作為標桿科技發展前沿的Nature & Science頂刊，材料人們也萬萬不可放過?。¤b于10月即將過去，便容小編為大家簡單細數一下10月間榮登頂刊的材料大文。

    1. Science:在MOF中實現乙烷/乙烯分離的新思路

    太原理工大學的李晉平、美國國家標準與技術研究院（NIST）的Wei Zhou以及德克薩斯大學圣安東尼奧分校的陳邦林（共同通訊作者）等人合作提出了利用微孔MOF材料優先吸附乙烷從而實現乙烷/乙烯混合物分離的思路。以往的吸附材料由于與乙烯具有更強的親和力，所以會采用吸附乙烯將其從混合物中分離的方法。然而，乙烯/乙烷混合物中乙烯占比大，并且乙烯是目標產物，因此采用吸附乙烯的分離方法需要經過多次吸附-解吸附循環，依然是一個能耗巨大的過程。而該項工作制備了一種Fe2（O2）（dobdc）的微孔MOF，并發現這一材料中的鐵-超氧位點與乙烷的相互作用更加強烈。進一步的實驗也表明，在寬泛的壓力范圍內，這一含有鐵-超氧位點的MOF不僅對乙烷吸附量巨大，而且展現出優異的乙烷/乙烯選擇性吸附性能。中子粉末衍射以及理論計算也證明了鐵-超氧位點對乙烷的識別作用，結合實驗現象更說明這一報道的MOF材料及其代表的選擇性吸附思路為發展新型氣體分離工藝提供了基礎。2018年10月26日，相關成果以題為“Ethane/ethylene separation in a metal-organic framework with iron-peroxo sites”的文章在線發表在Science上。

    文獻鏈接：Ethane/ethylene separation in a metal-organic framework with iron-peroxo sites（Science, 2018, DOI: 10.1126/science.aat0586）

    2. Nature：酸性氟化物的無堿鎳催化脫羰Suzuki – Miyaura偶聯反應

    來自美國密歇根大學的Melanie S. Sanford教授（通訊作者）在Nature發表文章，題為“Base-free nickel-catalysed decarbonylative Suzuki–Miyaura coupling of acid fluorides”。作者使用催化劑和親電試劑的結合的方法來開發芳基硼酸與氟化酸的鎳催化偶聯，氟化酸是由容易獲得的羧酸原位形成的。催化劑和親電試劑的這種組合能夠形成一種機械歧管，其中在催化循環中直接生成“金屬交換活性”芳基氟化鎳中間體。因此，這種轉化不需要外源堿，適用于廣泛的堿敏感硼酸和生物活性羧酸。

    文獻鏈接：Base-free nickel-catalysed decarbonylative Suzuki–Miyaura coupling of acid fluorides, （Nature, 2018, DOI:10.1038/ s41586-018-0628-7）

    3. Science：用于高效被動日間輻射冷卻的分層多孔聚合物涂層

    在美國哥倫比亞大學虞南方助理教授和樣遠助理教授（共同通訊作者）團隊的帶領下，與美國阿貢國家實驗室和美國布魯克海文國家實驗室合作，報告了一種簡單，可擴展且廉價的基于相轉化的工藝，用于制造具有優異Rsolar和εLWIR的分層多孔性的聚合物涂層。具體而言，實現了與襯底無關的半球形Rsolar=0.96±0.03和εLWIR=0.97±0.02的分層多孔聚（偏二氟乙烯-共-六氟丙烯）P（VdF-HFP）HP。這些值導致了極好的PDRC能力，例如，在890和750 W m-2的太陽強度下，低溫室溫度為~6℃，平均冷卻功率為~96 W m-2。性能與先前報告中的相當或超過之前的。因為制造技術是基于室溫和溶液的，所以多孔聚合物涂層可以通過常規方法，如涂漆和噴涂施加到各種表面，例如塑料，金屬和木材。此外，它可以摻入染料以實現顏色和冷卻性能之間的理想平衡。涂層的性能和該技術的類似涂料的便利使其成為實現高性能PDRC的可行方法。相關成果以題為“Hierarchically porous polymer coatings for highly efficient passive daytime radiative cooling”發表在了Science上。

    文獻鏈接：Hierarchically porous polymer coatings for highly efficient passive daytime radiative cooling（Science，2018，DOI：10.1126 / science.aat9513）

    4. Nature：新型太陽能發電換熱器材料-ZrC/W復合材料

    美國普渡大學K. H. Sandhage（通訊作者）在Nature上發表一篇題為“Ceramic–metal composites for heat exchangers in  concentrated solar power plants”的文章。本文提供了一種新的ZrC/W復合材料，用于印刷電路型熱交換器（>1023K）。并且提供了一種經濟的制造該復合材料的方法?？赏ㄟ^多孔碳化鎢板的形狀和尺寸保持化學轉化，制造具有可調通道圖案的ZrC/W基換熱板，實現在1073K時表現出超過350MPa的破壞強度，并且在該溫度下熱導率值比鐵或鎳基合金的熱導率值高兩到三倍。通過將銅層粘合到復合材料表面并向sCO2中添加50ppm的一氧化碳，實現了在1023K和20MPa下對sCO2的耐腐蝕性。

    文獻鏈接：Ceramic–metal composites for heat exchangers in  concentrated solar power plants（Nature, 2018, DOI:10.1038/s41586-018-0593-1）

    5. Nature：基于自發形成的亞微米級結構的鈣鈦礦發光二極管

    在南京工業大學黃維院士（（目前單位西北工工業大學））和王建浦教授（共同通訊作者）團隊的帶領下，與浙江大學、南京郵電大學和西北工業大學合作，展示了溶液加工的鈣鈦礦的高效和高亮度電致發光，自發形成亞微米級結構，它能有效地從器件中提取光，并保持與波長和視角無關的電致發光。這些鈣鈦礦是通過在鈣鈦礦前驅體溶液中加入氨基酸添加劑而形成的。此外，添加劑可有效鈍化鈣鈦礦表面缺陷并減少非輻射復合。鈣鈦礦LED具有20.7％的峰值外量子效率（電流密度為18mA/cm2），能量轉換效率為12％（在10mA/cm2的高電流密度下），接近性能最佳的有機LED的價值。相關成果以題為“Perovskite light-emitting diodes based on spontaneously formed submicrometre-scale structures”發表在了Nature上。

    文獻鏈接：Perovskite light-emitting diodes based on spontaneously formed submicrometre-scale structures（Nature,2018,DOI：10.1038/s41586-018-0576-2）

    6. Science：手性單壁碳納米管的熵驅動穩定性

    單壁碳納米管是中空圓柱體，通過在與催化劑的界面處摻入碳可以生長到厘米級。依據于在生長過程中產生的螺旋度，它們具有半導體或金屬特性。為了支撐選擇性合成的探索，來自法國馬賽大學的Christophe Bichara教授（通訊作者）團隊建立了一個熱力學模型，該模型關聯了管-催化劑界面能量、溫度以及由此產生的管手性。作者表明，納米管可以因其納米尺寸邊緣的構型熵而手性生長，從而解釋了實驗觀察到的手性分布的溫度演化。通過界面能量考慮催化劑的化學性質，作者導出了結構圖和相圖，這些結構圖和相圖將指導催化劑和生長參數的合理選擇，從而獲得更好的選擇性。該成果以“Entropy-driven stability of chiral single-walled carbon nanotubes”為題于今日發表在Science上。

    文獻鏈接：Entropy-driven stability of chiral single-walled carbon nanotubes,（Science, 2018, DOI: 10.1126/science.aat6228）

    7. Nature: 鈣鈦礦發光二極管外量子效率超過20%

    華僑大學魏展畫教授聯合新加坡南洋理工大學熊啟華教授和加拿大多倫多大學Edward H. Sargent教授在鈣鈦礦發光二極管的研究中取得重大突破。研究人員利用鈣鈦礦的組分分布調控策略得到平整致密且光電性能優異的鈣鈦礦薄膜，并通過加入阻擋層改善電子空穴的注入平衡，得到的鈣鈦礦發光二極管的外量子效率（EQE）超過20%，刷新了鈣鈦礦發光二極管的世界最高紀錄，同時，穩定性也得到極大地提升，遠超國際同行。相關研究成果以題為“Perovskite Light-Emitting Diodes with External Quantum Efficiency Exceeding 20%”發表在國際頂級學術期刊Nature上。

    文獻鏈接：Perovskite light-emitting diodes with external quantum efficiency exceeding 20 per cent, （Nature, 2018, DOI:10.1038/s41586-018-0575-3）

    8. Nature:溶液法制備高性能大面積電子產品

    加州大學段鑲鋒教授，黃昱教授（共同通訊）在Nature發表一篇題為“Solution-processable 2D semiconductors for highperformance large-area electronics'‘的文章。本文報道了制備高度均勻，可溶液加工，純相半導體納米片的一般方法，其涉及將季銨分子電化學嵌入二維晶體中，然后進行溫和的超聲處理和去角質過程。通過精確控制嵌入化學，獲得了具有窄厚度分布的純相的半導體2H-MoS2納米片。然后將這些納米片進一步加工成高性能薄膜晶體管，其室溫遷移率約為每平方厘米10平方厘米，開/關比率為106，大大超過先前溶液法制備的MoS2晶體管所獲得的值。大面積薄膜晶體管陣列的可擴展制造使得能夠構建功能邏輯門和計算電路，包括反相器，NAND，NOR，AND和XOR門以及邏輯半加器。此外，該方法應用于其他2D材料，包括WSe2，Bi2Se3，NbSe2，In2Se3，Sb2Te3和黑磷，展示了其制備多功能2D材料的潛力。

    文獻鏈接：Solution-processable 2D semiconductors for highperformance large-area electronics（Nature, 2018, DOI: 10.1038/s41586-018-0574-4）

    9. Nature: 單層室溫鐵磁性二維材料Fe3G3Te2

    復旦大學張遠波團隊在Nature發文，題為”Gate-tunable room-temperature ferromagnetism in two-dimensional Fe3G3Te2“。發展了一種新的樣品解理方法——利用氧化鋁和Fe3G3Te2之間強的粘附性以及較大的接觸面積來制備單層樣品。這種方法制備效率高，解理能力強，還將為有效解理與Fe3G3Te2解理難度類似的其他層狀材料提供新的方法和研究思路。同時用該方法制備的這種單層的Fe3G3Te2在低溫下仍具有鐵磁長程序以及面外磁各向異性。新型的磁性二維材料Fe3G3Te2，將為科學家們未來基于這種材料研發超高密度、柵壓可調且室溫可用的磁電子學器件提供一種可能，而新發現的二維材料解理方法將為未來二維材料的研究拓展新思路。

    文獻鏈接：Gate-tunable room-temperature ferromagnetism in two-dimensional Fe3G3Te2，（Nature, 2018, DOI:10.1038/s41586-018-0626-9）

    10. Science：無甲銨、高性能、高穩定、平面型鈣鈦礦太陽能電池

    近日，來自洛桑聯邦理工學院Anders Hagfeldt教授和Michael Saliba教授（共同通訊）在Science上發表文章，題為”Methylammonium-free, high-performance and stable perovskite solar cells on a planar architecture“。作者發現優化的RbCsFAPbI3鈣鈦礦組份以FA（formamidinium,甲脒）代替MA，無Br,帶隙1.53 eV。實現平面型鈣鈦礦短路電流25.06 mA cm-2,穩定的能量效率20.35%，是無MA類鈣鈦礦中最高值。同時該工藝無需100℃以上的溫度，因此在大規模柔性器件的應用上也極具前景。

    文獻鏈接：Methylammonium-free, high-performance and stable perovskite solar cells on a planar architecture, （Science, 2018, DOI:10.1126/science.aat3583）

    11. Nature：天然范德華晶體中的面內各向異性和超低損耗極化子

    近日，在西班牙奧維耶多大學Pablo Alonso-González教授，西班牙CIC納米研究中心、巴斯克科學基金會Rainer Hillenbrand教授和澳大利亞莫納什大學、蘇州大學鮑橋梁教授（共同通訊作者）團隊的帶領下，與西班牙圣塞瓦斯蒂安國際物理中心、蘇黎世聯邦理工學院、墨爾本皇家理工大學和新南威爾士大學合作，報告了沿著α-MoO3（一種天然的范德華材料）表面的各向異性極化子傳播。通過紅外納米成像和納米光譜研究半導體α-MoO3薄片和圓盤，經可視化和驗證具有橢圓和雙曲面內分散的聲子極化子，波長（比相應的光子波長小60倍）與石墨烯等離子體極化子和氮化硼聲子極化子對比。根據實空間圖像中的信號振蕩，測量了極化子的振幅壽命為8皮秒，比室溫下石墨烯等離子體極化子的壽命長十倍多。它們也是目前報道的同位素工程氮化硼的聲子極化子和低溫石墨烯等離子體極化子的最佳值的4倍。范德華材料中的面內各向異性和超低損耗極化子可以實現定向和強光物質相互作用，納米級定向能量轉移和集成平面光學，應用范圍從生物傳感到量子納米光子學。相關成果以題為”In-plane anisotropic and ultra-low-loss polaritons in a natural van der Waals crystal“發表在了Nature上。

    文獻鏈接：In-plane anisotropic and ultra-low-loss polaritons in a natural van der Waals crystal（Nature，2018，DOI：10.1038/s41586-018-0618-9）

    12. Science：等離激元光催化劑中的熱載流子以及熱貢獻

    近日，來自美國萊斯大學Naomi J. Halas和Peter Nordlander（共同通訊）團隊合作在Science上發表文章，題為”“定量研究了等離激元光催化中的熱載流子和熱貢獻，發現通過電子或振動激發催化劑表面的吸附分子，等離激元納米顆粒中產生的熱載流子可降低化學反應活化能壘，從而觸發傳統熱力學或動力學不支持的反應。

    文獻鏈接：Quantifying hot carrier andthermal contributions in plasmonic photocatalysis, （Science, 2018, DOI:10.1126/science.aat6967）

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責任編輯：殷鵬飛

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