1. 一種用于還原硝酸鹽和高氯酸鹽的仿生鐵催化劑
　　（Abioinspired iron catalyst for nitrate and perchlorate reduction） 　　硝酸鹽和高氯酸鹽在工業技術、合成材料和農業等方面都有大量的使用，但它們也因此變成了普遍的水體污染物。利用化學還原這些含氧陰離子的工業方法通常需要苛刻的條件，而微生物則可以高效地實現酶促還原。通過硝酸還原酶和（高）氯酸還原酶的活性點所提供的靈感，Courtney L. Ford 等人研發出了一種鐵催化劑。該催化劑具有輔助含氧陰離子脫氧的輔助配位體，在含氧陰離子被還原時，形成鐵(III)-氧的形式，而且在質子和電子的存在下能再生出催化劑并釋放水。（Science DOI: 10.1126/science.aah6886）

　　2.配位引起的氨、水和肼X-H鍵的弱化
　　（Coordination-induced weakening of ammonia, water,and hydrazine X–H bonds in a molybdenum complex） 　　雖然在過去的一個世紀中已經表征了許多結合氨或水配體的過渡金屬配合物，但是對于配位如何影響氮-氫和氧-氫鍵強度的了解卻非常少。MátéJ. Bezdek 等人介紹了三聯呲啶配體和膦配體支撐的鉬氨絡合物的合成，這種絡合物使得氮-氫鍵的離解自由能從99.5（氣相）降低到45.8 千卡/摩爾（實驗測量值），與通過密度泛函理論計算所得的45千卡/摩爾十分接近。這種鍵的弱化促成了溫和加熱下雙氫的自發釋放，以及苯乙烯的氫化。類似鉬絡合物促進了配位的水和聯氨中雙氫的釋放。電化學實驗和理論計算闡釋了金屬氧化還原電勢和氨酸性對這種效應的貢獻。（Science DOI: 10.1126/science.aag0246）

　　3.梯度帶隙鈣鈦礦太陽能電池
　　（Gradedbandgap perovskite solar cells） 　　有機-無機鹵化物鈣鈦礦材料已經成為常規太陽能電池材料十分引人注目的替代物。它們的高光吸收系數和長擴散長度意味著具有高功率轉換效率，而且鈣鈦礦基的單能隙和串聯太陽能電池的設計確實已經產生了令人印象深刻的性能。進一步增強太陽光譜利用的一種方法是梯度帶隙，但在鈣鈦礦材料中還沒有實現。Onur Ergen等人展示了無反射涂層下穩態轉換效率平均為18.4％、最高為21.7％的梯度能隙鈣鈦礦太陽能電池。他們對實驗數據進行分析得出約75％的高填充因子和高達42.1 mA cm-2的高短路電流密度。該電池基于兩個鈣鈦礦層(CH3NH3SnI3和CH3NH3PbI3−xBrx)的結構，結合GaN、單層六方氮化硼和石墨烯氣凝膠。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT4795）

　　4.金屬氧化物半導體光電極中的局域電介質擊穿和抗反射涂層
　　（Localized dielectricbreakdown and antireflection coating in metal–oxide–semiconductorphotoelectrodes） 　　在過去十年中用于太陽能燃料生產的硅基光電極引起了人們極大的興趣，但面臨的主要挑戰是硅易腐蝕受損。在金屬-絕緣體-半導體結構中有絕緣膜用作保護層，這樣做雖然可以防止腐蝕，但同時還必須允許低阻抗載流子的傳輸，所以通常需要在穩定性和高效率之間進行權衡。Ji等人提出并展示了一種簡單的方法，即通過局部電介質擊穿來分離絕緣體防腐蝕和阻礙載流子傳輸這兩種作用。這種方法可以允許絕緣體較厚，從而增強了穩定性，同時也能實現高效率所需的低阻抗載流子傳輸。而且，這種方法可以用于各種氧化物，例如 SiO2 和 Al2O3。此外，這種方法對用于光電陰極與陽極的硅、III-V族化合物和其他光吸收材料也同樣適用。厚金屬氧化物層還可以用作提高光吸收效率的抗反射涂層薄膜。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT4801）

　　5.下一代液流電池技術的材料設計與制造
　　（Material design andengineering of next-generation flow-battery technologies） 　　電解質和電極在空間上的分離是液流電池技術的主要特征，這使它們可以不受總能量含量和能量/功率比的約束。流動電解質的概念不僅為大規模能量存儲提供了節約成本的方法，而且最近也被用于開發廣泛的新的混合能量存儲與轉換系統。流動型鋰離子、有機氧化還原活性材料、金屬空氣電池和光電化學電池的出現為先進電能儲存技術帶來了新的機遇。Minjoon Park 等人對常規水性氧化還原液流電池和下一代液流電池的最新進展進行了介紹和綜述，并強調了最新的創新替代材料，概述了它們在長期和大型電能存儲設備中的技術可行性，以及需要克服的限制。（Nature Reviews Materials DOI: 10.1038/natrevmats.2016.80）

　　6.納米顆粒自組裝成仿生類衣殼式納米殼
　　（Self-assembly of nanoparticlesinto biomimetic capsid-like nanoshells） 　　納米級隔室是生命系統的基本要素之一。衣殼、羧酶體、外來體、液泡和其他納米殼可以較容易地由生物分子（例如：脂質或蛋白質）自組裝形成，而不是來自無機納米材料，原因是無機納米材料難以復制出球形面。Yang等人展示了無穩定劑多分散無機納米粒子可以自發組織成多孔納米殼。水溶性CdS納米顆粒與自約束球形膠囊的結合，是按比例調整靜電力、彌散力以及其它膠體力共同導致的結果。這些無法通過Derjaguin-Landau-Vervey-Overbeek 理論來進行準確描述，而分子動力學模擬揭示了納米殼的出現和它們的一些穩定機制。不同條件下的組裝形態與透射電子顯微鏡斷層成像數據幾乎完全匹配。這項研究彌合了生物和無機自組裝納米系統之間的差距，并為廣泛的無機納米粒子的自發區室化提供了一個新途徑。（Nature Chemistry DOI: 10.1038/NCHEM.2641）

　　7.通過飛秒軌道成像跟蹤單個分子的超快運動
　　（Tracking the ultrafastmotion of a single molecule by femtosecond orbital imaging） 　　觀察單個分子在其固有時間尺度上的移動已知是現代納米科學的重要目標之一，并且需要達到超快暫態分辨率進行測量。穩態實驗能夠達到必要的空間尺度，即通過使用掃描隧道顯微鏡對單個分子軌道的直接成像、或者采用尖端增強拉曼和具有亞分子分辨率的發光光譜。但是直接對單個分子的本征動力學進行跟蹤面臨著巨大挑戰，即，與分子的相互作用必須限于飛秒時間窗內。對于單個納米顆粒，已經通過將掃描隧道顯微鏡與所謂的光波電子器件組合的方式對這種超快時間限制進行了證實。Cocker等人依靠超快太赫茲掃描隧道顯微鏡來探測選定狀態的隧穿區域，其中太赫茲電場波形的波峰通過單個分子狀態瞬時打開一個隧穿通道。由此可以在比太赫茲波的一個振蕩周期還短的時間窗口內，從單個并五苯分子最高占據分子軌道中去除單個電子。Cocker 等人利用這種效應以亞埃分辨率記錄了大約100飛秒的軌道結構快照圖像，并通過泵浦/探針測量直接在太赫茲頻率時域中揭示相干分子振動。預計如果這種原子分辨率方法與光波電子學結合將可以打開可視化超快光化學和單軌道尺度分子電子學的大門。（Nature DOI: 10.1038/nature19816）

　　8.多功能兩相水解催化劑
　　（Amultifunctional biphasic water splitting catalyst tailored for integration withhigh-performance semiconductor photoanodes） 　　Yang等人利用等離子增強的原子層沉積制備了一種具有高性能光電化學能量轉換的多功能納米催化劑。調控合成的Co3O4/Co(OH)2薄膜同時能夠為水解提供高活性催化性能，有利于有效的界面電荷傳輸，提高活性界面的長期穩定性。這些薄膜由密實、連續的尖晶石結構Co3O4納米晶構成，Co3O4納米晶不易受相轉變的影響、能夠阻擋離子滲透，從而為基底提供了有效的保護。而且，結構無序和化學性不穩定的第二相Co(OH)2保證了高濃度的催化活性位點。將這種薄膜應用于光伏p+n-Si為晶體硅光陽極帶來了很好的性能。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT4794）
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