1、點月Nature：石墨烯-氮化物微諧振器中的材料材料柵極可調諧頻梳
加州大學洛杉磯分校的姚佰承、Shu-Wei Huang、領域Chee Wei Wong以及段鑲鋒（共同通訊作者）團隊將柵極可調的進展光導與氮化硅光子微諧振器耦合，通過改變費米能級來調制其二階和更高階色散從而證明并實現了石墨烯基光學頻率梳的點月門控腔內可調諧性。研究進一步證明了從周期性孤子晶體到具有缺陷的材料材料晶體的電壓可調諧轉換，這種結合了單原子層納米科學和超快光電子的領域異質石墨烯微腔將有助于提高我們對動態頻率梳和超快光學的理解。
文獻鏈接：Gate-tunable frequency combs in graphene–nitride microresonators（Nature，進展2018, DOI: 10.1038/s41586-018-0216-x）
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2、Nature：鉑表面一氧化碳氧化動力學
德國普朗克生物物理化學研究所的材料材料Theofanis N. Kitsopoulos（通訊作者）等人研究發現利用分子束可控引入試劑和離子成像可以繪制產物分子的速率矢量，從而反映出活性位點的領域對稱性和取向，并最終實現了不同位點反應速率的進展同時觀測。利用這一速率分辨的點月動力學方法，研究人員成功地繪制了一氧化碳在鉑表面的材料材料氧化速率分布，并觀測到不同溫度對活性位點的領域影響。這一方法對加深異質反應的理解和先進催化劑的設計均有深遠的意義。
文獻鏈接：Velocity-resolved kinetics of site-specific carbon monoxide oxidation on platinum surfaces（Nature, 2018, DOI: 10.1038/s41586-018-0188-x）
材料牛資訊詳戳：普朗克生物物理化學研究所Nature：鉑表面活性位點處CO氧化速度的動力學特征
3、Science：測量界面水的介電常數
英國曼徹斯特大學A. K. Geim和L. Fumagalli（共同通訊作者）等使用具有狹縫狀通道的電容電路對內部水的面外介電常數進行測量確定。研究人員利用石墨和六方氮化硼晶體（hBN）的范德瓦爾斯組裝來制造實驗器件，這些器件通過圖案化形成不同高度的狹縫狀通道，用水填充這些通道后通過電學測量可以揭示具有極小極化的界面層的存在。一系列的實驗結果為描述水介導的表面相互作用和界面水行為的理論提供了思路，并展示了一種方法來研究在極限條件下的其他流體和固體的介電性質。
文獻鏈接：Anomalously low dielectric constant of confined water（Science, 2018, DOI：10.1126/science.aat4191）
材料牛資訊詳戳：Science又發表范德瓦爾斯研究的最新應用：新突破——測量界面水的介電常數
4、Science：范德華異質結構中的巨隧道磁電阻
在美國華盛頓大學Xiaodong Xu教授，香港大學姚望教授和美國卡耐基梅隆大學Di Xiao（共同通訊作者）等報告了基于范德華（vdW）異質結構的多自旋過濾器磁隧道結（sf-MTJs）的基本結構，其由兩個原子級薄CrI3隧道勢壘隔開的幾層石墨烯接觸組成。該團隊展示了隧道磁阻隨著CrI3層厚度的增加而急劇增加的現象，特別是在低溫下使用四層sf-MTJs的磁性多層結構達到創紀錄的19000％。使用磁性圓二色性測量發現將這些現象歸因于原子級CrI3的本征逐層反鐵磁有序性。該團隊的工作揭示了將磁信息存儲推向原子極限的可能性，并且突出顯示了CrI3作為vdW異質結自旋電子器件的最高磁隧道勢壘。
文獻鏈接：Giant tunneling magnetoresistance in spin-filter van der Waals heterostructures（Science, 2018, DOI：10.1126/science.aar4851）
材料牛資訊詳戳：今日Science頭條：巨隧道磁電阻帶來不一樣的數據存儲技術
5、Nature：具有程控鐵磁疇的3D打印軟材料
麻省理工學院趙選賀（通訊作者）等報道了軟材料中程控鐵磁疇的3D打印，通過磁驅動實現復雜3D形狀之間的快速轉換。研究方法是基于含有鐵磁微粒的彈性體復合材料的直接墨水書寫。通過在打印時向分配噴嘴施加磁場，研究人員沿著施加的場重新定向粒子以將打印的細絲賦予圖案化的磁極性。這種方法能夠在復雜的3D打印軟材料中程控鐵磁疇，從而實現一系列先前無法獲得的轉換模式。
文獻鏈接：Printing ferromagnetic domains for untethered fast-transforming soft materials（Nature, 2018, ?DOI: 10.1038/s41586-018-0185-0）
材料牛資訊詳戳：MIT趙選賀今日Nature封面：連3D打印機器人都是愛你的形狀
6、Science：用于分子檢測的超表面技術
瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）Hatice Altug教授（通訊作者）等報道了一種基于全介電高Q超表面元素的中紅外納米光電傳感器。該團隊設計的超表面中的高Q共振利用了Mie共振的集合行為，且高Q共振頻譜無需額外的共振背景，因此允許高光譜選擇性增強富含光譜的分子指紋信息。進一步來說，該團隊實現了一個高Q值的二維陣列，其中各個元像素的共振位置在中紅外指紋范圍內線性變化。這種構造允許將每個共振位置分配給變換表面的特定像素，從而建立光譜和空間信息之間的一對一映射。通過比較涂覆目標分析物分子前后空間編碼的振動信息，證明了化學特性的分子條形碼適用于化學鑒定和成分分析。
文獻鏈接：Metasurfaces for molecular detection（Science, 2018, DOI：10.1126/science.aas9768）
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7、Science：狄拉克源晶體管
北京大學的張志勇教授、彭練矛教授（通訊作者）課題組團隊提出了一種可以替代MOS晶體管的新型超低功耗場效應管。這種場效應管采用具有特定摻雜的石墨烯作為一個“冷”電子源，用半導體碳納米管作為有源溝道，并以高效的頂柵結構構建出狄拉克源場效應晶體管，最終在實驗上實現了室溫下40 mV/DEC左右的亞閾值擺幅。狄拉克源晶體管的發明在保持傳統MOS晶體管的高性能的前提下突破了晶體管室溫亞閾值擺幅的熱發射理論極限，有望將集成電路的工作電壓降低到0.5 V及以下，為未來的集成電路技術提供解決方案。
文獻鏈接：Dirac-source field-effect transistors as energy-efficient, high-performance electronic switches（Science, 2018, DOI: 10.1126/science.aap9195）
8、Nature：范德華異質結構中的異質界面效應
哈佛大學Philip Kim（通訊作者）團隊研究使用透射電子顯微鏡、原位磁阻和光譜學技術，以及低溫磁場量子振蕩測量和從頭計算法，解決了鋰在不同范德華層的各個原子界面層面的電子插層問題。該研究構建了基于堆疊六方氮化硼、石墨烯和鉬硫族化合物（MoX2; X = S，Se）層的范德華異質結構的電化學裝置。這一裝置中，石墨烯和MoX2之間形成的范德華異質界面，相比MoX2/ MoX2同質界面，MoX2中電荷的積累量增加了十倍以上，并且強化了至少0.5V的插層電勢。該研究結合實驗和計算方法操縱和表征分層系統電化學行為，開辟了控制二維電子和光電子器件中電荷密度的新途徑。
文獻鏈接：Heterointerface effects in the electrointercalation of van der Waals heterostructures（Nature, 2018, DOI: 10.1038/s41586-018-0205-0）
材料牛資訊詳戳：繼Science后，范德瓦爾斯研究又雙叒叕發Nature了： 哈佛大學今日新作看一眼？
9、Science：鈣鈦礦太陽能電池新突破
北京大學朱瑞研究員、牛津大學Henry J. Snaith教授和英國薩里大學張偉博士（共同通訊作者）等報道了通過使用溶液處理的二次生長（SSG）技術，在膜的頂部表面附近提供更寬的帶隙區域，并形成更多的n型鈣鈦礦膜，從而導致開路電壓（Voc）大幅增加。該團隊使用非化學計量的配方(FA0.95PbI2.95)0.85(MAPbBr3)0.15制備混合陽離子鉛混合鹵化物鈣鈦礦層，這種方法產生了更寬的帶隙頂層和更多的n型鈣鈦礦薄膜，從而減少非輻射復合，導致Voc增加高達100毫伏。團隊在不犧牲光電流的情況下實現了1.21V的高Voc，對應于1.62V帶隙下0.41V的電壓不足。這一改善使得最大功率點的穩定輸出功率接近21％。
文獻鏈接：Enhanced photovoltage for inverted planar heterojunction perovskite solar cells（Science, 2018, DOI：10.1126/science.aap9282）
材料牛資訊詳戳：Science又發表鈣鈦礦太陽能電池新突破：不一樣的二次生長（SSG）技術
10、Science：單晶二維COFs的合成
美國西北大學的William R. Dichtel（通訊作者）等人利用分步方法實現了對二維COFs的可控合成。在這一方法中，單體被緩慢加入以充當納米顆粒晶種，之后COF便可在這些納米顆粒上進行晶種生長。這類COFs均為單晶，尺寸在微米級水平上。這種單晶納米顆粒在瞬態吸收光譜的信號質量比多晶粉末有2到3個數量級的提升，其激子擴散長度更勝于傳統方法合成的材料。這些發現拓展了對合成類二維聚合物的結構和性能探索。
文獻鏈接：Seeded growth of single-crystal two-dimensional covalent organic frameworks（Science, 2018, DOI: 10.1126/science.aar7883）
11、Science：仿生觸覺神經系統
斯坦福大學的鮑哲楠教授、首爾大學的Tae-Woo Lee以及南開大學的徐文濤（共同通訊作者）等人報道了一種新型的基于柔性有機電子器件的仿生觸覺神經系統。這一系統由電阻式壓力傳感器、有機環振蕩器以及突觸晶體管組成，壓力傳感器接受的觸覺信號，隨后被有機環振蕩器收集，最后該信號可被突觸晶體管轉變為電流信號，最終完成類神經系統行為。這一仿生神經系統具有非常高的靈敏度，將在機器人手術、義肢感觸等領域發揮重要作用。
文獻鏈接：A bioinspired flexible organic artificial afferent nerve（Science, 2018, DOI: 10.1126/science.aao0098）
12、Nature：超小無機籠
康奈爾大學的Ulrich Wiesner（通訊作者）等人利用冷凍電子顯微學和顆粒3D重建系統報道了一種新型的具有十二面體的超小硅籠。這種十二面體硅材料具有類籠形態，尺寸不大于10nm并且結構具有高度對稱性。研究人員認為，在帶相反電荷的表面活性劑膠束的表面對超小硅簇進行排列即可發生自組裝行為，從而構建這一類籠形態的硅材料。這一發現為構建納米尺度無機籠狀材料開辟了新的道路。
文獻鏈接：Self-assembly of highly symmetrical, ultrasmall inorganic cages directed by surfactant micelles（Nature, 2018, DOI: 10.1038/s41586-018-0221-0）
13、Nature：二維通道中的分子傳輸
曼徹斯特大學的A. K. Geim和B. Radha（共同通訊作者）等人構建了具有原子級厚度壁的埃級尺度二維通道并將其利用做氣體傳輸的材料。這一通道材料由石墨烯或者氮化硼組成，原子級壁層則由二硫化鉬構成，由于壁層的不規整表面導致不同氣體分子的滲透速度也有所不同。通過鏡面表面反射理論，研究人員還解釋了分子的彈道傳輸現象以及超快的氣體流動。這些研究結果為分子滲透的原子機制找到了實驗證據并證明了在超小尺度下討論氣體傳輸機制的可能性。
文獻鏈接：Ballistic molecular transport through two-dimensional channels（Nature, 2018, DOI: 10.1038/s41586-018-0203-2）
本文由材料人學術組NanoCJ供稿，材料牛編輯整理。
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