Cesium lead halide (CsPbX3) perovskite nanocrystals (NCs) have demonstrated extremely excellent optical properties and great application potentials in various optoelectronic devices. However, because of the anion exchange, it is difficult to achieve white-light and multicolor emission for practical applications. Herein, we present the successful doping of various lanthanide ions (Ce3+, Sm3+, Eu3+, Tb3+, Dy3+, Er3+, and Yb3+) into the lattices of CsPbCl3 perovskite NCs through a modified hot-injection method. For the lanthanide ions doped perovskite NCs, high photoluminescence quantum yield (QY) and stable and widely tunable multicolor emissions spanning from visible to near-infrared (NIR) regions are successfully obtained. This work indicates that the doped perovskite NCs will inherit most of the unique optical properties of lanthanide ions and deliver them to the perovskite NC host, thus endowing the family of perovskite materials with excellent optical, electric, or magnetic properties.

Two-dimensional (2D) porous graphene-based materials such as graphene nanomesh, activated graphene and curved graphene, possess high gravimetric performances due to their high surface area and short ion transport path. However, their poor volumetric performances come from low density and/or high pore volume of the electrode materials, as well as their high manufacturing cost, which would limit their further applications. In this work, densely porous graphene-like carbon (PGC) materials were greenly synthesized through hydrothermal treatment of fungus (Auricularia) and subsequent carbonization process. Layer-stacking PGC derived from cell walls of fungus has high surface area (1103 m2 g−1), high bulk density (about 0.96 g cm−3), and hierarchically interconnected porous framework, which can provide more storage sites and short transport paths for electrolyte ions, and enhance the overall conductivity of the electrode. As a result, the PGC electrode shows ultra-high volumetric capacitance of 360 F cm−3 and excellent cycling stability with 99% capacitance retention after 10000 cycles. More importantly, the as-assembled symmetric supercapacitor delivers superior volumetric energy density of 21 Wh L−1 and excellent cycling stability (96% specific capacitance retention after 10000 cycles). These exciting results suggest a low-cost and environmentally friendly design of electrode materials for high volumetric-performance supercapacitors.

Designing non-precious-metal catalysts with comparable mass activity to state-of-the-art noble-metal catalysts for the hydrogen evolution reaction (HER) in alkaline solution still remains a significant challenge. Herein a new strongly coupled nickel-cobalt nitrides/carbon complex nanocage (NiCoNzocage) is rationally designed via chemical etching of ZIF-67 nanocubes with Ni(NO3 )2 under sonication at room temperature, following nitridation. The as-prepared strongly coupled NiCoN/C nanocages exhibit a mass activity of 0.204 mA µg-1 at an overpotential of 200 mV for the HER in alkaline solution, which is comparable to that of commercial Pt/C (0.451 mA µg-1 ). The strongly coupled NiCoN/C nanocages also possess superior stability for the HER with negligible current loss under the overpotentials of 200 mV for 10 h. Density functional theory (DFT) calculations reveal that the excellent HER performance under alkaline condition arises from the robust Co2+ →Co0 transformation achieved by strong (Ni, Co)N-bonding-induced efficient d-p-d coupled electron transfer, which is a key for optimal initial water adsorption and splitting. The high degree of amorphization urges the C-sites to be an electron-pushing bath to promote the inter-layer/sites electron-transfer with loss of the orbital-selection-forbidden-rule, which uniformly boosts the surface catalytic activities up to a high level independent of the individual surface active sites.

Abstract Cadmium (Cd) accumulation in rice grain poses a serious threat to human health. While several transport systems have been reported, the complexity of rice Cd transport and accumulation indicates the necessity of identifying additional genes, especially those that are responsible for Cd accumulation divergence between indica and japonica rice subspecies. Here, we show that a gene, OsCd1 , belonging to the major facilitator superfamily is involved in root Cd uptake and contributes to grain accumulation in rice. Natural variation in OsCd1 with a missense mutation Val449Asp is responsible for the divergence of rice grain Cd accumulation between indica and japonica . Near-isogenic line tests confirm that the indica variety carrying the japonica allele OsCd1 V449 can reduce the grain Cd accumulation. Thus, the japonica allele OsCd1 V449 may be useful for reducing grain Cd accumulation of indica rice cultivars through breeding.

Breast cancer is a malignant tumor, with various subtypes showing different behaviors. Endogenous H2O2 is an important marker of tumor progression, which makes it important to study the relationship between breast cancer subtypes and H2O2 for pathogenesis and treatment strategies, but this has rarely been reported so far. In this work, we constructed a three-dimensional (3D) electrochemiluminescence (ECL) sensing platform for the detection of H2O2 released from two typical subtypes of breast cancer cells (MCF-7 cells for luminal A-type and MDA-MB-231 cells for three negative breast cancers, TNBCs). To adequately replicate the tumor microenvironment, the peptide hydrogel was introduced as a scaffold for 3D cell culture. The titanium foam (TF) was used as a 3D electrode to better match the 3D culture substrate. N-(4-Aminobutyl)-N-ethylisoluminol (ABEI) was selected as the ECL emitter and assembled into the peptide hydrogel by hydrogen bonding and π-stacking, which resulted in a stable and homogeneous distribution of ABEI along the hydrogel fibers. Furthermore, basic amino acids were introduced to provide alkaline microenvironment for ABEI. Therefore, ABEI exhibited high ECL efficiency, resulting in a high sensitivity with an ultralow detection limit of 0.023 nM (S/N = 3) for H2O2 of the proposed ECL biosensor. MCF-7 and MDA-MB-231 cells were cultured in a 3D peptide hydrogel/ABEI/TF electrode, respectively, and endogenous H2O2 was successfully monitored. A notably significant difference of H2O2 released between MDA-MB-231 cells and MCF-7 cells without stimulation but similar extra release with stimulation were observed. These findings may help understand the physiological mechanisms behind the various subtypes and reactive oxygen species (ROS)-related treatment for breast cancer.