還有4天，2020年上半年就結(jié)束了。這半年以來(lái)，大家過(guò)得都很艱辛。北京的同學(xué)寒假還沒(méi)過(guò)完，又因?yàn)樾掳l(fā)地事件要過(guò)暑假了。但在發(fā)NS這件事上，國(guó)內(nèi)并沒(méi)有放松，反而碩果連連，幾乎周周都有發(fā)表，而且部分高校半年還不止一篇入賬，預(yù)計(jì)不久的將來(lái)，國(guó)內(nèi)高校可以比的是這個(gè)月有沒(méi)有發(fā)表NS。

下面是梳理的23篇NS論文。

Nature

1：Nature：高韌性金剛石復(fù)合材料

燕山大學(xué)的周向鋒、田永君以及北航的郭林（共同通訊作者）聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在Nature發(fā)文研究表征了金剛石復(fù)合材料。這種復(fù)合材料由金剛石多型（polytypes）、交織的納米孿晶以及連鎖的納米晶粒分級(jí)組裝而成。研究表明，相比于納米構(gòu)造策略，這一分級(jí)結(jié)構(gòu)能夠在不犧牲材料硬度的同時(shí)顯著增強(qiáng)復(fù)合材料的韌性——增強(qiáng)的韌性更是超越鎂合金達(dá)到人造金剛石的五倍之多。機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)斷裂產(chǎn)生時(shí)，裂縫通過(guò)3C（cubic）多型中納米孿晶進(jìn)行Z型擴(kuò)散；當(dāng)裂痕遇到非3C多型區(qū)域時(shí)，則會(huì)促使斷裂表面附局部地轉(zhuǎn)變成3C金剛石。以上兩種裂痕擴(kuò)散過(guò)程都會(huì)驅(qū)散減弱應(yīng)變能，從而增強(qiáng)材料韌性。因此，文章認(rèn)為這一發(fā)現(xiàn)能夠在超硬材料以及工程陶瓷領(lǐng)域有所應(yīng)用。2020年06月17日，相關(guān)成果以題為“Hierarchically structured diamond composite with exceptional toughness”的文章在線發(fā)表在Nature上。

論文地址：Hierarchically structured diamond composite with exceptional toughness（Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-020-2361-2）

2：電子科技大學(xué)Nature:長(zhǎng)效超疏水表面的設(shè)計(jì)

芬蘭阿爾托大學(xué)的Robin H. A. Ras和電子科技大學(xué)的鄧旭（共同通訊作者）等人發(fā)文報(bào)道了一種可以穩(wěn)定維持超疏水性質(zhì)的方法。在這一方法中，研究人員在表面構(gòu)造兩種尺度結(jié)構(gòu)，納米結(jié)構(gòu)可以提供對(duì)水的排斥能力，而微尺度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則有助于表面長(zhǎng)期維持超疏水性。其中，微尺度結(jié)構(gòu)是相互連通的表面框架，為維持疏水能力提供幫助，同時(shí)還能保護(hù)容易因表面磨損現(xiàn)象而被破壞的納米結(jié)構(gòu)。利用這一策略，研究人員在硅、陶瓷、金屬以及透明玻璃等基質(zhì)材料上實(shí)現(xiàn)了超疏水表面，利用外力進(jìn)行磨損破壞后，這些表面的疏水能力依然能夠保留下來(lái)。由此而制備的新型自清潔玻璃也為解決太陽(yáng)能電池的顆粒物污染提供了新的思路。研究認(rèn)為這一超疏水表面構(gòu)建策略為長(zhǎng)效維持材料的自清潔、抗污染等能力提供了有效的方法。2020年06月03日，相關(guān)成果以題為“Design of robust superhydrophobic surfaces”的文章在線發(fā)表在Nature上。

論文地址：Wang, D., Sun, Q., Hokkanen, M.J. et al. Design of robust superhydrophobic surfaces. Nature 582, 55–59 （2020）。

3：Nature: 高指數(shù)晶面單晶銅箔的制備

韓國(guó)蔚山科學(xué)技術(shù)院的丁峰、南方科技大學(xué)的俞大鵬院士以及北京大學(xué)的王恩哥院士、劉開(kāi)輝研究員（共同通訊作者）等人報(bào)道了一種制備多種單晶銅箔的晶種生長(zhǎng)技術(shù)。由此制備的銅箔不僅尺寸高達(dá)30*20平方厘米，還具有多達(dá)30種晶面。研究人員首先將多晶銅箔進(jìn)行溫和預(yù)氧化，隨后在還原性氣氛中進(jìn)行退火處理，最終導(dǎo)致了整張箔水平的高指數(shù)晶面生長(zhǎng)。研究表明，銅箔上的氧化表面層的出現(xiàn)意味著表面能最小化并不是晶面選擇生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素，相反地，可消耗較小晶粒并消除晶界的大尺寸晶粒晶面決定了晶面的生長(zhǎng)。這項(xiàng)生長(zhǎng)技術(shù)不僅可以制備銅箔，還能制備高指數(shù)單晶鎳箔，是一種通用的材料制備手段。研究認(rèn)為這一多晶面金屬箔在二維材料制備、選擇性催化等方面均有潛在的應(yīng)用價(jià)值。2020年05月27日，相關(guān)成果以題為“Seeded growth of large single-crystal copper foils with high-index facets”的文章在線發(fā)表在Nature上。

論文地址：Wu, M., Zhang, Z., Xu, X. et al. Seeded growth of large single-crystal copper foils with high-index facets. Nature 581, 406–410 （2020）。

4：新加坡國(guó)立大學(xué)&中山大學(xué)Nature：通過(guò)自插層技術(shù)設(shè)計(jì)共價(jià)鍵結(jié)合的2D層狀材料

近日，在新加坡國(guó)立大學(xué)羅建平教授、Stephen J. Pennycook教授和中山大學(xué)羅鑫教授（共同通訊作者）的帶領(lǐng)下，并與南方科技大學(xué)、丹麥技術(shù)大學(xué)、南洋理工大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院大學(xué)展開(kāi)合作，證明了在生長(zhǎng)過(guò)程中，金屬原子可以自插入到雙層過(guò)渡金屬硫族化合物中，產(chǎn)生了一類超薄共價(jià)材料，稱之為ic-2D。這些材料的化學(xué)計(jì)量比是由范德瓦爾斯間隙的八面體空位的周期性占據(jù)模式來(lái)定義的，它們的性質(zhì)可以通過(guò)改變插層量的覆蓋率和空間排列來(lái)調(diào)整。通過(guò)在高金屬化學(xué)勢(shì)下進(jìn)行生長(zhǎng)，可以得到一系列鉭嵌入的TaS（Se）y自插層化合物，包括25％Ta嵌入的Ta9S16、33.3％Ta嵌入的Ta7S12，50％Ta嵌入的Ta10S16，66.7％Ta嵌入的Ta8Se12（形成Kagome晶格）和100％Ta嵌入的Ta9Se12。在某些插入相中檢測(cè)到鐵磁序。此外，還證明了自嵌入的V11S16、In11Se16和FexTey可以在富金屬的化學(xué)條件下生長(zhǎng)。建立了一套自插層的新體系和方法，通過(guò)該方法生長(zhǎng)一系列具有化學(xué)計(jì)量比的新型共價(jià)鍵結(jié)合的自插層2D晶體材料。相關(guān)成果以題為“Engineering covalently bonded 2D layered materials by self-intercalation”發(fā)表在了Nature。

論文地址：Zhao, X., Song, P., Wang, C. et al. Engineering covalently bonded 2D layered materials by self-intercalation. Nature 581, 171–177 （2020）。

5：上海科大Nature: 二維鹵化物鈣鈦礦橫向外延異質(zhì)結(jié)

美國(guó)普渡大學(xué)的Brett M. Savoie、竇樂(lè)添以及上海科技大學(xué)的于奕（共同通訊作者）等人在異質(zhì)結(jié)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，首次制備了二維鹵化物鈣鈦礦外延異質(zhì)結(jié)。研究通過(guò)吸收π共軛的有機(jī)配體來(lái)有效抑制面內(nèi)二維鹵化物鈣鈦礦的面內(nèi)離子擴(kuò)散行為，并進(jìn)而展示了高度穩(wěn)定、可調(diào)的橫向外延異質(zhì)結(jié)構(gòu)。通過(guò)高分辨的TEM手段，研究還揭示了近原子級(jí)界面及其外延生長(zhǎng)。最后，分子動(dòng)力學(xué)模擬進(jìn)一步確認(rèn)了異質(zhì)結(jié)的無(wú)序狀態(tài)明顯改善、以及更大的空穴形成能。研究認(rèn)為，這些發(fā)現(xiàn)為理解鹵化物鈣鈦礦的穩(wěn)定性以及制備更精巧復(fù)雜的超薄材料奠定了基礎(chǔ)。2020年04月29日，相關(guān)成果以題為“Two-dimensional halide perovskite lateral epitaxial heterostructures”的文章在線發(fā)表在Nature上。

論文地址：Shi, E., Yuan, B., Shiring, S.B. et al. Two-dimensional halide perovskite lateral epitaxial heterostructures. Nature 580, 614–620 （2020）。

6：北航最新Nature: 高性能層狀納米復(fù)合材料

北京航空航天大學(xué)的劉明杰（通訊作者）等人報(bào)道了一種在水凝膠/油界面利用剪切-流變誘導(dǎo)排列二維納米片生產(chǎn)高度有序?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的方法。利用這一策略可制備基于氧化石墨烯和粘土納米片的納米復(fù)合材料，其抗張強(qiáng)度（tensile strength）和楊氏系數(shù)（Young's modulus）分別可以達(dá)到1215 ± 80MPa和198.8 ± 6.5GPa。特別是基于粘土納米片的納米復(fù)合材料，還展現(xiàn)出高達(dá)36.7 ± 3.0兆焦耳每立方米的韌性強(qiáng)度，這一強(qiáng)度數(shù)值比天然珍珠高20.4倍。定量分析還發(fā)現(xiàn)，排列有序的納米片能夠形成界面相，最終導(dǎo)致納米復(fù)合材料展現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度。研究認(rèn)為這一材料制備策略可以成為組裝二維納米纖維的通用方法，有利于高性能復(fù)合材料的發(fā)展。2020年04月08日，相關(guān)成果以題為“Layered nanocomposites by shear-flow-induced alignment of nanosheets”的文章在線發(fā)表在Nature上。

論文地址：Layered nanocomposites by shear-flow-induced alignment of nanosheets（Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-020-2161-8）

7：湖南大學(xué)最新Nature: 二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的通用合成方法

近期，美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的段鑲鋒和湖南大學(xué)的段曦東（共同通訊作者）等人合作報(bào)道了一種可利用金屬性過(guò)渡金屬硫化物和半導(dǎo)體性過(guò)渡金屬硫化物制備二維范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)構(gòu)陣列的通用合成策略。通過(guò)在單層或者雙層半導(dǎo)體過(guò)渡金屬硫化物上選擇性圖案化成核位點(diǎn)，研究人員精確控制了多種金屬性過(guò)渡金屬硫化物的成核和生長(zhǎng)。這些金屬性過(guò)渡金屬硫化物均具有可設(shè)計(jì)的周期性排列特點(diǎn)和可在指定區(qū)域進(jìn)行調(diào)控的橫向尺寸，并可最終形成一系列范德瓦爾斯異質(zhì)陣列。進(jìn)一步地實(shí)驗(yàn)表明，該合成策略可制備具有優(yōu)異性能和高產(chǎn)量的晶體管器件，為高性能新型器件的量產(chǎn)化提供了新的思路。2020年03月11日，相關(guān)成果以題為“General synthesis of two-dimensional van der Waals heterostructure arrays”的文章在線發(fā)表在Nature上。

論文地址：General synthesis of two-dimensional van der Waals heterostructure arrays（Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-020-2098-y）

8：中科院最新Nature: 改善金屬玻璃的力學(xué)性質(zhì)

中科院金屬所的Y. Li以及劍橋大學(xué)的A. L. Greer（共同通訊作者）等人聯(lián)合報(bào)道了在三向壓力的作用下，塑性形變（plastic deformation）可以促使金屬玻璃展現(xiàn)出足夠強(qiáng)的應(yīng)變強(qiáng)化能力。研究人員發(fā)現(xiàn)，這一強(qiáng)化機(jī)制在以往的研究中并未被報(bào)道過(guò)。這一形變行為抑制了塊狀樣品單軸檢測(cè)中剪切帶的出現(xiàn)，阻止力學(xué)損傷并賦予金屬玻璃更高的流動(dòng)應(yīng)力。這一金屬玻璃在室溫環(huán)境中能夠穩(wěn)定存在并展現(xiàn)出優(yōu)異的應(yīng)變強(qiáng)化行為，提高了金屬玻璃在結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的應(yīng)用可能。2020年02月26日，相關(guān)成果以題為“Strain-hardening and suppression of shear-banding in rejuvenated bulk metallic glass”的文章在線發(fā)表在Nature上。

論文地址：Strain-hardening and suppression of shear-banding in rejuvenated bulk metallic glass（Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-020-2016-3）

9：Nature: 基于液滴的高效發(fā)電器件

香港城市大學(xué)的王鉆開(kāi)、內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校的曾曉成以及中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所的王中林（共同通訊作者）等人聯(lián)合發(fā)文報(bào)道制備了一種從沖擊水滴中富集能量的新型器件。該器件是利用液滴澆鑄式聚四氟乙烯在銦錫氧化物（ITO）基質(zhì)上與鋁電極沉積成膜而成。在連續(xù)水滴的沖擊下，聚四氟乙烯薄膜表面引發(fā)高密度電荷，并進(jìn)一步在ITO上誘導(dǎo)形成等量的相反電荷，實(shí)現(xiàn)在鋁電極上的電荷轉(zhuǎn)移。研究表面，這一薄膜器件上發(fā)生的水滴沖撞能夠?qū)⒃静幌噙B的組分搭建成閉環(huán)電學(xué)系統(tǒng)，將界面效應(yīng)轉(zhuǎn)變成體效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)功率密度的數(shù)量級(jí)增長(zhǎng)。2020年02月05日，相關(guān)成果以題為“A droplet-based electricity generator with high instantaneous power density”的文章在線發(fā)表在Nature上。

論文地址：A droplet-based electricity generator with high instantaneous power density（Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-020-1985-6）

10：Nature：超細(xì)晶金屬的高壓強(qiáng)化

金屬的強(qiáng)度會(huì)隨著顆粒尺寸的減小而增加。據(jù)報(bào)道，當(dāng)臨界顆粒尺寸為10到15納米左右時(shí)，這種關(guān)系就會(huì)破壞。當(dāng)晶粒尺寸減小超過(guò)這一點(diǎn)時(shí)，變形的主導(dǎo)機(jī)制從位錯(cuò)介導(dǎo)的過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)榫Ы缁瑒?dòng)，導(dǎo)致材料軟化。在以前的一種方法中，通過(guò)弛豫和鉬偏析來(lái)穩(wěn)定晶界，以防止在晶粒尺寸小于10納米的鎳鉬合金中出現(xiàn)這種軟化效應(yīng)。北京高壓科學(xué)研究中心陳斌研究員團(tuán)隊(duì)和重慶大學(xué)黃曉旭教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合多個(gè)科研團(tuán)隊(duì)利用金剛石砧芯和x射線衍射儀對(duì)不同平均晶粒尺寸的純鎳樣品的屈服應(yīng)力和變形紋理進(jìn)行了研究。進(jìn)一步研究了超細(xì)晶粒純金屬材料的強(qiáng)度和尺寸之間的關(guān)系，為今后發(fā)展超強(qiáng)納米金屬提供了重要指導(dǎo)。模擬和透射電子顯微鏡顯示，在晶粒大小為3 nm的鎳中觀察到的高強(qiáng)度是由強(qiáng)化機(jī)制的疊加引起的：部分和全部位錯(cuò)硬化以及晶界塑性的抑制。這些見(jiàn)解有助于通過(guò)材料工程對(duì)超強(qiáng)金屬的持續(xù)研究。相關(guān)成果以題為“High-pressure strengthening in ultrafine-grained metals”的文章在線發(fā)表在Nature上。

論文地址：Zhou, X., Feng, Z., Zhu, L. et al. High-pressure strengthening in ultrafine-grained metals. Nature 579, 67–72 （2020）。

11：北航Nature：轉(zhuǎn)化非范德華固體制備二維材料

據(jù)北航新聞網(wǎng)報(bào)道，單層二維材料如二維過(guò)渡金屬硫族化物，由過(guò)渡金屬原子與硫族原子組成，由于其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)，在電子器件、催化、能量存儲(chǔ)等諸多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)制備二維過(guò)渡金屬硫族化物通常是由以機(jī)械剝離、液相剝離和電化學(xué)剝離法為典型代表的“自上而下”的合成方法和以化學(xué)氣相沉積法為典型代表的“自下而上”的制備方法。但這些方法合成二維過(guò)渡金屬硫族化物的產(chǎn)率/單層率超低（<1%），且結(jié)構(gòu)（尤其1T相）不穩(wěn)定，嚴(yán)重限制了二維材料的應(yīng)用。北京航空航天大學(xué)楊樹(shù)斌教授等人提出合成二維材料的新方法——拓?fù)滢D(zhuǎn)化法，通過(guò)逐步轉(zhuǎn)化非范德華固體（過(guò)渡金屬碳化物、氮化物和碳氮化物（MAX相）等）直接大量制備出具有超穩(wěn)定和超高單層率的單原子層二維過(guò)渡金屬硫族化物，攻克了單層二維材料難以制備和不穩(wěn)定的國(guó)際性難題。2020年1月22日，相關(guān)成果以題為“Conversion of non-van der Waals solids to 2D transition-metal chalcogenides”的文章在線發(fā)表在Nature上。

論文地址：Du, Z., Yang, S., Li, S. et al. Conversion of non-van der Waals solids to 2D transition-metal chalcogenides. Nature 577, 492–496 （2020）。

12：Nature：具有超高壓電效應(yīng)的透明鐵電單晶

西安交大的李飛、徐卓以及美國(guó)賓州州立大學(xué)的陳龍慶（共同通訊作者）等人聯(lián)合報(bào)道制備了性能優(yōu)異的透明壓電材料。通過(guò)相場(chǎng)模擬和實(shí)驗(yàn)，研究人員利用交流電場(chǎng)設(shè)計(jì)構(gòu)建了原本不透明的斜方Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-PbTiO3 （PMN-PT）晶體，同時(shí)產(chǎn)生了接近理論極限的透光性以及超高的壓電性能。研究人員對(duì)該種晶體進(jìn)行了性能檢測(cè)，其壓電系數(shù)d33超過(guò)2100Pc/N，機(jī)電耦合系數(shù)k33則達(dá)到了94%左右，而電光系數(shù)γ33則為220pm/V。研究人員還發(fā)現(xiàn)，晶體的壓電性能能夠隨著疇尺寸的增大而提高，挑戰(zhàn)了 “低疇尺寸導(dǎo)致高壓電性能”這一傳統(tǒng)認(rèn)知，為雜化器件的設(shè)計(jì)和制備提供了新的思路。2020年01月15日，相關(guān)成果以題為“Transparent ferroelectric crystals with ultrahigh piezoelectricity”的文章在線發(fā)表在Nature上。

論文地址：Transparent ferroelectric crystals with ultrahigh piezoelectricity（Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-019-1891-y）

13：南京大學(xué)最新Nature: 質(zhì)子輔助生長(zhǎng)用于高質(zhì)量石墨烯的制備

近期，南京大學(xué)的高力波（通訊作者）課題組發(fā)展了一種質(zhì)子輔助的CVD方法，可以生長(zhǎng)制備無(wú)褶皺的超平石墨烯。在這一方法中，質(zhì)子能夠進(jìn)行滲透和重聯(lián)形成氫氣，并對(duì)CVD過(guò)程產(chǎn)生的褶皺進(jìn)行還原作用。此外，這一方法還能對(duì)石墨烯和基質(zhì)之間的范德瓦爾斯作用進(jìn)行去耦合，致使褶皺幾乎完全消失。這一超平石墨烯材料，不僅具有優(yōu)異的清潔能力，還在器件中展示了室溫量子霍爾效應(yīng)。研究認(rèn)為，質(zhì)子輔助的CVD方法不僅能夠盡可能維持石墨烯的固有性質(zhì)，還對(duì)制備其他種類的納米材料具有普適性。2020年01月08日，相關(guān)成果以題為“Proton-assisted growth of ultra-flat graphene films”的文章在線發(fā)表在Nature上。

論文地址：Proton-assisted growth of ultra-flat graphene films（Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-019-1870-3）

14：北大Nature: 原子級(jí)成像揭示了二維冰層的生長(zhǎng)及其邊緣結(jié)構(gòu)

北京大學(xué)的江穎、王恩哥、徐莉梅以及美國(guó)內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校的曾曉成（共同通訊作者）等人報(bào)道展示了利用非接觸原子力顯微學(xué)對(duì)在金（111）表面進(jìn)行生長(zhǎng)的二維雙層冰的邊緣結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了成像觀察。研究發(fā)現(xiàn)，二維六方晶系的冰在生長(zhǎng)過(guò)程中，不僅存在Z型邊緣結(jié)構(gòu)（常見(jiàn)于二維六方晶體），還有扶手椅型邊緣結(jié)構(gòu)與其共存。冷凍觀察和進(jìn)一步的模擬實(shí)驗(yàn)還揭示了二維冰的生長(zhǎng)機(jī)制，其中Z型邊緣結(jié)構(gòu)參與涉及了從水分子演變到邊緣結(jié)構(gòu)的過(guò)程（集體性橋接機(jī)制），而扶手椅結(jié)構(gòu)的中間產(chǎn)物則參與了局部的晶種生成和邊緣重構(gòu)過(guò)程。這些現(xiàn)象和機(jī)制研究為研究二維材料的生長(zhǎng)機(jī)制提供了新穎的觀察角度。2020年01月01日，相關(guān)成果以題為“Atomic imaging of the edge structure and growth of a two-dimensional hexagonal ice”的文章在線發(fā)表在Nature上。

論文地址：Atomic imaging of the edge structure and growth of a two-dimensional hexagonal ice（Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-019-1853-4）

Science

1：南京大學(xué)Science：基于超透鏡陣列的高維多光子量子源

南京大學(xué)王漱明教授、張利劍教授、王振林教授、祝世寧院士和香港理工大學(xué)蔡定平教授（共同通訊作者）團(tuán)隊(duì)等人帶領(lǐng)下，與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、臺(tái)灣國(guó)立聯(lián)合大學(xué)、國(guó)立臺(tái)灣大學(xué)合作，通過(guò)將單超透鏡陣列與非線性晶體集成，在10×10陣列中演示了100個(gè)路徑自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換光子對(duì)源，顯示了高維糾纏和多光子態(tài)產(chǎn)生的前景。同時(shí)演示了兩維、三維和四維超透鏡編碼的不同相的雙光子路徑糾纏，其精確度分別為98.4%、96.6%和95.0%。此外，觀察到四光子和六光子的產(chǎn)生，不同超透鏡產(chǎn)生的光子具有很高的不可分辨性。基于超透鏡陣列量子光子源結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定、可控，為集成量子器件提供了一個(gè)新的平臺(tái)。相關(guān)成果以題為“Metalens-array–based high-dimensional and multiphoton quantum source”發(fā)表在了Science。

論文地址：https://science.sciencemag.org/content/368/6498/1487

2：Science：控制沸石孔內(nèi)部達(dá)到化學(xué)選擇性炔烴/烯烴的分離

在南開(kāi)大學(xué)李蘭冬研究員和英國(guó)曼徹斯特大學(xué)楊四海高級(jí)講師團(tuán)隊(duì)等人帶領(lǐng)下，與中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所和美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，報(bào)告了一種通過(guò)在八面沸石（FAU）的六元環(huán)中封存孤立的開(kāi)放性鎳（II）位點(diǎn)來(lái)控制沸石內(nèi)部孔隙的策略。在環(huán)境條件下，Ni@FAU表現(xiàn)出了顯著的烯烴吸附效果，對(duì)乙炔/乙烯、丙炔/丙烯和丁炔/1,3-丁二烯混合物的高效分離，動(dòng)態(tài)分離選擇性分別為100、92和83，達(dá)到了前所未有的動(dòng)態(tài)分離效果。原位中子衍射和非彈性中子散射顯示，封閉的鎳（II）位點(diǎn)通過(guò)形成可轉(zhuǎn)移的[Ni（II）（C2H2）3]絡(luò)合物與乙炔的化學(xué)選擇性和可逆結(jié)合。對(duì)易擴(kuò)展沸石孔隙內(nèi)層化學(xué)性質(zhì)的控制，釋放了其在具有挑戰(zhàn)性的工業(yè)分離中的潛力。相關(guān)成果以題為“Control of zeolite pore interior for chemoselective alkyne/olefin separations”發(fā)表在了Science。

論文地址：Control of zeolite pore interior for chemoselective alkyne/olefin separations（Science，2020，DOI:10.1126/science.aay8447）

3：Science：排列的高密度半導(dǎo)體碳納米管陣列用于高性能電子器件

在北京大學(xué)張志勇教授和彭練矛教授團(tuán)隊(duì)等人帶領(lǐng)下，與湘潭大學(xué)和浙江大學(xué)合作，開(kāi)發(fā)了一種多重分散和排序過(guò)程，獲得了極高的半導(dǎo)體純度和尺寸限制的自對(duì)準(zhǔn)（DLSA）程序，在10 cm的硅片上制備出排列整齊的CNT陣列（在9度的對(duì)位范圍內(nèi)），其密度可調(diào)控為每微米100到200個(gè)CNTs。在CNT陣列上制造的頂柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FETs）顯示出比柵極長(zhǎng)度相近的商用硅金屬氧化物半導(dǎo)體FET的性能更好，特別是導(dǎo)通電流為1.3 mA/μm，在1 V的電源條件下，每微米的記錄電感為0.9 mS（毫西門子），同時(shí)使用離子-液體柵極保持了低室溫下閾值波動(dòng)<90 mV/10年。批量制造的頂柵五級(jí)環(huán)形振蕩器的最高振蕩頻率> 8 GHz。相關(guān)成果以題為“Aligned, high-density semiconducting carbon nanotube arrays for high-performance electronics”發(fā)表在了Science。

論文地址：https://science.sciencemag.org/content/368/6493/850

4：清華大學(xué)Science：少層錫中的II型伊辛配對(duì)

在德國(guó)馬克斯·普朗克固體研究所Robert J. Phipps研究員、清華大學(xué)劉海文研究員和張定教授團(tuán)隊(duì)（共同通訊作者）帶領(lǐng)下，發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)體少層錫，即外延應(yīng)變灰錫（α-Sn），在位于Γ點(diǎn)附近具有不同軌道指數(shù)的譜帶中的載流子之間表現(xiàn)出獨(dú)特的伊辛配對(duì)類型。由于自旋軌道鎖定，沒(méi)有反轉(zhuǎn)對(duì)稱性分裂的情況下，譜帶被分裂。在超低溫度下，面內(nèi)上臨界場(chǎng)有較強(qiáng)的增強(qiáng)，并呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。相關(guān)成果以題為“Type-II Ising pairing in few-layer stanene”發(fā)表在了Science。

論文地址：https://science.sciencemag.org/content/367/6485/1454

5：中科大Science：抑制三鹵化物寬帶隙鈣鈦礦的相偏析

在美國(guó)科羅拉多大學(xué)、國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)徐集賢教授和美國(guó)科羅拉多大學(xué)、國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室Michael D. McGehee教授團(tuán)隊(duì)（共同通訊作者）帶領(lǐng)下，與斯坦福大學(xué)和亞利桑那州立大學(xué)合作，報(bào)告了使用三鹵化物合金（氯、溴、碘）調(diào)節(jié)帶隙并在光照下穩(wěn)定半導(dǎo)體的高效1.67 eV寬帶隙鈣鈦礦頂部電池。研究發(fā)現(xiàn)光載流子壽命和電荷載流子遷移率增加了2倍，這是由于氯的溶解度增加了，用溴取代了一些碘來(lái)縮小晶格參數(shù)。還觀察到，即使在100倍光照強(qiáng)度下，薄膜中的光誘導(dǎo)相偏析也會(huì)被抑制，而在60℃下，經(jīng)過(guò)1000小時(shí)的最大功率點(diǎn)（MPP）運(yùn)行后，半透明頂部電池的降解率小于4％。通過(guò)將這些頂部電池與底部硅電池集成，在面積為1 cm2的兩端單片晶體管中實(shí)現(xiàn)了27%的PCE。相關(guān)成果以題為“Triple-halide wide–band gap perovskites with suppressed phase segregation for efficient tandems”發(fā)表在了Science。

論文地址：https://science.sciencemag.org/content/367/6482/1097

6：復(fù)旦&中科大Science：本征磁性拓?fù)浣^緣體MnBi2Te4中的量子異常霍爾效應(yīng)

在復(fù)旦大學(xué)張遠(yuǎn)波教授、王靖教授和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳仙輝院士團(tuán)隊(duì)（共同通訊作者）帶領(lǐng)下，與深圳六碳科技有限公司合作，探究了具有本征磁序的拓?fù)浣^緣體MnBi2Te4薄片中的量子傳輸。在該層狀范德華晶體中，鐵磁層彼此反平行耦合；但是，當(dāng)樣品具有奇數(shù)個(gè)七層樣品時(shí)，原子上薄的MnBi2Te4會(huì)變成鐵磁性。在1.4開(kāi)爾文的五層樣品中，觀察到零場(chǎng)QAH效應(yīng)，并且外部磁場(chǎng)通過(guò)鐵磁性對(duì)齊所有層，進(jìn)一步將量子溫度提高到6.5開(kāi)爾文。結(jié)果表明MnBi2Te4是進(jìn)一步探索具有自發(fā)打破時(shí)間反轉(zhuǎn)對(duì)稱性的各種拓?fù)洮F(xiàn)象的理想場(chǎng)所。相關(guān)成果以題為“Quantum anomalous Hall effect in intrinsic magnetic topological insulator MnBi2Te4”發(fā)表在了Science。

論文地址：https://science.sciencemag.org/content/367/6480/895

7：北大&麻省理工&波士頓大學(xué) Science：硼同位素富集的立方氮化硼實(shí)現(xiàn)超高的導(dǎo)熱率

美國(guó)麻省理工學(xué)院的陳剛教授、波士頓大學(xué)的David Broido教授和北京大學(xué)的宋柏（共同通訊作者）聯(lián)合報(bào)道了他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)表征與從頭計(jì)算模擬相結(jié)合，其中包括使用具有自然（natB）和受控豐度的硼同位素的合成晶體，通過(guò)四聲子散射重新研究cBN中的熱傳輸。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了cnatBN晶體的kRT可以超過(guò)850 Wm-1K-1，富集的c10B（或11B）N可以達(dá)到1600 Wm-1K-1。我們測(cè)量的超高k與第一性原理計(jì)算結(jié)果相一致，但后者顯示了高階非諧聲子-聲子-聲子相互作用對(duì)cBN中k的影響相對(duì)較弱。此外，硼同位素富集后kRT被提高了約90％，支持了先前的計(jì)算，并代表了非常大的RT同位素效應(yīng)。相比之下，同位素控制的BP和BAs計(jì)算出kRT僅分別增加了31％和12％，與測(cè)量到的小同位素效應(yīng)相符。利用模擬方法發(fā)現(xiàn)了這些硼素之間的差異，只有通過(guò)考慮這些差異才能理解相互之間的微妙作用。超高k和寬帶隙使cBN成為微電子熱管理、高功率電子和光電應(yīng)用的有前景的材料。研究成果以題目為“Ultrahigh thermal conductivity in isotope-enriched cubic boron nitride”發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊Science上。

論文地址：https://science.sciencemag.org/content/367/6477/555

8：Science:  用透射電鏡觀察水分子在TiO2活性位點(diǎn)的反應(yīng)

在分子水平上對(duì)反應(yīng)進(jìn)行成像可以為理解催化反應(yīng)機(jī)理提供直接的信息。浙江大學(xué)張澤院士、王勇教授，上海應(yīng)用物理所高嶷以及丹麥技術(shù)大學(xué)的Jakob B. Wagner等人在Science上發(fā)表文章，題為：“Visualizing H2O molecules reacting at TiO2 active sites with transmission electron microscopy”。作者使用原位環(huán)境透射電子顯微鏡和納米晶體銳鈦礦二氧化鈦?zhàn)鳛榇呋瘎撗趸伇砻鏋?01型結(jié)構(gòu)，發(fā)生重構(gòu)，每四個(gè)晶格出現(xiàn)一個(gè)凸起，只有凸起部分是催化劑的活性位點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控的水分子分離，催化劑表面的反應(yīng)。觀察了吸附水的雙突起形態(tài)。在水氣轉(zhuǎn)換反應(yīng)過(guò)程中，這些結(jié)構(gòu)在分子水平上發(fā)生了動(dòng)態(tài)變化。2020年1月24日，相關(guān)成果以題為“Visualizing H2O molecules reacting at TiO2 active sites with transmission electron microscopy” 發(fā)表在Science上。

論文地址：https://science.sciencemag.org/content/367/6476/428

9：浙大Science：甲烷高效制甲醇

甲烷選擇性氧化制甲醇效率低，這一直是催化科學(xué)和工業(yè)界的一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。浙江大學(xué)肖豐收教授、王亮教授等人在Science上發(fā)表文章，題為：“Hydrophobic zeolite modification forinsitu peroxide formation in methaneoxidation to methanol”。作者報(bào)道了一種在溫和溫度（70°C）下通過(guò)原位生成過(guò)氧化氫來(lái)提高甲烷氧化過(guò)程中甲醇產(chǎn)率的多相催化劑體系。通過(guò)在硅酸鋁沸石晶體中固定AuPd合金納米粒子，再用有機(jī)硅烷修飾沸石的外表面，合成了該催化劑。硅烷可以使氫、氧和甲烷擴(kuò)散到催化劑活性位點(diǎn)，同時(shí)將生成的過(guò)氧化氫限制在活性位點(diǎn)以提高其反應(yīng)的可能性。在甲烷轉(zhuǎn)化率為17.3%時(shí)，甲醇選擇性達(dá)到92%，對(duì)應(yīng)甲醇產(chǎn)率達(dá)到每克AuPd每小時(shí)產(chǎn)91.6毫摩爾。該成果以“Hydrophobic zeolite modification for in situ peroxide formation in methane oxidation to methanol”為題于2020年1月10日在線發(fā)表在國(guó)際期刊Science。

論文地址：Hydrophobic zeolite modification for in situ peroxide formation in methane oxidation to methanol（Science，2020，DOI:10.1126/science.aaw1108）