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　　1. 磁性异质结构拓扑绝缘体
　　（A magneticheterostructure of topological insulators as a candidate for an axion insulator） 　　可以呈现奇异量子化磁电效应的轴向绝缘体是三维拓扑绝缘体（TI）最有趣的量子相位之一。轴向绝缘体状态预期出现在磁性掺杂的 TIs中，并且磁化从相应表面指向内和向外。为了实现轴向绝缘体，Mogi 等人开发了一种 TI 异质结构，其中磁性离子（Cr）仅被调制掺杂在TI（(Bi,Sb）2Te3）膜的顶表面和底表面附近。两个磁性层之间的分离层弱化了它们之间的层间耦合，使得能够实现各个层的磁化反转。在电传输特性中，通过观察到零霍尔平台（ZHP）（其中霍尔和纵向电导率变为零），从而证明了轴绝缘体的实现，并排除了其它可能的ZHP 起因。轴向绝缘体的表现可以引领对拓扑物质中新型磁电响应的新研究阶段。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT4855）

　　2.可控手性水平碳纳米管阵列的生长
　　（Arrays ofhorizontal carbon nanotubes of controlled chirality grown using designedcatalysts） 　　半导体工业越来越认为，摩尔定律（预测单个微处理器芯片的晶体管数目每两年翻一倍）趋势快要结束了。因此，对用于纳米电子器件（包括单壁碳纳米管（SWNT））的替代半导体材料的追寻正在继续。水平纳米管阵列因为优化了电流输出，对于技术应用来说特别有吸引力。然而，能够适用于更广泛应用并确保器件均匀性的、可控手性的水平SWNT 阵列的直接生长尚无法实现。Zhang 等人报导了通过控制活性催化剂表面的对称性，可在固体碳化物催化剂的表面生长水平排列的金属SWNT阵列。他们获得了平均密度大于 20 管/微米的水平排列的金属 SWNT 阵列，其中 90％ 的纳米管具有（12,6）的手性指数，还获得了半导体 SWNT 阵列，其平均密度大于 10 管/微米，其中 80％ 的纳米管具有（8,4）的手性指数。纳米管是利用均匀大小的 Mo2C 和 WC 固体催化剂生长的。热力学上，SWNT 是通过使其结构对称性和直径与催化剂的结构对称性和直径相匹配，从而选择性成核的。Zhang 等人生长的纳米管手性指数为（2m，m）（其中 m 是正整数），可以通过提高碳的浓度从而使化学气相沉积工艺中的动力学生长速率最大化来增加其产率。与以前报道的方法，如克隆、晶种和特定结构匹配生长相比，Zhang 等人控制热力学和动力学的策略提供了更高的自由度，使得可以调节阵列中生长SWNT 的手性，并且还可以用于预测实现所需手性的生长条件。（Nature DOI: 10.1038/nature21051）

　　3.接触钝化实现高效稳定的溶液处理平面钙钛矿太阳能电池
　　（Efficient andstable solution-processed planar perovskite solar cells via contact passivation） 　　完全通过低温（<150℃）下溶液处理来制造的平面钙钛矿太阳能电池（PSC），为制造简单、具有柔性衬底兼容性和基于钙钛矿的串联装置提供了前景。但是，这些 PSC 需要经过类似处理还能表现良好的电子选择层。Tan 等人报告了一种接触钝化策略，该方法使用端基氯代 TiO2 胶体纳米晶体膜减轻了界面重组并改善了低温平面太阳能电池中的界面键合。通过低温溶液处理，分别制作了有效面积为 0.049 平方厘米和 1.1 平方厘米、实证效率为 20.1％ 和 19.5％ 的太阳能电池。该效率大于 20％ 的太阳能电池，在 1 太阳光照射下（其中 1 太阳光照射被定义为 AM1.5 ，或1 千瓦/平方米的标准照射），以最大功率点在室温下连续工作 500 小时后性能可保持 90%（经暗恢复后为 97％）。（Science DOI: 10.1126/science.aai9081）

　　4. Wigner-Huntington 转化实现原子金属氢
　　（Observation ofthe Wigner-Huntington transition to metallic hydrogen） 　　生产金属氢是凝聚态物理学中的一个巨大挑战。金属氢可以作为室温超导体，并且压力释放后可以是亚稳态的，还对能源和火箭学具有重要的影响。Dias 等人在低温下和一定压力下对固体分子氢进行了研究。在 495 吉帕斯卡的压力下，氢变成了金属性的，具有高达 0.91 的反射率。Dias 等人使用 Drude 自由电子模型拟合反射率，确定了在5.5 开尔文的温度下 32.5±2.1 电子伏特的等离子体频率，相应的电子载流子密度为每立方厘米 7.7±1.1×1023 个粒子，该结果与原子密度的理论估计相一致。性质是原子金属的性质。而且他们已经在实验室中产生了Wigner-Huntington 转化到原子金属氢。（Science DOI: 10.1126/science.aal1579）

　　5. 同步聚合、结晶和自组装实现均匀一维纳米颗粒
　　（Scalable and uniform1D nanoparticles by synchronous polymerization, crystallization and self-assembly） 　　在商用规模上利用溶液处理技术，制备基于软物质的纳米颗粒，是一项非常重要的挑战。嵌段共聚物选择性地使其中一个链段溶剂化的自组装，为实现具有广泛潜在用途的核-电晕纳米颗粒（胶束）提供了很有前景的途径。即使如此，这种方法也还存在显著的局限性。例如，嵌段共聚物的溶液处理一般遵循单独合成步骤，并通常在高稀释度下进行。此外，有望用于诸多应用中的非球形胶束通常难以实现，因为样品是多分散的，不可能精确控制尺寸。Boott 等人证实了经由一锅合成法（由单体启动-结合聚合诱导和结晶驱动自组装）形成浓度高达 25％的薄片圆柱形胶束的固体。在小种子胶束存在下，该过程可以规模化合成长度达到三微米的圆柱形胶束的低分散度的样品。（Nature Chemistry DOI: 10.1038/NCHEM.2721）

　　6. 三角烯（triangulene）的合成与表征
　　（Synthesis andcharacterization of triangulene） 　　三角烯triangulene，是最小的三重基态聚苯（也称为克拉的烃），自从它首次被假设存在以来一直是很神秘的分子。尽管含有偶数个碳原子（22，在六个稠合的苯环），但整个分子却不可能得出Kekulé共振结构：任何尝试都会导致两个未成对的价电子。虽然加入取代基可以实现triangulene芯的稳定与合成，通过电子顺磁共振确定triangulene 的三重基态，但是由于它具有极高反应活性，使得对未取代的triangulene的合成的和表征都尚未实现。Pavliček 等人展示了由六个稠合苯环组成的未取代triangulene的表面形成，以及使用扫描隧道显微镜和原子力显微镜（STM / AFM）的组合尖端使前体分子脱氢。STM 测量结合密度泛函理论（DFT）计算证实了triangulene在表面上保持其自由分子性质，而AFM 测量解析了其平面的三重对称分子结构。这种非Kekulé 烃的独特拓扑结构导致了开壳π-共轭石墨烯碎片，其产生高自旋基态，可能用于有机自旋电子器件中。Pavliček 等人这种合成方法使得多重实验能够在单分子水平研究triangulene和相关的开壳碎片。（Nature Nanotechnology DOI: 10.1038/NNANO.2016.305）

　　7. 超导体涡旋蠕变的普遍下限
　　（Universallower limit on vortex creep in superconductors） 　　超导是用来研究涡旋、拓扑激发、液晶和 Bose-Einstein 冷凝物的良好测试平台。涡旋运动可以是破坏性的：它可以引起相变、脉冲星自转突变，以及超导微波电路中的损耗，并且它还限制了超导体的载流能力。理解涡旋动力学在基础科学上和技术上都很重要，并且由材料无序所定义的热能和能垒之间的竞争尚未完全被理解。具体来说，对铁基超导体中热激活涡旋运动（蠕变）的早期测量揭示了与YBa2Cu3O7-δ 的测量结果相当的快速率（S）。这是令人困惑的，因为S 被认为与 Ginzburg 数（Gi）有某种关系，并且 Gi 在大多数铁基超导体中明显低于 YBa2Cu3O7-δ 中的数值。Eley 等人报导了 BaFe2(As0.67P0.33)2 薄膜中有非常缓慢的蠕变，并提出普遍最小可实现 S～Gi1/2(T/Tc)（Tc是超导转变温度）的存在，已经在他们的薄膜和少数其他材料中实现。这一限制为利用缓慢蠕变以及材料参数与涡动力学之间相互作用来设计材料提供了新的线索。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT4840）
　　　析氢反应（HER）是电解水的关键一步，需要高效、稳定且廉价的电催化剂。催化剂必须以最小的过电势引发质子还原，且具有快速的反应动力学。酸性溶液中最有效的催化剂是基于Pt的，因为Pt-H键的强度与HER的快速反应速率有关。然而，Pt的使用涉及成本和稳定性的问题。最近，非贵金属基催化剂的研究报导也很多，但是这类催化剂对于酸腐蚀非常敏感，而且与Pt基催化剂相比性能略差，表现出较高的过电势和低稳定性。相对于Pt，Ru与H成键时具有与Pt-H类似的键强（~65 kcal/mol），但是将其作为HER催化剂的研究很少。韩国的Baek小组，报导了Ru基催化剂在酸性和碱性环境中对于HER的催化性能。这种催化剂是将Ru纳米颗粒分散于氮化的含孔二维碳结构（Ru@C2N）。这一催化剂在25mV表现出高的转化频率（在0.5MH2SO4中为0.67 H2/s；1.0M KOH种为0.75 H2/s），和10 mA/cm2电流密度下很小的过电势（在0.5M H2SO4中为13.5 mV；1.0M KOH种为17 mV）以及很好的稳定性。这一性能与商用Pt/C相媲美甚至更好。（Nature Nanotechnology, DOI:10.1038/NNANO.2016.304）