Low-density compressible materials enable various applications but are often hindered by structure-derived fatigue failure, weak elasticity with slow recovery speed and large energy dissipation. Here we demonstrate a carbon material with microstructure-derived super-elasticity and high fatigue resistance achieved by designing a hierarchical lamellar architecture composed of thousands of microscale arches that serve as elastic units. The obtained monolithic carbon material can rebound a steel ball in spring-like fashion with fast recovery speed (∼580 mm s-1), and demonstrates complete recovery and small energy dissipation (∼0.2) in each compress-release cycle, even under 90% strain. Particularly, the material can maintain structural integrity after more than 106 cycles at 20% strain and 2.5 × 105 cycles at 50% strain. This structural material, although constructed using an intrinsically brittle carbon constituent, is simultaneously super-elastic, highly compressible and fatigue resistant to a degree even greater than that of previously reported compressible foams mainly made from more robust constituents.

An optimal single-photon source should deterministically deliver one, and only one, photon at a time, with no trade-off between the source’s efficiency and the photon indistinguishability. However, all reported solid-state sources of indistinguishable single photons had to rely on polarization filtering, which reduced the efficiency by 50%, fundamentally limiting the scaling of photonic quantum technologies. Here, we overcome this long-standing challenge by coherently driving quantum dots deterministically coupled to polarization-selective Purcell microcavities. We present two examples: narrowband, elliptical micropillars and broadband, elliptical Bragg gratings. A polarization-orthogonal excitation–collection scheme is designed to minimize the polarization filtering loss under resonant excitation. We demonstrate a polarized single-photon efficiency of 0.60 ± 0.02 (0.56 ± 0.02), a single-photon purity of 0.975 ± 0.005 (0.991 ± 0.003) and an indistinguishability of 0.975 ± 0.006 (0.951 ± 0.005) for the micropillar (Bragg grating) device. Our work provides promising solutions for truly optimal single-photon sources combining near-unity indistinguishability and near-unity system efficiency simultaneously. Single-photon sources with a single-photon efficiency of 0.60, a single-photon purity of 0.975 and an indistinguishability of 0.975 are demonstrated. This is achieved by fabricating elliptical resonators around site-registered quantum dots.

Cisplatin (CDDP) treatment is one of the most predominant chemotherapeutic strategies for patients with gastric cancer (GC). A better understanding of the mechanisms of CDDP resistance can greatly improve therapeutic efficacy in patients with GC. Circular RNAs (circRNAs) are a class of noncoding RNAs whose functions are related to the pathogenesis of cancer, but, in CDDP resistance of GC remains unknown. circAKT3 (hsa_circ_0000199, a circRNA originating from exons 8, 9, 10, and 11 of the AKT3 gene) was identified by RNA sequencing and verified by quantitative reverse transcription PCR. The role of circAKT3 in CDDP resistance in GC was assessed both in vitro and in vivo. Luciferase reporter assay, biotin-coupled RNA pull-down and fluorescence in situ hybridization (FISH) were conducted to evaluate the interaction between circAKT3 and miR-198. Functional experiments were measured by western blotting, a cytotoxicity assay, clonogenic assay and flow cytometry. The expression of circAKT3 was higher in CDDP-resistant GC tissues and cells than in CDDP-sensitive samples. The upregulation of circAKT3 in GC patients receiving CDDP therapy was significantly associated with aggressive characteristics and was an independent risk factor for disease-free survival (DFS). Our data indicated that circAKT3 promotes DNA damage repair and inhibits the apoptosis of GC cells in vivo and in vitro. Mechanistically, we verified that circAKT3 could promote PIK3R1 expression by sponging miR-198. circAKT3 plays an important role in the resistance of GC to CDDP. Thus, our results highlight the potential of circAKT3 as a therapeutic target for GC patients receiving CDDP therapy.

First-principles density functional theory coupled with deformation potential calculations indicate a strong width-dependent carrier mobility: for an armchair graphene ribbon whose width (i.e., number of carbons along the edge) is N = 3k, the room-temperature electron mobility is calculated to be approximately 10(6) cm(2) V(-1) s(-1) and the hole mobility approximately 10(4) cm(2) V(-1) s(-1), while for N = 3k + 1 or 3k + 2, the hole mobility is calculated to be 4-8 x 10(5) cm(2) V(-1) s(-1) and the electron mobility approximately 10(4) cm(2) V(-1) s(-1). Such alternating behavior is absent in zigzag-type graphene.

Both crystal packing and molecular size have strong influences on the charge mobility for organic semiconductors. The crystal structures for oligothiophene (nT) can be roughly classified into two types: the Z = 2 (two molecules in one unit cell) or high temperature (HT) phase and the Z = 4 or low temperature (LT) phase. Through first-principles calculations within the Marcus electron transfer theory coupled with random walk simulation for room temperature charge diffusion constants, we found that the hole mobility of the HT phase is about 3–4 times larger than that of the LT phase because the molecular packing in the HT phase favors the hole transfer (i.e., the frontier orbital wave function phases of the dimer are constructive, which tends to maximize the overlap), while for the LT phase, the molecules are packed in a position that reduces the intermolecular orbital overlap due to phase cancellation. As the molecular size increases from 2T to 8T, the hole mobility tends to increase because the reorganization energy decreases with the chain length.

MOlecular MAterials Property Prediction Package (MOMAP) is a software toolkit for molecular materials property prediction. It focuses on luminescent properties and charge mobility properties. This article contains a brief descriptive introduction of key features, theoretical models and algorithms of the software, together with examples that illustrate the performance. First, we present the theoretical models and algorithms for molecular luminescent properties calculation, which includes the excited-state radiative/non-radiative decay rate constant and the optical spectra. Then, a multi-scale simulation approach and its algorithm for the molecular charge mobility are described. This approach is based on hopping model and combines with Kinetic Monte Carlo and molecular dynamics simulations, and it is especially applicable for describing a large category of organic semiconductors, whose inter-molecular electronic coupling is much smaller than intra-molecular charge reorganisation energy.

The mechanism of charge transport in organic materials is still controversial from both experimental and theoretical perspectives. At room temperature, molecular deformations interact strongly with the charge carrier both through intermolecular and intramolecular phonons, suggesting a thermally activated hopping mechanism as described by the Marcus electron transfer theory. However, several experimental measurements have indicated that the electronic transport behaves in a ``bandlike'' manner, as indicated by a decrease in mobility with increasing temperature, in contradiction to the Marcus description. Bandlike first-principles calculations based on the Holstein-Peierls model tend to overestimate the charge mobility by about 2 orders of magnitude. Here, a hopping model is derived that not only quantitatively describes the charge mobility but also explains the observed bandlike behavior. This model uses the quantum version of charge-transfer theory coupled with a random-walk simulation of charge diffusion. The results bridge the gap between the two extreme mechanisms. This first-principles method predicts the room-temperature hole mobilities to be 2.4, 2.0, and $0.67\text{ }{\text{cm}}^{2}/\text{V}\text{ }\text{s}$, for rubrene, pentacene, and tetracene, respectively, in good agreement with experiment.

Photoelectrochemical (PEC) reduction of CO2 into chemical fuels and chemical building blocks is a promising strategy for addressing the energy and environmental challenges, which relies on the development of p-type photocathodes. Cu2O is such a p-type semiconductor for photocathodes but commonly suffers from detrimental photocorrosion and chemical changes. In this communication, we develop a facile procedure for coating a metal–organic framework (MOF) on the surface of a Cu2O photocathode, which can both prevent photocorrosion and offer active sites for CO2 reduction. As evidenced by ultrafast spectroscopy, the formed interface can effectively promote charge separation and transfer. As a result, both the activity and durability of Cu2O are dramatically enhanced for PEC CO2 reduction. This work provides fresh insights into the design of advanced hybrid photoelectrodes and highlights the important role of interfacial charge dynamics in PEC CO2 conversion.

A 3D current collector made of covalently connected carbon nanostructures is presented, which can significantly improve battery performance when used as the cathode and/or anode. A Li–S cell assembled using these current collectors, with the cathode loaded with elemental sulfur and the anode loaded with lithium metal, delivers a high-rate capacity of 860 mA h g−1 at 12 C. As a service to our authors and readers, this journal provides supporting information supplied by the authors. Such materials are peer reviewed and may be re-organized for online delivery, but are not copy-edited or typeset. Technical support issues arising from supporting information (other than missing files) should be addressed to the authors. Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article.