還有4天，2020年上半年就結束了。這半年以來，大家過得都很艱辛。北京的同學寒假還沒過完，又因為新發地事件要過暑假了。但在發NS這件事上，國內并沒有放松，反而碩果連連，幾乎周周都有發表，而且部分高校半年還不止一篇入賬，預計不久的將來，國內高校可以比的是這個月有沒有發表NS。

下面是梳理的23篇NS論文。

Nature

1：Nature：高韌性金剛石復合材料

燕山大學的周向鋒、田永君以及北航的郭林（共同通訊作者）聯合團隊在Nature發文研究表征了金剛石復合材料。這種復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組裝而成。研究表明，相比于納米構造策略，這一分級結構能夠在不犧牲材料硬度的同時顯著增強復合材料的韌性——增強的韌性更是超越鎂合金達到人造金剛石的五倍之多。機理研究發現，當斷裂產生時，裂縫通過3C（cubic）多型中納米孿晶進行Z型擴散；當裂痕遇到非3C多型區域時，則會促使斷裂表面附局部地轉變成3C金剛石。以上兩種裂痕擴散過程都會驅散減弱應變能，從而增強材料韌性。因此，文章認為這一發現能夠在超硬材料以及工程陶瓷領域有所應用。2020年06月17日，相關成果以題為“Hierarchically structured diamond composite with exceptional toughness”的文章在線發表在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Nature:長效超疏水表面的設計

芬蘭阿爾托大學的Robin H. A. Ras和電子科技大學的鄧旭（共同通訊作者）等人發文報道了一種可以穩定維持超疏水性質的方法。在這一方法中，研究人員在表面構造兩種尺度結構，納米結構可以提供對水的排斥能力，而微尺度結構設計則有助于表面長期維持超疏水性。其中，微尺度結構是相互連通的表面框架，為維持疏水能力提供幫助，同時還能保護容易因表面磨損現象而被破壞的納米結構。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材料上實現了超疏水表面，利用外力進行磨損破壞后，這些表面的疏水能力依然能夠保留下來。由此而制備的新型自清潔玻璃也為解決太陽能電池的顆粒物污染提供了新的思路。研究認為這一超疏水表面構建策略為長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，相關成果以題為“Design of robust superhydrophobic surfaces”的文章在線發表在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: 高指數晶面單晶銅箔的制備

韓國蔚山科學技術院的丁峰、南方科技大學的俞大鵬院士以及北京大學的王恩哥院士、劉開輝研究員（共同通訊作者）等人報道了一種制備多種單晶銅箔的晶種生長技術。由此制備的銅箔不僅尺寸高達30*20平方厘米，還具有多達30種晶面。研究人員首先將多晶銅箔進行溫和預氧化，隨后在還原性氣氛中進行退火處理，最終導致了整張箔水平的高指數晶面生長。研究表明，銅箔上的氧化表面層的出現意味著表面能最小化并不是晶面選擇生長的關鍵因素，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。這項生長技術不僅可以制備銅箔，還能制備高指數單晶鎳箔，是一種通用的材料制備手段。研究認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用價值。2020年05月27日，相關成果以題為“Seeded growth of large single-crystal copper foils with high-index facets”的文章在線發表在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：新加坡國立大學&中山大學Nature：通過自插層技術設計共價鍵結合的2D層狀材料

近日，在新加坡國立大學羅建平教授、Stephen J. Pennycook教授和中山大學羅鑫教授（共同通訊作者）的帶領下，并與南方科技大學、丹麥技術大學、南洋理工大學和中國科學院大學展開合作，證明了在生長過程中，金屬原子可以自插入到雙層過渡金屬硫族化合物中，產生了一類超薄共價材料，稱之為ic-2D。這些材料的化學計量比是由范德瓦爾斯間隙的八面體空位的周期性占據模式來定義的，它們的性質可以通過改變插層量的覆蓋率和空間排列來調整。通過在高金屬化學勢下進行生長，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條件下生長。建立了一套自插層的新體系和方法，通過該方法生長一系列具有化學計量比的新型共價鍵結合的自插層2D晶體材料。相關成果以題為“Engineering covalently bonded 2D layered materials by self-intercalation”發表在了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結

美國普渡大學的Brett M. Savoie、竇樂添以及上海科技大學的于奕（共同通訊作者）等人在異質結領域取得重要進展，首次制備了二維鹵化物鈣鈦礦外延異質結。研究通過吸收π共軛的有機配體來有效抑制面內二維鹵化物鈣鈦礦的面內離子擴散行為，并進而展示了高度穩定、可調的橫向外延異質結構。通過高分辨的TEM手段，研究還揭示了近原子級界面及其外延生長。最后，分子動力學模擬進一步確認了異質結的無序狀態明顯改善、以及更大的空穴形成能。研究認為，這些發現為理解鹵化物鈣鈦礦的穩定性以及制備更精巧復雜的超薄材料奠定了基礎。2020年04月29日，相關成果以題為“Two-dimensional halide perovskite lateral epitaxial heterostructures”的文章在線發表在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: 高性能層狀納米復合材料

北京航空航天大學的劉明杰（通訊作者）等人報道了一種在水凝膠/油界面利用剪切-流變誘導排列二維納米片生產高度有序層狀結構的方法。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合材料，其抗張強度（tensile strength）和楊氏系數（Young's modulus）分別可以達到1215 ± 80MPa和198.8 ± 6.5GPa。特別是基于粘土納米片的納米復合材料，還展現出高達36.7 ± 3.0兆焦耳每立方米的韌性強度，這一強度數值比天然珍珠高20.4倍。定量分析還發現，排列有序的納米片能夠形成界面相，最終導致納米復合材料展現出優異的力學強度。研究認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，有利于高性能復合材料的發展。2020年04月08日，相關成果以題為“Layered nanocomposites by shear-flow-induced alignment of nanosheets”的文章在線發表在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：湖南大學最新Nature: 二維異質結構陣列的通用合成方法

近期，美國加州大學洛杉磯分校的段鑲鋒和湖南大學的段曦東（共同通訊作者）等人合作報道了一種可利用金屬性過渡金屬硫化物和半導體性過渡金屬硫化物制備二維范德瓦爾斯異質結構陣列的通用合成策略。通過在單層或者雙層半導體過渡金屬硫化物上選擇性圖案化成核位點，研究人員精確控制了多種金屬性過渡金屬硫化物的成核和生長。這些金屬性過渡金屬硫化物均具有可設計的周期性排列特點和可在指定區域進行調控的橫向尺寸，并可最終形成一系列范德瓦爾斯異質陣列。進一步地實驗表明，該合成策略可制備具有優異性能和高產量的晶體管器件，為高性能新型器件的量產化提供了新的思路。2020年03月11日，相關成果以題為“General synthesis of two-dimensional van der Waals heterostructure arrays”的文章在線發表在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性質

中科院金屬所的Y. Li以及劍橋大學的A. L. Greer（共同通訊作者）等人聯合報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出足夠強的應變強化能力。研究人員發現，這一強化機制在以往的研究中并未被報道過。這一形變行為抑制了塊狀樣品單軸檢測中剪切帶的出現，阻止力學損傷并賦予金屬玻璃更高的流動應力。這一金屬玻璃在室溫環境中能夠穩定存在并展現出優異的應變強化行為，提高了金屬玻璃在結構領域的應用可能。2020年02月26日，相關成果以題為“Strain-hardening and suppression of shear-banding in rejuvenated bulk metallic glass”的文章在線發表在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: 基于液滴的高效發電器件

香港城市大學的王鉆開、內布拉斯加大學林肯分校的曾曉成以及中科院北京納米能源與系統研究所的王中林（共同通訊作者）等人聯合發文報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）基質上與鋁電極沉積成膜而成。在連續水滴的沖擊下，聚四氟乙烯薄膜表面引發高密度電荷，并進一步在ITO上誘導形成等量的相反電荷，實現在鋁電極上的電荷轉移。研究表面，這一薄膜器件上發生的水滴沖撞能夠將原本不相連的組分搭建成閉環電學系統，將界面效應轉變成體效應，從而實現瞬時功率密度的數量級增長。2020年02月05日，相關成果以題為“A droplet-based electricity generator with high instantaneous power density”的文章在線發表在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：超細晶金屬的高壓強化

金屬的強度會隨著顆粒尺寸的減小而增加。據報道，當臨界顆粒尺寸為10到15納米左右時，這種關系就會破壞。當晶粒尺寸減小超過這一點時，變形的主導機制從位錯介導的過程轉變為晶界滑動，導致材料軟化。在以前的一種方法中，通過弛豫和鉬偏析來穩定晶界，以防止在晶粒尺寸小于10納米的鎳鉬合金中出現這種軟化效應。北京高壓科學研究中心陳斌研究員團隊和重慶大學黃曉旭教授團隊聯合多個科研團隊利用金剛石砧芯和x射線衍射儀對不同平均晶粒尺寸的純鎳樣品的屈服應力和變形紋理進行了研究。進一步研究了超細晶粒純金屬材料的強度和尺寸之間的關系，為今后發展超強納米金屬提供了重要指導。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度是由強化機制的疊加引起的：部分和全部位錯硬化以及晶界塑性的抑制。這些見解有助于通過材料工程對超強金屬的持續研究。相關成果以題為“High-pressure strengthening in ultrafine-grained metals”的文章在線發表在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：轉化非范德華固體制備二維材料

據北航新聞網報道，單層二維材料如二維過渡金屬硫族化物，由過渡金屬原子與硫族原子組成，由于其獨特的二維結構，在電子器件、催化、能量存儲等諸多領域具有廣泛的應用前景。傳統制備二維過渡金屬硫族化物通常是由以機械剝離、液相剝離和電化學剝離法為典型代表的“自上而下”的合成方法和以化學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渡金屬硫族化物的產率/單層率超低（<1%），且結構（尤其1T相）不穩定，嚴重限制了二維材料的應用。北京航空航天大學楊樹斌教授等人提出合成二維材料的新方法——拓撲轉化法，通過逐步轉化非范德華固體（過渡金屬碳化物、氮化物和碳氮化物（MAX相）等）直接大量制備出具有超穩定和超高單層率的單原子層二維過渡金屬硫族化物，攻克了單層二維材料難以制備和不穩定的國際性難題。2020年1月22日，相關成果以題為“Conversion of non-van der Waals solids to 2D transition-metal chalcogenides”的文章在線發表在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：具有超高壓電效應的透明鐵電單晶

西安交大的李飛、徐卓以及美國賓州州立大學的陳龍慶（共同通訊作者）等人聯合報道制備了性能優異的透明壓電材料。通過相場模擬和實驗，研究人員利用交流電場設計構建了原本不透明的斜方Pb（Mg1/3Nb2/3）O3-PbTiO3 （PMN-PT）晶體，同時產生了接近理論極限的透光性以及超高的壓電性能。研究人員對該種晶體進行了性能檢測，其壓電系數d33超過2100Pc/N，機電耦合系數k33則達到了94%左右，而電光系數γ33則為220pm/V。研究人員還發現，晶體的壓電性能能夠隨著疇尺寸的增大而提高，挑戰了 “低疇尺寸導致高壓電性能”這一傳統認知，為雜化器件的設計和制備提供了新的思路。2020年01月15日，相關成果以題為“Transparent ferroelectric crystals with ultrahigh piezoelectricity”的文章在線發表在Nature上。

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

13：南京大學最新Nature: 質子輔助生長用于高質量石墨烯的制備

近期，南京大學的高力波（通訊作者）課題組發展了一種質子輔助的CVD方法，可以生長制備無褶皺的超平石墨烯。在這一方法中，質子能夠進行滲透和重聯形成氫氣，并對CVD過程產生的褶皺進行還原作用。此外，這一方法還能對石墨烯和基質之間的范德瓦爾斯作用進行去耦合，致使褶皺幾乎完全消失。這一超平石墨烯材料，不僅具有優異的清潔能力，還在器件中展示了室溫量子霍爾效應。研究認為，質子輔助的CVD方法不僅能夠盡可能維持石墨烯的固有性質，還對制備其他種類的納米材料具有普適性。2020年01月08日，相關成果以題為“Proton-assisted growth of ultra-flat graphene films”的文章在線發表在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: 原子級成像揭示了二維冰層的生長及其邊緣結構

北京大學的江穎、王恩哥、徐莉梅以及美國內布拉斯加大學林肯分校的曾曉成（共同通訊作者）等人報道展示了利用非接觸原子力顯微學對在金（111）表面進行生長的二維雙層冰的邊緣結構實現了成像觀察。研究發現，二維六方晶系的冰在生長過程中，不僅存在Z型邊緣結構（常見于二維六方晶體），還有扶手椅型邊緣結構與其共存。冷凍觀察和進一步的模擬實驗還揭示了二維冰的生長機制，其中Z型邊緣結構參與涉及了從水分子演變到邊緣結構的過程（集體性橋接機制），而扶手椅結構的中間產物則參與了局部的晶種生成和邊緣重構過程。這些現象和機制研究為研究二維材料的生長機制提供了新穎的觀察角度。2020年01月01日，相關成果以題為“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Science：基于超透鏡陣列的高維多光子量子源

南京大學王漱明教授、張利劍教授、王振林教授、祝世寧院士和香港理工大學蔡定平教授（共同通訊作者）團隊等人帶領下，與中國科學技術大學、臺灣國立聯合大學、國立臺灣大學合作，通過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個路徑自發參量下轉換光子對源，顯示了高維糾纏和多光子態產生的前景。同時演示了兩維、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生，不同超透鏡產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構緊湊、穩定、可控，為集成量子器件提供了一個新的平臺。相關成果以題為“Metalens-array–based high-dimensional and multiphoton quantum source”發表在了Science。

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

2：Science：控制沸石孔內部達到化學選擇性炔烴/烯烴的分離

在南開大學李蘭冬研究員和英國曼徹斯特大學楊四海高級講師團隊等人帶領下，與中國科學院大連化學物理研究所和美國橡樹嶺國家實驗室，報告了一種通過在八面沸石（FAU）的六元環中封存孤立的開放性鎳（II）位點來控制沸石內部孔隙的策略。在環境條件下，Ni@FAU表現出了顯著的烯烴吸附效果，對乙炔/乙烯、丙炔/丙烯和丁炔/1,3-丁二烯混合物的高效分離，動態分離選擇性分別為100、92和83，達到了前所未有的動態分離效果。原位中子衍射和非彈性中子散射顯示，封閉的鎳（II）位點通過形成可轉移的[Ni（II）（C2H2）3]絡合物與乙炔的化學選擇性和可逆結合。對易擴展沸石孔隙內層化學性質的控制，釋放了其在具有挑戰性的工業分離中的潛力。相關成果以題為“Control of zeolite pore interior for chemoselective alkyne/olefin separations”發表在了Science。

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

3：Science：排列的高密度半導體碳納米管陣列用于高性能電子器件

在北京大學張志勇教授和彭練矛教授團隊等人帶領下，與湘潭大學和浙江大學合作，開發了一種多重分散和排序過程，獲得了極高的半導體純度和尺寸限制的自對準（DLSA）程序，在10 cm的硅片上制備出排列整齊的CNT陣列（在9度的對位范圍內），其密度可調控為每微米100到200個CNTs。在CNT陣列上制造的頂柵場效應晶體管（FETs）顯示出比柵極長度相近的商用硅金屬氧化物半導體FET的性能更好，特別是導通電流為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），同時使用離子-液體柵極保持了低室溫下閾值波動<90 mV/10年。批量制造的頂柵五級環形振蕩器的最高振蕩頻率> 8 GHz。相關成果以題為“Aligned, high-density semiconducting carbon nanotube arrays for high-performance electronics”發表在了Science。

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

4：清華大學Science：少層錫中的II型伊辛配對

在德國馬克斯·普朗克固體研究所Robert J. Phipps研究員、清華大學劉海文研究員和張定教授團隊（共同通訊作者）帶領下，發現了超導體少層錫，即外延應變灰錫（α-Sn），在位于Γ點附近具有不同軌道指數的譜帶中的載流子之間表現出獨特的伊辛配對類型。由于自旋軌道鎖定，沒有反轉對稱性分裂的情況下，譜帶被分裂。在超低溫度下，面內上臨界場有較強的增強，并呈現出上升趨勢。相關成果以題為“Type-II Ising pairing in few-layer stanene”發表在了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

在美國科羅拉多大學、國家可再生能源實驗室、中國科學技術大學徐集賢教授和美國科羅拉多大學、國家可再生能源實驗室Michael D. McGehee教授團隊（共同通訊作者）帶領下，與斯坦福大學和亞利桑那州立大學合作，報告了使用三鹵化物合金（氯、溴、碘）調節帶隙并在光照下穩定半導體的高效1.67 eV寬帶隙鈣鈦礦頂部電池。研究發現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縮小晶格參數。還觀察到，即使在100倍光照強度下，薄膜中的光誘導相偏析也會被抑制，而在60℃下，經過1000小時的最大功率點（MPP）運行后，半透明頂部電池的降解率小于4％。通過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現了27%的PCE。相關成果以題為“Triple-halide wide–band gap perovskites with suppressed phase segregation for efficient tandems”發表在了Science。

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

6：復旦&中科大Science：本征磁性拓撲絕緣體MnBi2Te4中的量子異常霍爾效應

在復旦大學張遠波教授、王靖教授和中國科學技術大學陳仙輝院士團隊（共同通訊作者）帶領下，與深圳六碳科技有限公司合作，探究了具有本征磁序的拓撲絕緣體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，當樣品具有奇數個七層樣品時，原子上薄的MnBi2Te4會變成鐵磁性。在1.4開爾文的五層樣品中，觀察到零場QAH效應，并且外部磁場通過鐵磁性對齊所有層，進一步將量子溫度提高到6.5開爾文。結果表明MnBi2Te4是進一步探索具有自發打破時間反轉對稱性的各種拓撲現象的理想場所。相關成果以題為“Quantum anomalous Hall effect in intrinsic magnetic topological insulator MnBi2Te4”發表在了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 Science：硼同位素富集的立方氮化硼實現超高的導熱率

美國麻省理工學院的陳剛教授、波士頓大學的David Broido教授和北京大學的宋柏（共同通訊作者）聯合報道了他們通過實驗表征與從頭計算模擬相結合，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，通過四聲子散射重新研究cBN中的熱傳輸。通過實驗證明了cnatBN晶體的kRT可以超過850 Wm-1K-1，富集的c10B（或11B）N可以達到1600 Wm-1K-1。我們測量的超高k與第一性原理計算結果相一致，但后者顯示了高階非諧聲子-聲子-聲子相互作用對cBN中k的影響相對較弱。此外，硼同位素富集后kRT被提高了約90％，支持了先前的計算，并代表了非常大的RT同位素效應。相比之下，同位素控制的BP和BAs計算出kRT僅分別增加了31％和12％，與測量到的小同位素效應相符。利用模擬方法發現了這些硼素之間的差異，只有通過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”發表在國際頂級期刊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活性位點的反應

在分子水平上對反應進行成像可以為理解催化反應機理提供直接的信息。浙江大學張澤院士、王勇教授，上海應用物理所高嶷以及丹麥技術大學的Jakob B. Wagner等人在Science上發表文章，題為：“Visualizing H2O molecules reacting at TiO2 active sites with transmission electron microscopy”。作者使用原位環境透射電子顯微鏡和納米晶體銳鈦礦二氧化鈦作為催化劑，該氧化鈦表面為001型結構，發生重構，每四個晶格出現一個凸起，只有凸起部分是催化劑的活性位點，實現實時監控的水分子分離，催化劑表面的反應。觀察了吸附水的雙突起形態。在水氣轉換反應過程中，這些結構在分子水平上發生了動態變化。2020年1月24日，相關成果以題為“Visualizing H2O molecules reacting at TiO2 active sites with transmission electron microscopy” 發表在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，這一直是催化科學和工業界的一個難點問題。浙江大學肖豐收教授、王亮教授等人在Science上發表文章，題為：“Hydrophobic zeolite modification forinsitu peroxide formation in methaneoxidation to methanol”。作者報道了一種在溫和溫度（70°C）下通過原位生成過氧化氫來提高甲烷氧化過程中甲醇產率的多相催化劑體系。通過在硅酸鋁沸石晶體中固定AuPd合金納米粒子，再用有機硅烷修飾沸石的外表面，合成了該催化劑。硅烷可以使氫、氧和甲烷擴散到催化劑活性位點，同時將生成的過氧化氫限制在活性位點以提高其反應的可能性。在甲烷轉化率為17.3%時，甲醇選擇性達到92%，對應甲醇產率達到每克AuPd每小時產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日在線發表在國際期刊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）