1. 室溫下合成原子級厚度金屬氧化物的液態金屬反應環境

       （A liquid metal reaction environment for the room-temperature synthesis of atomically thin metal oxides）

       二維（2D）氧化物在電子以及其它技術中都具有廣泛的應用。但是，很多氧化物利用常規方法都不容易合成為 2D 材料。Zavabeti 等人使用無毒的鎵基共晶合金作為反應溶劑，并將合金化所需的金屬加入到熔體中。在考慮熱力學的基礎上，預測了自限界面氧化物的組成。Zavabeti 等人在底物上和懸浮液中將表面氧化物作為 2D 層分離。這使得能夠生產出非常薄的亞微米級的 HfO2，Al2O3 和 Gd2O3。基于液態金屬的反應方法可以用于產生先前存在的方法無法合成的 2D 材料。（Science DOI: 10.1126/science.aao4249）

       2. 利用電場對軟多孔金屬有機骨架除顫

       （Defibrillation of soft porous metal-organic frameworks with electric fields）

       通過施加外部電場（E場），氣體輸送通過金屬-有機骨架膜（MOF）會發生原位轉換。通過電場極化實現氣體滲透轉換，可以通過沸石咪唑酯骨架材料 ZIF-8 結構轉化為具有更多剛性晶格的多晶型物來解釋。在每毫米 500 伏的直流電場極化下的滲透測量顯示，ZIF-8 受控可逆地轉換為極性多晶型物，這通過 X 射線衍射和從頭算進行了證實。晶格的硬化導致通過膜的氣體輸送減少并且提高了分子篩的性能。介電譜、極化和氘核磁共振研究揭示了 ZIF-8 的低頻共振，Knebel 等人將其歸因于晶格柔性和接頭運動。在電場極化時，觀察到了不同晶格運動的除顫。（Science DOI: 10.1126/science.aal2456）

       3. 由化學燃料脈沖驅動的旋轉和線性分子馬達

       （Rotary and linear molecular motors driven by pulses of a chemical fuel）

       許多生物分子馬達催化化學燃料（如三磷酸腺苷）的水解，并使用釋放的能量通過信息棘輪機制引導運動。Erbas-Cakmak 等人描述了化學驅動的人造的旋轉和線性分子馬達，兩者通過根本上不同類型的機制運行。[2]-和[3]索烴旋轉分子馬達的定向旋轉，和線性分子泵轉移基質脫離平衡，都是由酸堿振蕩引起。這些變化同時改變了軌道上的結合位點親和力和障礙的穩定性，形成了一個能量棘輪。線性和旋轉分子馬達由等分的化學燃料三氯乙酸驅動。一個[2]索烴旋轉馬達，單個燃料脈沖可以使高達 87％ 的冠狀醚產生 360°的單向旋轉。（Science  DOI: 10.1126/science.aao1377） 

       4.  MOF衍生的Co納米顆粒催化胺類合成

       （MOF-derived cobalt nanoparticles catalyze a general synthesis of amines）

       堿金屬催化劑的發展對于藥學相關化合物的合成仍然是一個重要的化學研究目標。Jagadeesh等人報導了石墨殼層包裹的Co納米顆粒是非常有效地還原胺基化催化劑。它們方便和實用的制備需要在碳上實現鈷胺二羧酸金屬有機框架（MOF）的模板組裝和接下來惰性氣氛中的熱解。產生的穩定和可重復使用的催化劑對于合成初級、二級、三級和N-甲胺類（140余種樣品）都有效。反應很容易將可獲取的羰基化合物與氨、胺類或硝基化合物和分子氫在工業化條件下進行耦合。這為合成很多胺類、氨基酸衍生物和更復雜藥物提供了一個高性價比的方法。（Science DOI：10.1126/science.aan6245）

       5. 一種用于質子傳導的具有高密度磺酸位點的柔性金屬-有機骨架

       （A flexible metal–organic framework with a high density of sulfonic acid sites for proton conduction）

       設計具有高質子傳導性的穩定電解質材料，使其在質子交換膜燃料電池中使用至今仍然是一個很大的挑戰。大多數材料在高相對濕度（RH）下都具有良好的導電性，但在低相對濕度下電導率會顯著降低。Yang 等人報導了化學穩定、結構靈活的金屬有機骨架（MOF）BUT-8（Cr）A，是具有一維通道的三維骨架結構，并且其中有高密度磺酸（-SO3H）位點排列在通道表面用于質子傳導。他們提出結合其靈活性質與其 -SO3H 位點，可以允許 BUT-8（Cr）A 在不同潮濕環境下自適應其框架，從而確保水分子介導的平滑質子傳導的途徑。相對于其他 MOF，BUT-8（Cr）A 在 100％RH 和 80℃ 下不僅具有 1.27×10-1S?cm-1 的高質子傳導率，而且在很寬的 RH 和溫度范圍內都能夠保持一定的高質子傳導性。（Nature Energy DOI:https://doi.org/10.1038/s41560-017-0018-7）

       6.單一聚合物生長動力學

       （Single polymer growth dynamics）

       在鏈增長聚合中，鏈長度不斷增長，能達到數千個亞基。然而，鏈增長的實時動力學卻仍然未知。使用磁力鑷子，我們可以在單聚合物水平上對實時聚合物生長實現可視化。針對開環易位聚合，Liu 等人發現在拉力下生長的聚合物的延伸不會持續增加，而是顯示出等待和跳躍的步伐。這些步伐可歸因于來自新引入單體的構象糾纏的形成和解開，其主要特征可以用分子動力學模擬來概述。這些纏結的結構似乎在確定聚合速率和各聚合物之間的分散性方面起關鍵作用。（Science  DOI: 10.1126/science.aan6837）  

       7. 氧化酶催化通過耗氧生成高價碘中間體

       （Oxidase catalysis via aerobically generated hypervalent iodine intermediates ）

       可持續氧化化學的發展，需要有能將 O2 作為終端氧化劑的方法。氧化酶催化，其中 O2 用作化學氧化劑，則不需要將氧引入反應產物中，這將允許不同的底物官能化化學與 O2 還原相結合。O2 的直接利用受到內在挑戰的影響，包括 O2 的三重態基態以及四電子 O2 還原和雙電子底物氧化的不同電子庫存。Maity 等人由 O2 制成了高價碘試劑（一種廣泛有用的一類選擇性雙電子氧化劑）。該過程通過阻止醛自氧化的反應中間體來有氧產生用于廣泛的底物氧化反應的多價碘試劑。使用芳基碘化物作為需氧氧化介質可以構筑氧化酶催化平臺直接將底物氧化物偶聯到氧氣還原。Maity 等人預計有氧生成的高價碘試劑將擴大化學合成中有氧氧化化學的范圍。（Nature Chemistry  DOI: 10.1038/NCHEM.2873） 

       8.利用帶電半導體量子點實現零閾值光增益

       （Towards zero-threshold optical gain using charged semiconductor quantum dots）

       膠體半導體量子點是用于實現溶液加工激光器的很有吸引力的材料。然而，作為光學增益介質的應用，卻由于帶邊緣狀態的非一致性簡并而變得很復雜。因為需要多激子才能實現激光發射狀態。這增加了激光閾值，并導致了由非輻射俄歇復合限制的非常短的光學增益壽命。Wu 等人研究表明通過使用非中性而是帶負電荷的量子點，可以至少部分得到解決這些問題。通過將光摻雜應用于受阻俄歇效應特殊設計的量子點，Wu 等人證明了由于預先存在的載流子抑制基態吸收而使得光增益閾值顯著降低了。此外，通過平均每個量子點注入大約一個電子，實現了放大自發輻射的閾值降低二倍以上，使其達到亞-單激子的水平。這些測量表明了用兩個電子完全阻擋帶邊緣狀態，實現“零閾值”增益的可行性。（Nature Nanotechnology  DOI: 10.1038/NNANO.2017.1