NEWS 01

3D“原子圖”揭示了鐵銹的生長過程

鐵生銹一直對土壤、建筑物、生活帶來破壞性影響，美國太平洋西北國家實驗室的科學家們創建了3D“原子圖”，來研究有關鐵生銹的過程。他們使用罕見的成像技術、原子探針層析成像技術，發現了針鐵礦和鐵與周圍溶液之間的原子交換反應原理，證實了先前的猜想。此外，該發現開辟了一條新的道路，把生銹和針鐵礦結合，從而達到去除土壤中重金屬的目的。

圖|鐵銹的生長過程（來源：Piabay）

NEWS 02

創紀錄！可精確測量半導體材料特性的新技術

德克薩斯大學奧斯汀分校Daniel Wasserman副教授帶領團隊開發出了一種可精確測量材料半導體特性的測量技術，是現有測量技術靈敏度的100000倍，而且更簡單、更便宜、更有效。這項研究發表在了Nature Communications上。他們將少量材料放入專門設計的微波諧振器電路中，在諧振器內部將樣品暴露于濃縮的微波場，通過測量電（微波）信號的衰減使得科研人員能夠以更高的精度測量材料的載流子壽命，從而深入了解材料的整體光學質量，同時確定材料在集成到光電探測器結構中時的應用范圍。新測量技術可表征微尺寸材料的特性，將加速科研人員對2D、微米及納米級材料的發現和研究。

圖|微波諧振器的渲染圖（來源：The University of Texas at Austin）

NEWS 03

低溫下水可不再結冰

蘇黎世聯邦理工學院和蘇黎世大學的研究人員設計并合成了一種新脂質，該脂質自發組裝聚集成膜且統一排列形成納米尺度的脂質通道即脂質中間相。水在該脂質通道中可以在零下263華氏度而不結冰，其原因主要是在狹窄的通道中沒讓水形成冰晶的空間，所以即使在極低的溫度下，它仍然是無序的，并且脂質也不會凍結。其中，溫度、含水量以及設計的脂質分子的新結構決定了脂質中間相的結構。最近，研究人員將限制在脂質中間相中的水不結冰現象的研究發表在Nature Nanotechnology雜志上。這些新的脂質中間相可用于在膜模擬環境中進行非破壞性地分離，保存和大生物分子的研究，也可以應用于任何必須防止水結冰的潛在應用領域。

圖|新型脂質中間相的三維模型（來源：Peter Rüegg / ETH Zurich）

NEWS 04

高遷移率的新型納米線有助于高速通信

香港城市大學和中科院過程研究所的科研工作者已經合成了具有高載流子遷移率和快速紅外光（IR）響應的新納米線，這有助于高速通信。但是常見的化合物材料通常具有巨大的晶體缺陷，這導致光響應性能的顯著降低。通過催化劑外延技術合成出了高度結晶的三元納米線，具有高載流子遷移率和快速紅外響應。該研究發表在最新的Nature Communications雜志上。

圖|三元納米線的生長機制和快速紅外響應（來源：HAN Ning）

NEWS 05

MIT研發出更環保、更高效的天然氣過濾膜

麻省理工學院研發了一種凈化天然氣的新型聚合物膜。目前，相關文章已發表在Advanced Materials上。該膜的設計以長鏈聚合物為骨架，與傳統膜材料不同的是，其在長鏈上固定了較短的側鏈，得到精確的亞納米級間距，從而改變滲透空間。這種膜穩定性好，具有較好選擇性和滲透性，比傳統的膜材料高2000-7000倍；耐受性高達51bar。同時，對側鏈進行改性又能實現對材料性能的進一步調控，有望實現其在碳捕獲和存儲，甚至在分離液體上的應用。現在研究人員計劃對側鏈的化學結構進行系統研究，希望尋找到最有效的化學結構用于分離過程。

圖|高效凈化天然氣的環境友好型膜（來源： MIT）

NEWS 06

一種經濟環保的新型3D打印機

密歇根理工大學和re:3D公司共同開發并測試了一種被稱為Gigabot X的開源工業FPF 3D打印機，這種打印機可以通過融合顆粒制造（FPF）技術將廢棄塑料顆粒制作成打印件，是一種用于制造高性能產品的經濟環保型工業機器。Gigabot X可用于戶外運動用品等領域的打印，這曾經是3D打印的一個艱難市場，Gigabot X的出現可以極大的改變這種狀況。Gigabot X的售價較高，約為18500美元，但據估計，其投資回報率將達到1,000％以上。相關研究內容發表在Additive Manufacturing雜志上。

圖|Gigabot X將廢棄塑料顆粒制作成打印件（來源：Nathan Shaiyen/Michigan Tech）

NEWS 07

石墨烯包覆陰極可以有效防止鋰電池自燃

近日，伊利諾伊大學芝加哥分校的研究人員發現，石墨烯可以吸收鋰電池中的氧氣。他們在Advanced Functional Materials雜志上報告了這項研究成果。研究人員首先對石墨烯進行了化學改性，使其具有導電性。接下來，他們將微小的鋰鈷氧化物陰極顆粒包覆在導電石墨烯中，并與粘合材料結合在一起形成鋰電池可用的陰極。研究表明，傳統的鋰電池在快速循環條件下性能下降了約45％，而經過包裹的陰極電池在快速循環后僅損失了約14％的容量；此外，包覆后的陰極可以減少陰極材料氧氣的釋放，這可能是降低電池自燃的一種方式。

NEWS 08

氫氧化物交換膜的發現大大降低了燃料電池汽車的成本

燃料電池汽車采用最具發展前景的清潔能源作為動力，現已上市，世界范圍內都在開發這種汽車。燃料電池汽車之前采用的質子膜交換燃料電池，通常采用鉑這種昂貴的催化劑材料。特拉華大學的嚴玉山教授，研究出主要成分為聚芳基哌啶聚合物的氫氧化物交換膜，使燃料電池更強大、更耐用、更便宜，其研究成果發表在Nature Energy上。

嚴玉山教授，一直致力于降低燃料電池的成本，通過結合徐秉鈞的研究成果，開發出此類氫氧化物交換膜。這種交換膜在攝氏90度以上具有最佳功率和穩定性數據，可以滿足燃料電池汽車長到5000小時的工作時間。

圖|左為徐秉鈞，右為嚴玉山（來源：Joy Smoker）

NEWS 09

同位素的組成對過渡金屬二硫化物的光電性能具有顯著影響

阿拉莫斯實驗室的研究人員通過控制過渡金屬二硫化物（TMD）內部同位素的比例，來調整材料的光致發光和光電性能。研究團隊首次研制出同位素純度穩定、數量均勻且只有6個原子厚度的TMD材料，其研究成果發表在Nano Letters雜志上。

該團隊發現同位素的組成對發光光譜具有“藍移效應”。為了研究這一點，他們提出可能是同位素的純度對原子質量產生的影響，從而導致聲子能量降低，最終使得電子帶隙進行重整化，出現能量差異，從而導致光學位移。接下來，該團隊將進一步使用IBML公司的資源，以驗證在材料的結構中產生同位素缺陷是否將對其光學和熱學性能產生顯著影響。

圖|在過渡金屬二硫化物中加入同位素（來源：阿拉莫斯實驗室）