2017年過半，海內外華人學者在科學領域碩果累累，頂刊發文量就足以說明一切，那么現在就讓我們一起進行年中大盤點，細數上半年華人學者在Nature上的成果吧！

    1、北大張錦：精致設計的催化劑助力單壁碳納米管可控手性生長

    北京大學張錦教授（通訊作者）在Nature上發表了一篇題為“Arrays of horizontal carbon nanotubes of controlled chirality grown using designed catalysts”的文章，文中報道了張錦教授研究團隊關于單壁碳納米管（SWNTs）生長的最新研究成果。該研究團隊通過控制活性催化劑表面對稱性來控制水平SWNT陣列的手性，并在固態碳化物催化劑表面生長獲得了具有受控手性的水平SWNT陣列。所獲得的水平排列金屬SWNT陣列平均密度大于20管/微米，其中90%的管具有（12,6）的手性指數。同時，還獲得SWNT陣列半導體，其平均密度大于10管/微米，其中80%的納米管具有（8,4）的手性指數。

    文獻鏈接：Arrays of horizontal carbon nanotubes of controlled chirality grown using designed catalysts（Nature，2017，DOI：10.1038/nature21051）材料牛資訊詳戳：北大張錦最新Nature：精致設計的催化劑助力單壁碳納米管可控手性生長

    2、北大馬?。菏状卫肞t/α-MoC催化劑實現低溫甲醇/水反應產氫

    北京大學馬丁與中國科學院大學周武、山西煤化所/中科合成油溫曉東以及大連理工大學石川研究團隊于Nature上發表一篇題為“Low-temperature hydrogen production from water and methanol using Pt/α-MoC catalysts”的文章。該科研團隊研制了雙功能Pt/MoC甲醇液相重整制氫復合催化劑體系，利用程序升溫滲碳工藝將甲烷和氫氣同各種前驅體混合在一起，制成多種鉑改性的碳化鉬催化劑。經過材料的表征分析發現，與β-Mo2C相比，α-MoC和鉑的相互作用更加強烈，使得高溫活化過程中鉑在α-MoC表面處于一種原子級分散態，產生一個極高密度的電子-缺陷表面Pt位點，且該位點能用于吸附/活化甲醇。同時，α-MoC表現出極高的水解離活性，在反應過程中產生豐富的表面羥基，加速鉑與α-MoC界面處反應中間體的重整。在這些因素的共同作用下，最終所制成的Pt/α-MoC催化劑具有平均轉化頻率（ATOF）為18046 h-1的催化效率，在低溫（150 ℃-190 ℃）無堿甲醇液相重整過程中也具有很好的穩定性。

    文獻鏈接：Low-temperature hydrogen production from water and methanol using Pt/α-MoC catalysts（Nature，2017，DOI：10.1038/nature21672）材料牛資訊詳戳：北大馬丁團隊最新Nature: 首次利用Pt/α-MoC催化劑實現低溫甲醇/水反應產氫

    3、香港城市大學呂堅：雙相納米結構鑄就史上最強鎂合金

    法國國家科技科學院院士、香港城市大學副校長呂堅（通訊作者）研究團隊于Nature上發表一篇題為“Dual-phase nanostructuring as a route to high-strength magnesium alloys”的文章。該科研團隊研制了雙相納米晶結構的鎂合金材料，通過磁控濺射法將直徑約6 nm的MgCu2晶粒均勻地嵌入約2 nm厚的富含鎂的無定形殼中，生產獲得具有非晶/納米晶雙相結構的鎂基超納尺寸雙相玻璃晶（SNDP-GC）。該雙相材料結合并加強了納米晶材料與非晶納米材料的優勢，在室溫下表現出接近理想的強度，并且解決了樣品尺寸效應問題。研究團隊所制成的鎂合金體系是由埋在無定型玻璃殼中的納米晶核組成，所得雙相材料的強度是近乎理想的3.3 GPa，這也是迄今為止強度最大的鎂合金薄膜。同時，研究者提出了一種由本構模型組成的強度增強機制，在材料制備過程中形成了一個由直徑約6 nm且幾乎無位錯的晶粒組成的結晶相，當應變發生時該結晶相阻止了局部剪切帶的移動傳播，在任何已出現的剪切帶內，嵌入的晶粒分裂和旋轉，也有利于材料強化和抵抗剪切帶的軟化效果。

    文獻鏈接：Dual-phase nanostructuring as a route to high-strength magnesium alloys（Nature，2017，DOI：10.1038/nature21691）材料牛資訊詳戳：香港城市大學呂堅最新Nature: 雙相納米結構鑄就史上最強鎂合金

    4、北科大呂昭平：最低晶格錯配與高密度納米析出相聯手打造超強鋼！

    北京科技大學呂昭平教授課題組于Nature上發表一篇題為“Ultrastrong steel via minimal lattice misfit and high-density nanoprecipitation”的文章，通過創新超高強度鋼的合金設計理念，發展了超強韌的高密度有序Ni（Al, Fe）納米顆粒強化高性能新型馬氏體時效鋼，其中抗拉強度不低于2.2GPa，拉伸塑性不低于8% 。新型超高強韌鋼的強化主要是基于最低錯配度下獲得最大程度彌散析出和高剪切應力的創新思想，即一方面通過“點陣錯配度最小化”，顯著降低金屬間化合物顆粒析出的形核勢壘，促進顆粒均勻彌散分布，并顯著提高強化顆粒的體積密度和熱穩定性，低錯配度共格界面結合小尺度有效緩解增強顆粒周邊微觀彈性畸變，改善材料宏觀均勻塑性變形能力；另一方面，引入“有序效應”作為主要強化機制，有效阻礙位錯對增強相顆粒的切過作用，從而獲得優異綜合性能的新型馬氏體時效鋼。除此之外，新型超強韌馬氏體時效鋼通過采用Al元素代替傳統馬氏體時效鋼中昂貴的合金元素，可添加傳統馬氏體時效鋼所避免的C元素，初步實現了高端鋼鐵材料的制備工藝簡化和低成本的目標，不但有力地推動該類材料的實際工程應用，同時為新型超高強度材料的發展打開了新的研究思路

    文獻鏈接：Ultrastrong steel via minimal lattice misfit and high-density nanoprecipitation（Nature，2017，DOI：10.1038/nature22032）材料牛資訊詳戳：北科大呂昭平Nature重磅：最低晶格錯配與高密度納米析出相聯手打造超強鋼！

    5、加州大學伯克利分校張翔院士：二維分子晶體本征鐵磁性的發現！

    美國加州大學伯克利分校的張翔院士（美國國家工程院院士、臺灣中央研究院院士）、雷干城院士（美國國家科學院院士、美國藝術與科學學院院士）和Jing Xia（共同通訊作者）等人發表題為“Discovery of intrinsic ferromagnetism in two-dimensional van der Waals crystals”的研究論文，借助掃描磁光克爾顯微鏡揭示了Cr2Ge2Te6原子層中本征的長程鐵磁有序性。在這個軟磁、二維分子鐵磁體材料中，利用很小的磁場（小于0.3 T），首次實現了對轉變溫度（鐵磁和順磁狀態間發生轉變時的溫度）的調控，與磁場下、三維體系材料轉變溫度的不敏感性有明顯的對比。同時發現施加非常小的磁場時，較不施加狀態的磁晶各向異性，將會導致更大的有效各向異性，開放更大的自旋波激發間隙。利用重整化的自旋波理論對所觀察到的現象進行分析，推斷在二維鐵磁分子晶體中，轉變溫度與磁場間的關系是其本征的特異性。Cr2Ge2Te6是一種近于理想的二維Heisenberg鐵磁體，因而對于研究根本的自旋行為、打開新領域的研究如超集成型自旋電子設備有著很大的意義。

    文獻鏈接：Discovery of intrinsic ferromagnetism in two-dimensional van der Waals crystals（Nature，2017，DOI：10.1038/nature22060）材料牛資訊詳戳：張翔院士Nature重磅： 二維分子晶體本征鐵磁性的發現！

    6、清華大學于浦：首次實現電場誘導下的雙離子調控可逆結構三相相變

    清華大學于浦副教授和吳健教授（共同通訊作者）于Nature上發表了題為“Electric-field control of tri-state phase transformation with a selective dual-ion switch”的研究論文，首次報道了在電場下，雙離子調控的可逆且非易失性的結構相變。通過控制O2+和H+離子相互獨立的嵌入和脫出，可實現在三個不同材料相間的可逆轉變：鈣鈦礦型的SrCoO3-δ、鈣鐵石型的SrCoO2.5和新結構的HSrCoO2.5。研究這三種不同相的光學吸收性質，發現通過選擇性的控制可見光和紅外光的透過率，可產生雙頻段的電致變色效應，從而可應用于智能玻璃中。同時，三種相相互截然不同的電和磁特性使得能實現電場調控的磁性轉變。這為電場調控材料結構相轉變和相應的性能打開新的研究途徑。同期，美國普渡大學的Shriram Ramanathan教授為該成果撰寫了題為“Condensed-matter physics: Functional materials at the flick of a switch”的新聞評述（Nature，2017，DOI：10.1038/546040a）。

    文獻鏈接：Electric-field control of tri-state phase transformation with a selective dual-ion switch（Nature，2017，DOI：10.1038/nature22389）材料牛資訊詳戳：Nature重磅：中國學者首次實現電場誘導下的雙離子調控可逆結構三相相變清華大學于浦團隊Nature：在電場誘導下的雙離子調控可逆結構相變研究中取得突破性進展

    7、華盛頓大學西雅圖分校許曉棟Nature: 二維分子晶體鐵磁性重大發現！

    華盛頓大學西雅圖分校的許曉棟和麻省理工學院的Pablo Jarillo-Herrero（共同通訊作者）等人利用磁域觀測顯微鏡證實了單層CrI3二維材料為Ising鐵磁體，具有面外的自旋取向。居里溫度為45K，僅些微的低于塊體材料（61K），這與弱的夾層耦合相對應。并且，研究發現受層數影響的磁性相，表明在分子晶體中受厚度影響的物理性質。雙層CrI3具有變磁性效應，展現出受抑制的磁性，而三層CrI3中夾層的鐵磁性則被修復。這項研究為揭示材料中不同尋常的原子級特性進而研究材料的磁性，如電調控的磁電子學、范德華力引起的界面效應等都提供了研究基礎。以上研究成果以“Layer-dependent ferromagnetism in a van der Waals crystal down to the monolayer limit”為題與張翔院士以“Discovery of intrinsic ferromagnetism in two-dimensional van der Waals crystals”為題的研究成果一起背靠背刊登于Nature上。同期，賓夕法尼亞大學的Nitin Samarth教授為該成果撰寫了題為“Condensed-matter physics: Magnetism in flatland”的新聞評述（Nature，2017，DOI：10.1038/546216a）。

    文獻鏈接：Layer-dependent ferromagnetism in a van der Waals crystal down to the monolayer limit（Nature，2017，DOI：10.1038/nature22391）材料牛資訊詳戳：許曉棟Nature: 二維分子晶體鐵磁性重大發現！

    8、中科院物理研究所：首次觀測到三重簡并費米子

    中科院北京凝聚態物理國家實驗室丁洪研究員、錢天副研究員和石友國研究員（共同通訊作者）在Nature上發表了題為“Observation of three-component fermions in the topological semimetal molybdenum phosphide”的文章。并列第一作者為中科院物理所博士生呂佰晴（實驗觀測）、馮子力（樣品制備）、許秋楠（理論計算）。該團隊取得了凝聚態物理領域的重大突破，利用角分辨光電子能譜（ARPES）在拓撲半金屬磷化鉬材料中觀察到了一種非常規的三重簡并費米子，打破了傳統的Dirac-Weyl-Majorana分類和進行核心級別的光電子測量，以確認MoP的化學成分及電子結構，在（100）和（001）表面上進行系統的ARPES測量。相比之下，使用軟X射線獲得的數據清楚地表現出兩個切割表面上的帶分散和費米面。不僅大大提高了ARPES測量的體積靈敏度，而且還增加了垂直于表面的內在動量分辨率，促進MoP等三維系統的電子結構的提取。

    文獻鏈接：Observation of three-componen fermions in the topological semimetal molybdenum phosphide（Nature，2017，DOI：10.1038/nature22390）材料牛資訊詳戳：重磅！Nature: 中國科學家首次觀測到三重簡并費米子

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責任編輯：王元

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