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 1. Science:新型“相間應(yīng)變”策略構(gòu)建具備巨大極化強(qiáng)度的鐵電薄膜

北京科技大學(xué)的陳駿教授以及邢獻(xiàn)然教授（共同通訊作者）等人提出了新型“相間應(yīng)變”的策略并以此在超四方性薄膜上實(shí)現(xiàn)了巨大極化。該研究發(fā)現(xiàn)利用晶格結(jié)構(gòu)相似、晶格參數(shù)不同的兩種材料，在外延生長時晶界處的晶格參數(shù)是相互匹配的，從而可在材料間產(chǎn)生各向同性應(yīng)變，即“相間應(yīng)變”。利用這種“相間應(yīng)變”策略，研究人員在PbTiO₃外延復(fù)合鐵電薄膜上引入高負(fù)壓從而實(shí)現(xiàn)了巨大的極化性能，其剩余極化強(qiáng)度可達(dá)到236.3微庫倫/cm²，是現(xiàn)有已知鐵電體的2倍。此外，這種薄膜的超四方性相在725℃的高溫下依然穩(wěn)定，而對應(yīng)塊體的相轉(zhuǎn)變溫度卻只有490℃。

文獻(xiàn)鏈接：Giant polarization in super-tetragonal thin films through interphase strain（Science, 2018, DOI: 10.1126/science.aan2433）

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2. Science: Dirac源場效應(yīng)晶體管作為節(jié)能、高性能的電子開關(guān)

北京大學(xué)的張志勇-彭練矛課題組在Science上發(fā)表文章，題為：Dirac-source field-effect transistors as energy-efficient, high-performance electronic switches。團(tuán)隊(duì)表明,具有在費(fèi)米能級附近比傳統(tǒng)的場效應(yīng)晶體管更窄的電子密度分布的石墨烯Dirac源(DS)可以降低SS。在室溫下具有碳納米管通道的DS-FET能夠提供平均40mV/decade，并且在60mV/decade下高器件電流I60達(dá)到了40 μA/μm。與最先進(jìn)的硅14納米節(jié)點(diǎn)FETs相比，該團(tuán)隊(duì)在更低的0.5V（硅的電壓為0.7伏）應(yīng)用偏壓下得到了一個類似的on狀態(tài)電流，而在off狀態(tài)下，低于35mV/decade。

文獻(xiàn)鏈接：Dirac-source field-effect transistors as energy-efficient, high-performance electronic switches, (Science, 2018, DOI: 10.1126/science.aap9195)

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3. Nature: 高速率鋰離子能量儲存的鈮鎢氧化物

劍橋大學(xué)的Clare P. Grey（通訊作者）團(tuán)隊(duì)提出了利用微米級的鈮鎢氧化物材料（Nb₁₆W₅O₅₅以及Nb₁₈W₁₆O₉₃）來替代納米顆粒同樣可以顯著優(yōu)化電池性能。該研究證明了只要利用適當(dāng)?shù)闹骶Ц襁m，材料的尺寸、結(jié)構(gòu)甚至多孔性均不是實(shí)現(xiàn)高速充放電電池電極的必要性質(zhì)。相反地，研究人員利用克級固態(tài)合成法制備的鈮鎢氧化物塊體材料，可高效利用其超結(jié)構(gòu)模塊來穩(wěn)定鋰嵌入過程中的材料主體結(jié)構(gòu)。因此這種材料不僅在鋰離子擴(kuò)散系數(shù)上優(yōu)于傳統(tǒng)的電極材料（Li₄Ti₅O₁₂）數(shù)個數(shù)量級，同時還能保持優(yōu)于納米材料的高容量以及高鋰存儲性能。這一鈮鎢氧化物材料的出現(xiàn)打破了通過構(gòu)造納米電極材料來優(yōu)化電池中離子擴(kuò)散速率和電學(xué)性能的傳統(tǒng)方法，為制備高性能電池提供了新的策略。

文獻(xiàn)鏈接：Niobium tungsten oxides for high-rate lithium-ion energy storage（Nature, 2018, DOI: 10.1038/s41586-018-0347-0）

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4. Science：過渡金屬三硫化物的單鏈極限扭轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性

美國加州大學(xué)伯克利分校 、勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室Alex Zettl教授（通訊作者）的帶領(lǐng)下，與分子鑄造和人工光合作用聯(lián)合中心合作，報(bào)道了在一個鏈限制內(nèi)的一維過渡金屬三硫族化物NbSe₃的合成，包括實(shí)現(xiàn)分離的單鏈，鏈被包封在保護(hù)性氮化硼納米管（BNNT）或碳納米管（CNT）外殼中。空間限制促進(jìn)并穩(wěn)定亞晶胞NbSe₃的生長，直至三重，雙重甚至單原子鏈。封裝還可以保護(hù)鏈條免受環(huán)境氧化，并且易于處理和表征。鏈條在管內(nèi)可移動。即使在單鏈限制下，也觀察到具有規(guī)則周期性的不尋常的螺旋扭轉(zhuǎn)波。電子結(jié)構(gòu)理論計(jì)算表明NbSe₃的電子能帶結(jié)構(gòu)高度依賴于鏈數(shù)和方向，扭轉(zhuǎn)波的不穩(wěn)定性是由鏈的充電驅(qū)動的。在鏈和納米管鞘之間發(fā)現(xiàn)非常少的共價鍵合，導(dǎo)致包封鏈的相對不受阻礙的縱向和扭轉(zhuǎn)動力學(xué)。

文獻(xiàn)鏈接：Torsional instability in the single-chain limit of a transition metal trichalcogenide(Science, 2018, DOI：10.1126/science.aat4749)

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5. Science: COF的單晶XRD結(jié)構(gòu)表征手段

在蘭州大學(xué)王為教授，北京大學(xué)孫俊良教授和美國加州大學(xué)伯克利分校Omar M. Yaghi教授（共同通訊作者）的帶領(lǐng)下，與伯克利全球科學(xué)研究所，百時美施貴寶公司和天津化學(xué)化工協(xié)同創(chuàng)新中心合作，報(bào)告了一種使用苯胺作為調(diào)制劑來生長由強(qiáng)亞胺鍵（~600 kJ/mol）固定在一起的高質(zhì)量三維（3D）多孔COF大單晶。苯胺具有與COF成分相似的反應(yīng)性，但是它是單官能的，并且作為成核的抑制劑，因此改變了結(jié)晶過程。高質(zhì)量的晶體允許收集高達(dá)0.83Å分辨率的單晶X射線衍射數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生明確的解決方案和精確的各向異性細(xì)化。具體地，破解亞胺基COF-300中的相互滲透程度，并確定水合形式的COF-300中的水的排列。COF-303的反向亞胺連接性與非反向類似物不同，并且獲得了等網(wǎng)狀擴(kuò)展的COF（LZU-79）的晶體結(jié)構(gòu)。此外，團(tuán)隊(duì)用罕見的lon-b-c3拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)解決并改進(jìn)了新合成的手性LZU-111的單晶結(jié)構(gòu)。

文獻(xiàn)鏈接：Single-crystal x-ray diffraction structures of covalent organic frameworks（Science, 2018, DOI：10.1126/science.aat7679）

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6. Nature: Weyl 聲子晶體表面聲波的拓?fù)湄?fù)折射

報(bào)道了由Weyl聲子晶體所承載的拓?fù)浔砻娌ǖ呢?fù)折射，這是最近發(fā)現(xiàn)的Weyl半金屬的聲學(xué)模擬物。發(fā)生這種拓?fù)湄?fù)折射的界面是分離晶體不同側(cè)面的一維邊緣。通過剪裁Weyl聲子晶體的表面端部，可以設(shè)計(jì)表面聲波的恒定頻率輪廓，以在某些界面產(chǎn)生負(fù)折射，同時在同一樣品內(nèi)的不同界面實(shí)現(xiàn)正折射。相比更為常見的表面波行為，由于恒定頻率輪廓的開放性，報(bào)道的晶體可以防止不必要的反射，這是Weyl晶體拓?fù)浔Ｗo(hù)表面狀態(tài)的標(biāo)志。

文獻(xiàn)鏈接：Topological negative refraction of surface acoustic waves in a Weyl phononic crystal（Nature 560, 61–64 (2018)）

材料牛資訊詳戳：今天這所985大學(xué)發(fā)表了建國后的第一篇Nature，你確定不進(jìn)來看一眼嗎？

7. Nature: 二維材料到深亞分辨率的電子影像

文章講述將電子顯微鏡像素陣列檢測器與所需動態(tài)范圍相結(jié)合，記錄透射電子的完整分布，以及從全相位空間恢復(fù)相位信息，研究人員獲得了遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)數(shù)值的空間分辨率。在80千電子伏特的束能下，研究的ptychographic重建基本上改善了MoS₂中單原子缺陷的圖像對比度，達(dá)到了接近5α的極限，相當(dāng)于阿貝衍射限制分辨率達(dá)到0.39 Å。常規(guī)成像方法僅達(dá)到0.98 Å。

文獻(xiàn)鏈接：Electron ptychography of 2D materials to deep sub-ångström resolution（Nature 559, 343–349 (2018)）

材料牛資訊詳戳：今日Nature：vivo NEX｜Find X 屏幕分辨率依舊，看康奈爾大學(xué)如何實(shí)現(xiàn)空間分辨率大突破

8. Science：非金屬基三維鈣鈦礦鐵電體

在東南大學(xué)游雨蒙教授和熊仁根教授（共同通訊作者）的帶領(lǐng)下，與南昌大學(xué)和南京航空航天大學(xué)合作，使用分子設(shè)計(jì)策略并精心選擇有機(jī)陽離子來開發(fā)一系列無金屬ABX₃型3D鈣鈦礦鐵電體，其通式為A(NH4)X3（其中A是二價有機(jī)陽離子，X是Cl，Br或I）。團(tuán)隊(duì)合成了該系列的23個不同樣品，具有一系列不同的結(jié)構(gòu)和相變溫度。在第一個A(NH4)X3鈣鈦礦中，MDABCO-NH4I3（MDABCO是N-甲基-N'-二氮雜雙環(huán)[2.2.2]辛銨）具有448 K的高相變溫度（T₀）和22μC/cm²的大P_s，與BTO性能相當(dāng)。此外，使用壓電響應(yīng)力顯微鏡（PFM），發(fā)現(xiàn)了具有八個偏振方向的各種鐵電疇的共存，并且證明了通過施加電場可以靈活地旋轉(zhuǎn)偏振方向。團(tuán)隊(duì)的策略證明了高性能無金屬鐵電鈣鈦礦的可行性。在沒有金屬元素的情況下，預(yù)期這些有機(jī)物與其無機(jī)和有機(jī)-無機(jī)對應(yīng)物相當(dāng)，通過高柔韌性，可調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系，可能的溶液和真空工藝以及有機(jī)材料的生物相容性而得到增強(qiáng)。這些屬性使其在柔性設(shè)備，軟機(jī)器人，生物醫(yī)學(xué)設(shè)備和其他應(yīng)用中具有吸引力。

文獻(xiàn)鏈接：Metal-free three-dimensional perovskite ferroelectrics（Science, 2018, DOI：10.1126/science.aas9330）

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9. Nature：電控制水滲透石墨烯氧化物膜

該文章創(chuàng)造性地在氧化石墨烯中加入碳導(dǎo)電絲，被電場擊穿的導(dǎo)電絲會釋放微弱的電流，并產(chǎn)生一個局域電場可使得水分子與氧化石墨烯進(jìn)行分離，從而達(dá)到水的滲透精確控制。早在此前氧化石墨烯薄膜就已經(jīng)被用于水滲透的研究，此次R.R.Nair教授通過導(dǎo)電絲的引入使得氧化石墨烯薄膜的水滲透能力可以通過電場進(jìn)行精確的調(diào)控（可實(shí)現(xiàn)從快速滲透到完全關(guān)閉滲透的轉(zhuǎn)變）。該工作將在人工生物系統(tǒng)、組織工程和智能過濾膜領(lǐng)域產(chǎn)生極大的實(shí)際意義。

文獻(xiàn)鏈接：Electrically controlled water permeation through graphene oxide membranes （Nature, 2018, DOI: 10.1038/s41586-018-0292-y）

材料牛資訊詳戳：電場可控的精確水滲透技術(shù)-水滲透薄膜技術(shù)的大突破

10. Science: 鈰光催化作用甲烷、乙烷和更高烷烴的選擇性功能化

上海科技大學(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院左智偉科研團(tuán)隊(duì)在光促進(jìn)甲烷轉(zhuǎn)化這一重要能源化工領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展：他們成功發(fā)展了一種廉價、高效的鈰基催化劑和醇催化劑的協(xié)同催化體系。這一基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的突破，解決了利用光能在室溫下把甲烷一步轉(zhuǎn)化為液態(tài)產(chǎn)品的科學(xué)難題，為甲烷轉(zhuǎn)化成高附加值的化工產(chǎn)品（例如火箭推進(jìn)劑燃料）提供了嶄新和更加經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的解決方案。同時，對這一高效、可持續(xù)的光促進(jìn)鈰催化模式的深入研究和進(jìn)一步推廣應(yīng)用，將為我國高效利用特有的稀土金屬資源提供新的思路和前景。

文獻(xiàn)鏈接：Selective functionalization of methane, ethane, and higher alkanes by cerium photocatalysis (Science, 2018, DOI: 10.1126/science.aat9750)