Hits the dot: Ag(2)S quantum dots (QDs) with bright near-infrared-II fluorescence emission (around 1200 nm) and six-arm branched PEG surface coating were synthesized for in vivo small-animal imaging. The 6PEG-Ag(2)S QDs afforded a tumor uptake of approximately 10 % injected dose/gram, owing to a long circulation half-life of approximately 4 h. Clearance of the injected 6PEG-Ag(2)S QDs occurs mainly through the biliary pathway in mice.

Ag2S quantum dots (QDs) emitting in the second near-infrared region (NIR-II, 1.0–1.4 μm) are demonstrated as a promising fluorescent probe with both bright photoluminescence and high biocompatibility for the first time. Highly selective in vitro targeting and imaging of different cell lines are achieved using biocompatible NIR-II Ag2S QDs with different targeting ligands. The cytotoxicity study illustrates the Ag2S QDs with negligible effects in altering cell proliferation, triggering apoptosis and necrosis, generating reactive oxygen species, and causing DNA damage. Our results have opened up the possibilities of using these biocompatible Ag2S QDs for in vivo anatomical imaging and early stage tumor diagnosis with deep tissue penetration, high sensitivity, and elevated spatial and temporal resolution owing to their high emission efficiency in the unique NIR-II imaging window.

Enhanced near-field at noble metal nanoparticle surfaces due to localized surface plasmon resonance (LSPR) has been researched in fields ranging from biomedical to photoelectrical applications. However, it is rarely explored on nonmetallic nanomaterials discovered in recent years, which can also support LSPR by doping-induced free charge carriers, let alone the investigation of an intricate system involving both. Here we construct a dual plasmonic hybrid nanosystem Au-Cu9S5 with well controlled interfaces to study the coupling effect of LSPR originating from the collective electron and hole oscillations. Cu9S5 LSPR is enhanced by 50% in the presence of Au, and the simulation results confirm the coupling effect and the enhanced local field as well as the optical power absorption on Cu9S5 surface. This enhanced optical absorption cross section, high photothermal transduction efficiency (37%), large light penetration depth at 1064 nm, excellent X-ray attenuation ability, and low cytotoxicity enable Au-Cu9S5 hybrids for robust photothermal therapy in the second near-infrared (NIR) window with low nanomaterial dose and laser flux, making them potential theranostic nanomaterials with X-ray CT imaging capability. This study will benefit future design and optimization of photoabsorbers and photothermal nanoheaters utilizing surface plasmon resonance enhancement phenomena for a broad range of applications.

Monodisperse Ag2S quantum dots (QDs) were synthesized via pyrolysis of Ag(DDTC) in oleic acid, octadecylamine, and 1-octadecene. The uniform alkyl-capped Ag2S QDs with a size of 10.2 nm emit near-IR emission at 1058 nm under 785 nm excitation.

Single-layer single-crystalline SnSe nanosheet with four-atomic thickness of ∼1.0 nm and lateral size of ∼300 nm is presented here by using a one-pot synthetic method. It is found that 1,10-phenanthroline plays an important role in determining the morphology of the SnSe product as three-dimensional SnSe nanoflowers are obtained in the absence of 1,10-phenanthroline while keeping other reaction parameters the same. The evolution process study discloses that single-crystalline nanosheets are obtained from the coalescence of the SnSe nucleus in an orientated attachment mechanism. Band gap determination and optoelectronic test based on hybrid films of SnSe and poly(3-hexylthiophene) indicate the great potential of the ultrathin SnSe nanosheets in photodector and photovoltaic, and so forth.

High-performance electrocatalysts with superior stability are critically important for their practical applications in hydrogen evolution reaction (HER) and oxygen reduction reaction (ORR). Herein, we report a facile method to fabricate urchin-like CoP nanocrystals (NCs) as catalyst for both HER and ORR with desirable electrocatalytic activities and long-term stability. The urchin-like CoP NCs with a diameter of 5 μm were successfully prepared by a hydrothermal reaction following a phosphidation treatment in N2 atmosphere and present excellent HER catalytic performance with a low onset overpotential of 50 mV, a small Tafel slope of 46 mV/decade, and an exceptional low overpotential of ∼180 mV at a current density of 100 mA cm–2 with a mass loading density of 0.28 mg/cm2. Meanwhile, a remarkable ORR catalytic activity was observed with a half-potential of 0.7 V and an onset potential of 0.8 V at 1600 rpm and a scan rate of 5 mV s–1. More importantly, the urchin-like CoP NCs present superior stability and keep their catalytic activity for at least 10 000 CV cycles for HER in 0.5 M H2SO4 and over 30 000 s for ORR in 0.1 M KOH, which is ascribed to their robust three-dimensional structure. This urchin-like CoP NCs might be a promising replacement to the Pt-based electrocatalysts in water splitting and fuel cells.

Improving the tissue penetration depth and spatial resolution of fluorescence-based optical nanoprobes remains a grand challenge for their practical applications in in vivo imaging, due to the scattering and absorption and endogenous autofluorescence of living tissues. Here, we present that Ag2S quantum dots (QDs), containing no toxic ions, exhibiting long circulation time and high stability, act as a new kind of fluorescent probes in the second near-infrared window (NIR-II, 1000–1350 nm) which enable in vivo monitoring of lymphatic drainage and vascular networks with deep tissue penetration and high spatial and temporal resolution. In addition, NIR-II fluorescence imaging with Ag2S QDs provide ultrahigh spatial resolution (∼40 μm) that permits us to track angiogenesis mediated by a tiny tumor (2–3 mm in diameter) in vivo. Our results indicate that Ag2S QDs are promising NIR-II fluorescent nanoprobes that could be useful in surgical treatments such as sentinel lymph node (SLN) dissection as well in assessment of blood supply in tissues and organs and screening of anti-angiogenic drugs.

A great challenge for nanotechnology is to controllably organize anisotropic nanomaterials into well-defined three-dimensional superstructures with customized properties. Here we successfully constructed anisotropic Au nanorod (AuNR) helical superstructures (helices) with tailored chirality in a programmable manner. By designing the 'X' pattern of the arrangement of DNA capturing strands (15nt) on both sides of a two-dimensional DNA origami template, AuNRs functionalized with the complementary DNA sequences were positioned on the origami and were assembled into AuNR helices with the origami intercalated between neighboring AuNRs. Left-handed (LH) and right-handed (RH) AuNR helices were conveniently accomplished by solely tuning the mirrored-symmetric 'X' patterns of capturing strands on the origami. The inter-rod distance was precisely defined as 14 nm and inter-rod angle as 45°, thus a full helix contains 9 AuNRs with its length up to about 220 nm. By changing the AuNR/origami molar ratio in the assembly system, the average number of AuNR in the helices was tuned from 2 to 4 and 9. Intense chiroptical activities arose from the longest AuNR helices with a maximum anisotropy factor of ∼0.02, which is highly comparable to the reported macroscopic AuNR assemblies. We expect that our strategy of origami templated assembly of anisotropic chiral superstructures would inspire the bottom-up fabrication of optically active nanostructures and shed light on a variety of applications, such as chiral fluids, chiral signal amplification, and fluorescence combined chiral spectroscopy.

Tuning the crystal phase of metal alloy nanomaterials has been proved a significant way to alter their catalytic properties based on crystal structure and electronic property. Herein, we successfully developed a simple strategy to controllably synthesize a rare crystal structure of hexagonal close-packed (hcp) NiFe nanoparticle (NP) encapsulated in a N-doped carbon (NC) shell (hcp-NiFe@NC). Then, we systemically investigated the oxygen evolution reaction (OER) performance of the samples under alkaline conditions, in which the hcp-NiFe@NC exhibits superior OER activity compared to the conventional face-centered cubic (fcc) NiFe encapsulated in a N-doped carbon shell (fcc-NiFe@NC). At the current densities of 10 and 100 mA cm-2 , the hcp-NiFe@NC with Fe/Ni ratio of ≈5.4 % only needs ultralow overpotentials of 226 mV and 263 mV versus reversible hydrogen electrode in 1.0 m KOH electrolyte, respectively, which were extremely lower than those of fcc-NiFe@NC and most of other reported NiFe-based electrocatalysts. We proposed that hcp-NiFe possesses favorable electronic property to expedite the reaction on the NC surface, resulting higher catalytic activity for OER. This research provides a new insight to design more efficient electrocatalysts by considering the crystal phase correlated electronic property.

A facile solvothermal method is reported to synthesize highly photoluminescent Ag2Se quantum dots (QDs) with emission at 1300 nm in the second near-infrared window. After surface modification of C18-PMH-PEG, the Ag2Se QDs possess bright photoluminescence, good water-solubility, high colloidal stability and photostability, as well as decent biocompatibility, which are further successfully performed in in vivo deep imaging of organs and vascular structures with high spatial resolution. This new NIR-II fluorescent nanoprobe with small sizes, ideal optical properties, and decent biocompatibility opens up exciting opportunities for future biomedical applications.