1. 有機長余輝發光

　　（Organic long persistent luminescence）

　　長余輝發光（LPL）材料（被廣泛商業化為“在黑暗中發光”的涂料）是在激發態存儲激發能，并以光的形式緩慢釋放這種能量。目前，大多數 LPL 材料是基于銪摻雜和鏑摻雜的鋁酸鍶（SrAl2O4）的無機體系，發光時間超過 10 小時。然而，該系統在制造過程中需要稀土元素和高于 1000 攝氏度的溫度，并且 SrAl2O4 粉末的光散射限制了 LPL 涂料的透明度。Kabe 等人展示了兩種簡單有機分子的有機 LPL（OLPL）系統，其不含稀有元素且易于制造，并可以在室溫下持續發光超過 1 小時。此前的基于雙光子電離的有機系統，需要低溫和高激發強度。相比之下，Kabe 等人展示的 OLPL 系統是基于長壽命電荷分離態復合的激發復合物（exciplexes）發光，并且可以被標準的白色 LED 光源激發，甚至在高于 100 攝氏度的溫度下也產生長時間發光。這種 OLPL 系統具有透明、可溶性、柔性潛能且可調色的，這為 LPL 開辟了在大面積柔性涂料、生物標記、紡織物等領域的新的應用。此外，該系統中長壽命電荷分離的研究也能促進人們對各種有機半導體器件的理解。（Nature  DOI: 10.1038/nature24010）  

　　2.通過可印刷的有機金屬鈣鈦礦實現大面積、低劑量 X 射線成像

　　（Printable organometallic perovskite enables large-area, low-dose X-ray imaging）

　　醫療 X 射線成像過程要求數字平板探測器以低劑量運行，從而以減少輻射影響健康的風險。溶液處理的有機-無機混合鈣鈦礦，具有成為這種敏感探測器光電導層的優秀候選材料的特征。然而，因為在大面積上（探測器通常有 50cm×50cm）制備厚的鈣鈦礦膜（超過幾百微米）一直很困難，所以這樣的檢測器至今尚未能在薄膜晶體管陣列上建成。Kim 等人報告了一種全基于溶液（與傳統的真空處理相反）的合成途徑，用以生產可印刷的多晶鈣鈦礦，這種多銳面大晶粒的鈣鈦礦具有與單晶相似的形態和光電特性。在 100 千伏的軔致輻射源照射下可實現高達 11 微庫侖每空氣比釋動能每平方厘米（μC?mGyair-1cm-2）的高靈敏度，這比目前使用的非晶硒或鉈摻雜的碘化銫檢測器所達到的靈敏度至少高一個數量級。通過向常規的薄膜晶體管襯底中嵌入厚達 830 微米的鈣鈦礦膜和另外兩個聚合物/鈣鈦礦復合材料中間層，來提供鈣鈦礦膜和控制暗電流和臨時電荷載流子傳輸的電極之間的共形界面，Kim 等人展示了其 X 射線成像。這種全基于溶液的鈣鈦礦檢測器可以實現低劑量 X 射線成像，并且還可以用在用于放射成像、傳感和能量收集的光電導裝置上。（Nature  DOI: 10.1038/nature24032） 

　　3. 多模光纖激光器中的時空模式鎖定

　　（Spatiotemporal mode-locking in multimode fiber lasers）

　　激光器是以其諧振器（提供振蕩所需的反饋）的電磁模式為基礎的。以單一橫向模式對激光器縱向模式相互作用的控制已經取得了巨大的進步。例如，超快科學領域便是建立在將許多縱向模式鎖定在一起從而形成超短光脈沖的激光器上的。但是，激光中縱向和橫向模式的相干疊加卻沒有受到重視。Wright 等人研究表明，光纖激光器中的模態和色散可以通過強空間和光譜濾波來抵消。這樣使得能夠鎖定多個橫向和縱向模式以產生具有多種時空分布的超短脈沖。因此，多模光纖激光器為研究非線性波傳播和其應用能力方面開辟了新的方向。（Science  DOI: 10.1126/science.aao0831）

　　4. 一種費米簡并三維光晶格鐘

　　（A Fermi-degenerate three-dimensional optical lattice clock）

　　鍶光晶格鐘以 4×1017 的高光譜質量因子具有同時訪問數百萬個原子的潛力。此前，原子相互作用迫使在時鐘穩定性和精確度兩者間折中，前者受益于大量的原子，后者則受到與密度相關的頻率偏移的影響。Campbell 等人演示了一種可擴展的解決方案，利用三維（3D）光晶格中的簡并費米氣體的高關聯密度來防止原位相互作用轉換。他們還展示了解決接觸相互作用的問題，使得其對時鐘偏移的貢獻比以前的實驗低了一個數量級。三維晶格的兩個區域之間的同步時鐘比對得到了在 1 小時平均時間內 5×10-19 的測量精度。（Science DOI: 10.1126/science.aam5538）

　　5. 單層 MoS2 中的激子霍爾效應

　　（Exciton Hall effect in monolayer MoS2）

　　量子貝利相（作為動量空間中的內部磁通量）驅動的自發霍爾效應表現出準粒子的拓撲性質，可以用于控制信息流，如自旋和能谷。Onga 等人報導了一種激子（決定半導體中光響應的電子和空穴的基本復合粒子）的霍爾效應。通過偏振分辨光致發光映射，Onga 等人直接觀察到了激子在單層 MoS2 中的霍爾效應和激子在微米尺度上的谷選擇性空間傳輸。發現激子的霍爾角比單層 MoS2 中單個電子的霍爾角大，這意味著復合粒子的量子傳輸受到其內部結構的顯著影響。結果不僅體現出了復合顆粒中霍爾效應的根本問題，而且為探索二維材料中基于激子的谷電子學提供了途徑。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT4996）

　　6.通過自旋軌道轉矩實現無磁場確定性超快速生成磁性斯格眀子

　　（Field-free deterministic ultrafast creation of magnetic skyrmions by spin–orbit torques）

　　磁性斯格眀子是由外部磁場，雜散場能量，高階交換相互作用和 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用（DMI）的組合來穩定的。最近的一種單一手性斯格眀子，其運動是由旋轉軌道轉矩驅動且是確定性的，這使得這種系統具有用于應用的相關 DMI。此外，非磁性重金屬層可以通過旋轉霍爾效應將具有橫向自旋極化的垂直自旋電流注入鐵磁層。這使得轉矩可以用于完全轉換平面外磁化鐵磁元件中的磁化，但是只有在存在對稱破缺的平面內的場時，這種轉換才是確定性的。雖然自旋軌道轉矩導致了連續膜中的疇成核和磁軌中的斯格眀子隨機成核，但是還沒有在集成器件設計中能夠在特定位置的可控制地形成單個斯格眀子的實際方法的報導。Büttner 等人證明了亞納秒自旋軌道轉矩脈沖可以在磁賽道（確定使用與用于轉換操作相同的電流路徑）中的自定義位置上產生單個斯格眀子。DMI 的作用意味著不需要外部平面內磁場來實現。該實施方案了利用可以用作斯格眀子發生器的缺陷，例如磁軌中的收縮。這一概念適用于任何磁軌幾何，包括三維設計。（Nature Nanotechnology DOI: 10.1038/NNANO.2017.178）

　　7. 在超導電路中實現相位相干熱電子學

　　（Towards phase-coherent caloritronics in superconducting circuits）

　　相位相干熱電子學（來自拉丁文 calor，即熱）的興起，是基于通過使用超導有序參數相位差來控制熱流的可能性。目標是設計和實現，能夠以接近現代電子元件電荷傳輸所達到的準確程度，來控制能量傳遞的熱裝置。這可以通過利用超導冷凝物固有的宏觀量子相干性來實現，而這可以通過約瑟夫森效應和臨近效應表現出來。Fornieri 等人回顧了在實現熱干涉儀和熱恒電位儀方面獲得的最新實驗結果，并討論了對于異質非線性相位相干熱電子器件的一些建議，如熱晶體管、固態存儲器、相位相干熱分離器、微波冰箱 、熱力發動機和熱閥。除了從基礎物理學的角度來看，這些系統有望對許多需要能源管理的低溫微電路產生巨大的影響，而且也可能為電子熱邏輯的基礎打下基礎。（Nature Nanotechnology  DOI: 10.1038/NNANO.2017.204）

　　8.雙壁碳納米管的內外壁區分

　　（Inner- and outer-wall sorting of double-walled carbon nanotubes）

　　雙壁碳納米管（DWCNTs）由兩個共軸單壁納米管排列而成，以前的分類方法僅能達到外壁電子類型的選擇性。Li等人提出了一種新的分類技術能夠將DWCNTs分為半導體（S）或者金屬（M）內外壁電子類型。內外壁間的電子耦合通常被用來改變每種DWCNT類型的表面活性劑涂層，并且水系凝膠用來分離它們。水系方法通常用來從原材料中除掉SWCNT種類，并且用來制備豐富的DWCNT片段。然后，這些豐富的DWCNT片段通過利用共聚物PFO-BPy轉移到氯苯或甲苯中，產生似中內@外組合，即：M@M，M@S，S@M和S@S。這些片段的高純度已經通過吸附測量、透射電鏡、原子力顯微鏡和共振拉曼和高密度場效應管器件進行了驗證。（Nature Nanotechnology DOI: 10.1038/NNANO.2017.207）