We report a facile strategy to synthesize water-soluble, fluorescent gold nanoclusters (AuNCs) in one step by using a mild reductant, tetrakis(hydroxymethyl)phosphonium chloride (THPC). A zwitterionic functional ligand, D-penicillamine (DPA), as a capping agent endowed the AuNCs with excellent stability in aqueous solvent over the physiologically relevant pH range. The DPA-capped AuNCs displayed excitation and emission bands at 400 and 610 nm, respectively; the fluorescence quantum yield was 1.3%. The effect of borohydride reduction on the optical spectra and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) results indicated that the AuNC luminescence is closely related to the presence of Au(I) on their surfaces. In a first optical imaging application, we studied internalization of the AuNCs by live HeLa cells using confocal microscopy with two-photon excitation. A cell viability assay revealed good biocompatibility of these AuNCs. Our studies demonstrate a great potential of DPA-stabilized AuNCs as fluorescent nanoprobes in bioimaging and related applications.

Silicon is widely regarded as one of the most promising anode materials for lithium ion and next-generation lithium batteries because of its high theoretical specific capacity. However, major issues arise from the large volume changes during alloying with lithium. In recent years, much effort has been spent on preparing nanostructured silicon and optimizing various aspects of material processing with the goal of preserving the electrode integrity upon lithiation/delithiation. The performance of silicon anodes is known to depend on a large number of parameters and, thus, the general definition of a “standard” is virtually impossible. In this work, we conduct a comparative performance study of silicon anode tapes prepared from commercially available materials while using both a well-defined electrode configuration and cycling method. Our results demonstrate that the polymer binder has a profound effect on the cell performance. Furthermore, we show that key parameters such as specific capacity, capacity retention, rate capability, and so forth can be strongly affected by the choice of silicon material, polymer binder and electrolyte system – even the formation of metastable crystalline Li15Si4 is found to depend on the electrode composition and low potential exposure time. Overall, the use of either poly(acrylic acid) with a viscosity-average molecular weight of 450.000 or poly(vinyl alcohol) Selvol 425 in combination with both silicon nanopowder containing a native oxide surface layer of ∼1 nm in diameter and with a monofluoroethylene carbonate-based electrolyte led to improved cycling stability at high loadings.

The hexagonal ferrite h-YbFeO3 grown on YSZ(111) by pulsed laser deposition is foreseen as a promising single multiferroic candidate where ferroelectricity and antiferromagnetism coexist for future applications at low temperatures. We studied in detail the microstructure as well as the temperature dependence of the magnetic properties of the devices by comparing the heterostructures grown directly on YSZ(111) (i.e., YbPt_Th0nm) with h-YbFeO3 films deposited on substrates buffered with platinum Pt/YSZ(111) and in dependence on the Pt underlayer film thickness (i.e., YbPt_Th10nm, YbPt_Th40nm, YbPt_Th55nm, and YbPt_Th70nm). The goal was to deeply understand the importance of the crystal quality and morphology of the Pt underlayer for the h-YbFeO3 layer crystal quality, surface morphology, and the resulting physical properties. We demonstrate the relevance of homogeneity, continuity, and hillock formation of the Pt layer for the h-YbFeO3 microstructure in terms of crystal structure, mosaicity, grain boundaries, and defect distribution. The findings of transmission electron microscopy and X-ray diffraction reciprocal space mapping characterization enable us to conclude that an optimum film thickness for the Pt bottom electrode is ThPt = 70 nm, which improves the crystal quality of h-YbFeO3 films grown on Pt-buffered YSZ(111) in comparison with h-YbFeO3 films grown on YSZ(111) (i.e., YbPt_Th0nm). The latter shows a disturbance in the crystal structure, in the up-and-down atomic arrangement of the ferroelectric domains, as well as in the Yb–Fe exchange interactions. Therefore, an enhancement in the remanent and in the total magnetization was obtained at low temperatures below 50 K for h-YbFeO3 films deposited on Pt-buffered substrates Pt/YSZ(111) when the Pt underlayer reached ThPt = 70 nm.

The design of a Cd‐free and wider‐bandgap buffer layer is stringent for future Cu(In,Ga)Se 2 (CIGSe) thin‐film solar cell applications. For that, an In 2 S 3 buffer layer alloyed with a limited amount of O (well below 25 mol%) has been proposed as a pertinent alternative solution to CdS or Zn(O,S) buffers. However, the chemical stability of the In 2 S 3 /CIGSe heterointerface when O is added is not completely clear. Therefore, in this work, the buffer/absorber interface for a series of sputter‐deposited In 2 S 3 buffers with and without O is investigated. It is found that the solar cell with the highest open‐circuit voltage is obtained for the O‐free In 2 S 3 buffer sputtered at 220 °C. This improved open‐circuit voltage could be explained by the presence of a 20 nm‐thick ordered vacancy compound (OVC) at the absorber surface. A much thinner OVC layer (5 nm) or even the absence of this layer is found for the cell with In 2 (O 0.25 S 0.75 ) 3 buffer layer where O is inserted. The volume fraction of the OVC layer is directly linked with the magnitude of Cu diffusion from the CIGSe surface into the In 2 (O x S 1− x ) 3 buffer layer. The O addition strongly reduces the Cu diffusion inside the buffer layer up to complete suppression for very high O contents in the buffer. Finally, it is discussed that the presence of the OVC layer may lower the valence band maximum, thereby forming a hole barrier, suppressing charge carrier recombination at the In 2 (O x S 1− x ) 3 /CIGSe interface, which could result in an increased open‐circuit voltage.