Significance Precision delivery of cancer drugs to tumor site is crucial for improving therapeutic efficacy and minimizing adverse effects. Despite tremendous efforts, current drug delivery systems remain an unmet clinical need for cancer therapy. Herein, we propose a unique concept of applying external light to control drug delivery in cancer tissues. In preclinical cancer models, we demonstrate that the near-infrared light-induced decomposition of black phosphorus hydrogel accurately releases drugs in tumor tissues to eradicate subcutaneous breast and melanoma cancers without causing any adverse effects. We believe that our therapeutic system can be used for effective treatment of most cancer types. Our findings may likely bring about a paradigm shift in clinical treatment of cancer and millions of cancer patients will benefit from our findings.

Abstract Photothermal therapy (PTT) has shown significant potential for cancer therapy. However, developing nanomaterials (NMs)‐based photothermal agents (PTAs) with satisfactory photothermal conversion efficacy (PTCE) and biocompatibility remains a key challenge. Herein, a new generation of PTAs based on two‐dimensional (2D) antimonene quantum dots (AMQDs) was developed by a novel liquid exfoliation method. Surface modification of AMQDs with polyethylene glycol (PEG) significantly enhanced both biocompatibility and stability in physiological medium. The PEG‐coated AMQDs showed a PTCE of 45.5 %, which is higher than many other NMs‐based PTAs such as graphene, Au, MoS 2 , and black phosphorus (BP). The AMQDs‐based PTAs also exhibited a unique feature of NIR‐induced rapid degradability. Through both in vitro and in vivo studies, the PEG‐coated AMQDs demonstrated notable NIR‐induced tumor ablation ability. This work is expected to expand the utility of 2D antimonene (AM) to biomedical applications through the development of an entirely novel PTA platform.

Abstract Nonlayered materials are constructed with chemical covalent bonds in all three dimensions, distinct from layered materials, which contain evident structural differences in the horizontal and vertical directions. As a consequence, liquid‐phase exfoliation (LPE), a widely explored technique to obtain 2D layered nanoarchitectures, has not yet been fully characterized for the realization of 2D nonlayered nanostructures. Herein, by virtue of a typical chain‐like structure of crystalline bulk Te with strong TeTe covalent bonds in intrachains and weak Van der Waals forces in interchains, ultrathin 2D nonlayered Te nanosheets are realized by means of an LPE method. The resultant 2D Te nanosheets possess a broad lateral dimension ranging from 41.5 to 177.5 nm and a thickness ranging from 5.1 to 6.4 nm, and its photoresponse properties are evaluated using photoelectrochemical measurements. The 2D Te nanosheets exhibit excellent photoresponse behaviors from the UV to the visible regime in association with strong time and cycle stability for the on/off switching behaviors. The fabrication approach of 2D Te nanosheets would arouse interest in exfoliating other nonlayered 2D materials, which would expand the family of 2D materials.

Abstract Palladium diselenide (PdSe 2 ), a thus far scarcely studied group‐10 transition metal dichalcogenide has exhibited promising potential in future optoelectronic and electronic devices due to unique structures and electrical properties. Here, the controllable synthesis of wafer‐scale and homogeneous 2D PdSe 2 film is reported by a simple selenization approach. By choosing different thickness of precursor Pd layer, 2D PdSe 2 with thickness of 1.2–20 nm can be readily synthesized. Interestingly, with the increase in thickness, obvious redshift in wavenumber is revealed by Raman spectroscopy. Moreover, in accordance with density functional theory (DFT) calculation, optical absorption and ultraviolet photoemission spectroscopy (UPS) analyses confirm that the PdSe 2 exhibits an evolution from a semiconductor (monolayer) to semimetal (bulk). Further combination of the PdSe 2 layer with Si leads to a highly sensitive, fast, and broadband photodetector with a high responsivity (300.2 mA W −1 ) and specific detectivity (≈10 13 Jones). By decorating the device with black phosphorus quantum dots, the device performance can be further optimized. These results suggest the as‐selenized PdSe 2 is a promising material for optoelectronic application.

Abstract Single atom nonmetal 2D nanomaterials have shown considerable potential in cancer nanomedicines, owing to their intriguing properties and biocompatibility. Herein, ultrathin boron nanosheets (B NSs) are prepared through a novel top‐down approach by coupling thermal oxidation etching and liquid exfoliation technologies, with controlled nanoscale thickness. Based on the PEGylated B NSs, a new photonic drug delivery platform is developed, which exhibits multiple promising features for cancer therapy and imaging, including: i) efficient NIR‐light‐to‐heat conversion with a high photothermal conversion efficiency of 42.5%, ii) high drug‐loading capacity and triggered drug release by NIR light and moderate acidic pH, iii) strong accumulation at tumor sites, iv) multimodal imaging properties (photoacoustic, photothermal, and fluorescence imaging), and v) complete tumor ablation and excellent biocompatibility. As far as it is known, this is the first report on the top‐down fabrication of ultrathin 2D B NSs by the combined thermal oxidation etching and liquid exfoliation, as well as their application as a multimodal imaging‐guided drug delivery platform. The newly prepared B NSs are also expected to provide a robust and useful 2D nanoplatform for various biomedical applications.

Large‐size 2D black phosphorus (BP) nanosheets have been successfully synthesized by a facile liquid exfoliation method. The as‐prepared BP nanosheets are used to fabricate electrodes for a self‐powered photodetector and exhibit preferable photoresponse activity as well as environmental robustness. Photoelectrochemical (PEC) tests demonstrate that the current density of BP nanosheets can reach up to 265 nA cm −2 under light irradiation, while the dark current densities fluctuate near 1 nA cm −2 in 0.1 M KOH. UV–vis and Raman spectra are carried out and confirm the inherent optical and physical properties of BP nanosheets. In addition, the cycle stability measurement exhibits no detectable distinction after processing 50 and 100 cycles, while an excellent on/off behavior is still preserved even after one month. Furthermore, the PEC performance of BP nanosheets‐based photodetector is evaluated in various KOH concentrations, which demonstrates that the as‐prepared BP nanosheets may have a great potential application in self‐powered photodetector. It is anticipated that the present work can provide fundamental acknowledgement of the performance of a PEC‐type BP nanosheets‐based photodetector, offering extendable availabilities for 2D BP‐based heterostructures to construct high‐performance PEC devices.

Abstract Black phosphorus (BP) is a new rediscovered layered material, which has attracted enormous interests in the field of electrocatalysis. Recent investigations reveal that bulk BP is a promising electrocatalyst for oxygen evolution reactions (OER), whereas its bulk crystal structure restricts sufficient active sites for achieving highly efficient OER catalytic performances. Toward this end, few‐layer BP nanosheets prepared by facile liquid exfoliation are applied as electrocatalysts and exhibit preferable electrocatalytic OER activity in association with structural robustness; subsequently, the dependence of current density and applied bias potential on the concentration of OH − has also been uncovered. Most importantly, we are aware that reduction in the thickness of BP nanosheets would generate extra active sites from the ultrathin planar structure and complimenting to the electrocatalytic activities. It is further anticipated that the current work might provide further implementation about the OER performance of BP nanosheets, thereby, offering extendable availabilities for BP‐based electrocatalysts in constructing high‐performance OER devices.

Abstract The band gap of few‐layered 2D material is one of the significant issues for the application of practical devices. Due to the outstanding electrical transport property and excellent photoresponse, 2D InSe has recently attracted rising attention. Herein, few‐layered InSe nanosheets with direct band gap are delivered by a facile liquid‐phase exfoliation approach. We have synthesized a photoelectrochemical (PEC)‐type few‐layered InSe photodetector that exhibits high photocurrent density, responsivity, and stable cycling ability in KOH solution under the irradiation of sunlight. The detective ability of such PEC InSe photodetector can be conveniently tuned by varying the concentration of KOH and applied potential suggesting that the present device can be a fitting candidate as an excellent photodetector. Moreover, extendable optimization of the photodetection performance on InSe nanosheets would further enhance the potential of the prepared InSe in other PEC‐type devices such as dye‐sensitized solar cells, water splitting systems, and solar tracking equipment.

We report enhanced performance of suspended graphene field effect transistors (Gra-FETs) as sensors in aqueous solutions. Etching of the silicon oxide (SiO2) substrate underneath graphene was carried out in situ during electrical measurements of devices, which enabled systematic comparison of transport properties for same devices before and after suspension. Significantly, the transconductance of Gra-FETs in the linear operating modes increases 1.5 and 2 times when the power of low-frequency noise concomitantly decreases 12 and 6 times for hole and electron carriers, respectively, after suspension of graphene in solution from the SiO2 substrate. Suspended graphene devices were further demonstrated as direct and real-time pH sensors, and complementary pH sensing with the same nanodevice working as either a p-type or n-type transistor was experimentally realized by offsetting the electrolyte gate potential in solution. Our results highlight the importance to quantify fundamental parameters that define resolution of graphene-based bioelectronics and demonstrate that suspended nanodevices represent attractive platforms for chemical and biological sensors.

Antimonene, a new type of 2D group‐VA material beyond phosphorene, is theoretically predicted to exhibit remarkable electronics and optical properties with enhanced stability. However, its more general and practical applications seriously lag behind due to a shortage of effective synthesis techniques in delivering high‐quality few‐layer antimonene (FLA) and antimonene quantum dots (AQDs), and deep understanding of the mechanism in light‐antimonene interaction. Herein, based on electrochemical exfoliation and sonochemical approaches, FLA is synthesized with an average thickness down to 31.6 nm and AQDs with an average lateral size of 3.4 nm, and the corresponding nonlinear optical response is further investigated at the visible wavelength for the first time. It is shown that antimonene possesses a giant nonlinear refractive index of ≈10 −5 cm 2 W −1 and a high stability in ambient condition for months. The experimental findings may be considered as an important step toward antimonene‐based nonlinear photonics devices (Optical Switcher, Kerr shutter, beam shaper, etc.), in which their unstable counterpart phosphorene may not compete with.