundamentals and applications of planar TMOs are discussed. The manuscript will also present future prospects and pathways to new developments that are offered by such TMOs.

The intriguing properties of two‐dimensional transition metal dichalcogenides (2D TMDCs) have led to a significant body of fundamental research and rapid uptake of these materials in many applications. Specifically, 2D TMDCs have shown great potential in biological systems due to their tunable electronic characteristics, unique optical properties, stability in aqueous environments, large surface area that can be manipulated and functionalized as well as an intercalatable layered structure, and low levels of toxicity. Here, the characteristics and use of 2D TMDCs for biological applications are reviewed and future possibilities for these materials in biological systems are outlined.

Solid state dye-sensitized solar cells (sDSCs) employing the hole conductor 2,2′7,7′-tetrakis-(N,N-di-p-methoxyphenyl-amine)-9,9′-spirobifluorene (spiro-MeOTAD) require the presence of oxygen during fabrication and storage. In this paper, we determine the concentrations of oxidized spiro-MeOTAD within devices under different operating and storage conditions by UV–vis spectroscopy. Relative concentrations of spiro-MeOTAD+ were found to be greater than 10% after illumination for standard sDSCs, where no chemical dopant had been used in the solar cell fabrication but oxygen and lithium ions were present. We suggest that oxidized spiro-MeOTAD is created as a byproduct of oxygen reduction at the TiO2 surface during cell illumination. Furthermore, we studied the effect of light soaking under different conditions and associated changes in spiro-MeOTAD+ concentration on the solar cell measurements. Our findings give insights to photochemical reactions occurring within sDSCs and provide guidelines for which doping levels should be used in device fabrication in absence of oxygen.

Bulk liquid metals have prospective applications as soft and fluid electrical and thermal conductors in electronic and optical devices, composites, microfluidics, robotics, and metallurgy with unique opportunities for processing, chemistry, and function. Yet liquid metals' great potential in nanotechnology remains in its infancy. Although work to date focuses primarily on Ga, Hg, and their alloys, to expand the field, we define "liquid metals" as metals and alloys with melting points (mp) up to 330 °C, readily accessible and processable even using household kitchen appliances. Such a definition encompasses a family of metals-including the majority of post-transition metals and Zn group elements (excluding Zn itself)-with remarkable versatility in chemistry, physics, and engineering. These liquid alloys can create metallic compounds of different morphologies, compositions, and properties, thereby enabling control over nanoscale phenomena. In addition, the presence of electronic and ionic "pools" within the bulk of liquid metals, as well as deviation from classical metallurgy on the surfaces of liquid metals, provides opportunities for gaining new capabilities in nanotechnology. For example, the bulk and surfaces of liquid metals can be used as reaction media for creating and manipulating nanomaterials, promoting reactions, or controlling crystallization of dissolved species. Interestingly, liquid metals have enormous surface tensions, yet the tension can be tuned electrically over a wide range or modified via surface species, such as the native oxides. The ability to control the interfacial tension allows these liquids to be readily reduced in size to the nanoscale. The liquid nature of such nanoparticles enables shape-reconfigurable structures, the creation of soft metallic nanocomposites, and the dissolution or dispersion of other materials within (or on) the metal to produce multiphasic or heterostructure particles. This Perspective highlights the salient features of these materials and seeks to raise awareness of future opportunities to understand and to utilize liquid metals for nanotechnology.

The ideal driving force for dye regeneration is an important parameter for the design of efficient dye-sensitized solar cells. Here, nanosecond laser transient absorption spectroscopy was used to measure the rates of regeneration of six organic carbazole-based dyes by nine ferrocene derivatives whose redox potentials vary by 0.85 V, resulting in 54 different driving-force conditions. It was found that the reaction follows the behavior expected for the Marcus normal region for driving forces below 29 kJ mol(-1) (ΔE = 0.30 V). Driving forces of 29-101 kJ mol(-1) (ΔE = 0.30-1.05 V) resulted in similar reaction rates, indicating that dye regeneration is diffusion controlled. Quantitative dye regeneration (theoretical regeneration yield 99.9%) can be achieved with a driving force of 20-25 kJ mol(-1) (ΔE ≈ 0.20-0.25 V).

Abstract A variety of deposition methods for two-dimensional crystals have been demonstrated; however, their wafer-scale deposition remains a challenge. Here we introduce a technique for depositing and patterning of wafer-scale two-dimensional metal chalcogenide compounds by transforming the native interfacial metal oxide layer of low melting point metal precursors (group III and IV) in liquid form. In an oxygen-containing atmosphere, these metals establish an atomically thin oxide layer in a self-limiting reaction. The layer increases the wettability of the liquid metal placed on oxygen-terminated substrates, leaving the thin oxide layer behind. In the case of liquid gallium, the oxide skin attaches exclusively to a substrate and is then sulfurized via a relatively low temperature process. By controlling the surface chemistry of the substrate, we produce large area two-dimensional semiconducting GaS of unit cell thickness (∼1.5 nm). The presented deposition and patterning method offers great commercial potential for wafer-scale processes.

Antibiotic resistance has made the treatment of biofilm-related infections challenging. As such, the quest for next-generation antimicrobial technologies must focus on targeted therapies to which pathogenic bacteria cannot develop resistance. Stimuli-responsive therapies represent an alternative technological focus due to their capability of delivering targeted treatment. This study provides a proof-of-concept investigation into the use of magneto-responsive gallium-based liquid metal (LM) droplets as antibacterial materials, which can physically damage, disintegrate, and kill pathogens within a mature biofilm. Once exposed to a low-intensity rotating magnetic field, the LM droplets become physically actuated and transform their shape, developing sharp edges. When placed in contact with a bacterial biofilm, the movement of the particles resulting from the magnetic field, coupled with the presence of nanosharp edges, physically ruptures the bacterial cells and the dense biofilm matrix is broken down. The antibacterial efficacy of the magnetically activated LM particles was assessed against both Gram-positive and Gram-negative bacterial biofilms. After 90 min over 99% of both bacterial species became nonviable, and the destruction of the biofilms was observed. These results will impact the design of next-generation, LM-based biofilm treatments.