1、點月Nature：石墨烯-氮化物微諧振器中的材料材料柵極可調(diào)諧頻梳
加州大學(xué)洛杉磯分校的姚佰承、Shu-Wei Huang、領(lǐng)域Chee Wei Wong以及段鑲鋒（共同通訊作者）團(tuán)隊將柵極可調(diào)的進(jìn)展光導(dǎo)與氮化硅光子微諧振器耦合，通過改變費米能級來調(diào)制其二階和更高階色散從而證明并實現(xiàn)了石墨烯基光學(xué)頻率梳的點月門控腔內(nèi)可調(diào)諧性。研究進(jìn)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(diào)諧轉(zhuǎn)換，這種結(jié)合了單原子層納米科學(xué)和超快光電子的領(lǐng)域異質(zhì)石墨烯微腔將有助于提高我們對動態(tài)頻率梳和超快光學(xué)的理解。
文獻(xiàn)鏈接：Gate-tunable frequency combs in graphene–nitride microresonators（Nature，進(jìn)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(xué)
德國普朗克生物物理化學(xué)研究所的材料材料Theofanis N. Kitsopoulos（通訊作者）等人研究發(fā)現(xiàn)利用分子束可控引入試劑和離子成像可以繪制產(chǎn)物分子的速率矢量，從而反映出活性位點的領(lǐng)域?qū)ΨQ性和取向，并最終實現(xiàn)了不同位點反應(yīng)速率的進(jìn)展同時觀測。利用這一速率分辨的點月動力學(xué)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(lǐng)域影響。這一方法對加深異質(zhì)反應(yīng)的理解和先進(jìn)催化劑的設(shè)計均有深遠(yuǎn)的意義。
文獻(xiàn)鏈接：Velocity-resolved kinetics of site-specific carbon monoxide oxidation on platinum surfaces（Nature, 2018, DOI: 10.1038/s41586-018-0188-x）
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3、Science：測量界面水的介電常數(shù)
英國曼徹斯特大學(xué)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(nèi)部水的面外介電常數(shù)進(jìn)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(xué)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(jié)果為描述水介導(dǎo)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(zhì)。
文獻(xiàn)鏈接：Anomalously low dielectric constant of confined water（Science, 2018, DOI：10.1126/science.aat4191）
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4、Science：范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的巨隧道磁電阻
在美國華盛頓大學(xué)Xiaodong Xu教授，香港大學(xué)姚望教授和美國卡耐基梅隆大學(xué)Di Xiao（共同通訊作者）等報告了基于范德華（vdW）異質(zhì)結(jié)構(gòu)的多自旋過濾器磁隧道結(jié)（sf-MTJs）的基本結(jié)構(gòu)，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(tuán)隊展示了隧道磁阻隨著CrI3層厚度的增加而急劇增加的現(xiàn)象，特別是在低溫下使用四層sf-MTJs的磁性多層結(jié)構(gòu)達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的19000％。使用磁性圓二色性測量發(fā)現(xiàn)將這些現(xiàn)象歸因于原子級CrI3的本征逐層反鐵磁有序性。該團(tuán)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(zhì)結(jié)自旋電子器件的最高磁隧道勢壘。
文獻(xiàn)鏈接：Giant tunneling magnetoresistance in spin-filter van der Waals heterostructures（Science, 2018, DOI：10.1126/science.aar4851）
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5、Nature：具有程控鐵磁疇的3D打印軟材料
麻省理工學(xué)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(qū)動實現(xiàn)復(fù)雜3D形狀之間的快速轉(zhuǎn)換。研究方法是基于含有鐵磁微粒的彈性體復(fù)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(xì)絲賦予圖案化的磁極性。這種方法能夠在復(fù)雜的3D打印軟材料中程控鐵磁疇，從而實現(xiàn)一系列先前無法獲得的轉(zhuǎn)換模式。
文獻(xiàn)鏈接：Printing ferromagnetic domains for untethered fast-transforming soft materials（Nature, 2018, ?DOI: 10.1038/s41586-018-0185-0）
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6、Science：用于分子檢測的超表面技術(shù)
瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)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(tuán)隊設(shè)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(jìn)一步來說，該團(tuán)隊實現(xiàn)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(nèi)線性變化。這種構(gòu)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(biāo)分析物分子前后空間編碼的振動信息，證明了化學(xué)特性的分子條形碼適用于化學(xué)鑒定和成分分析。
文獻(xiàn)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(xué)的張志勇教授、彭練矛教授（通訊作者）課題組團(tuán)隊提出了一種可以替代MOS晶體管的新型超低功耗場效應(yīng)管。這種場效應(yīng)管采用具有特定摻雜的石墨烯作為一個“冷”電子源，用半導(dǎo)體碳納米管作為有源溝道，并以高效的頂柵結(jié)構(gòu)構(gòu)建出狄拉克源場效應(yīng)晶體管，最終在實驗上實現(xiàn)了室溫下40 mV/DEC左右的亞閾值擺幅。狄拉克源晶體管的發(fā)明在保持傳統(tǒng)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(fā)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(shù)提供解決方案。
文獻(xiàn)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(zhì)結(jié)構(gòu)中的異質(zhì)界面效應(yīng)
哈佛大學(xué)Philip Kim（通訊作者）團(tuán)隊研究使用透射電子顯微鏡、原位磁阻和光譜學(xué)技術(shù)，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(gòu)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(zhì)結(jié)構(gòu)的電化學(xué)裝置。這一裝置中，石墨烯和MoX2之間形成的范德華異質(zhì)界面，相比MoX2/ MoX2同質(zhì)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(jié)合實驗和計算方法操縱和表征分層系統(tǒng)電化學(xué)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(xiàn)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(fā)Nature了： 哈佛大學(xué)今日新作看一眼？
9、Science：鈣鈦礦太陽能電池新突破
北京大學(xué)朱瑞研究員、牛津大學(xué)Henry J. Snaith教授和英國薩里大學(xué)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(shù)，在膜的頂部表面附近提供更寬的帶隙區(qū)域，并形成更多的n型鈣鈦礦膜，從而導(dǎo)致開路電壓（Voc）大幅增加。該團(tuán)隊使用非化學(xué)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(chǎn)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(fù)合，導(dǎo)致Voc增加高達(dá)100毫伏。團(tuán)隊在不犧牲光電流的情況下實現(xiàn)了1.21V的高Voc，對應(yīng)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(wěn)定輸出功率接近21％。
文獻(xiàn)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(fā)表鈣鈦礦太陽能電池新突破：不一樣的二次生長（SSG）技術(shù)
10、Science：單晶二維COFs的合成
美國西北大學(xué)的William R. Dichtel（通訊作者）等人利用分步方法實現(xiàn)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(dāng)納米顆粒晶種，之后COF便可在這些納米顆粒上進(jìn)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(tài)吸收光譜的信號質(zhì)量比多晶粉末有2到3個數(shù)量級的提升，其激子擴散長度更勝于傳統(tǒng)方法合成的材料。這些發(fā)現(xiàn)拓展了對合成類二維聚合物的結(jié)構(gòu)和性能探索。
文獻(xiàn)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(jīng)系統(tǒng)
斯坦福大學(xué)的鮑哲楠教授、首爾大學(xué)的Tae-Woo Lee以及南開大學(xué)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(jīng)系統(tǒng)。這一系統(tǒng)由電阻式壓力傳感器、有機環(huán)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(huán)振蕩器收集，最后該信號可被突觸晶體管轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘枺罱K完成類神經(jīng)系統(tǒng)行為。這一仿生神經(jīng)系統(tǒng)具有非常高的靈敏度，將在機器人手術(shù)、義肢感觸等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
文獻(xiàn)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(xué)的Ulrich Wiesner（通訊作者）等人利用冷凍電子顯微學(xué)和顆粒3D重建系統(tǒng)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(tài)，尺寸不大于10nm并且結(jié)構(gòu)具有高度對稱性。研究人員認(rèn)為，在帶相反電荷的表面活性劑膠束的表面對超小硅簇進(jìn)行排列即可發(fā)生自組裝行為，從而構(gòu)建這一類籠形態(tài)的硅材料。這一發(fā)現(xiàn)為構(gòu)建納米尺度無機籠狀材料開辟了新的道路。
文獻(xiàn)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(xué)的A. K. Geim和B. Radha（共同通訊作者）等人構(gòu)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?shù)牟牧稀＿@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(gòu)成，由于壁層的不規(guī)整表面導(dǎo)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(xiàn)象以及超快的氣體流動。這些研究結(jié)果為分子滲透的原子機制找到了實驗證據(jù)并證明了在超小尺度下討論氣體傳輸機制的可能性。
文獻(xiàn)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(xué)術(shù)組NanoCJ供稿，材料牛編輯整理。
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