1. 表面晶格氧的活性

       （Activation of surface latticeoxygen in single-atom Pt/CeO2 for low-temperature CO oxidation）

       為提高燃料效率，人們設計了先進的內燃機來減小尾氣中廢熱的排放。因此，未來催化劑必須能夠在100攝氏度應用，低于現在的尾氣處理的催化溫度。達到低溫活性的同時，在發動機高負載下的不發生變化，仍然是很大的挑戰。Nie等人演示了在CeO2上原子分散的離子Pt2+，作為熱穩定的催化劑，能夠在蒸汽處理溫度（750攝氏度）下被激活，同時達到低溫氧化CO的活性，而且具有優異的水熱穩定性。CeO2上Pt2+離子附近存在一種新型的活性位點，提供了很高的反應活性。這些活性位點在800攝氏度的氧化環境中也是很穩定的。（Science DOI：10.1126/science.aao2109）

       2. 電池電極的納米電路

       （The nanoscale circuitry of batteryelectrodes）

       發展高性能、價格可承受和耐用的電池是我們這一代重要的技術任務。Zhu等人對于如何最優地處理各種必需的物相形成納米結構的電極進行了綜述。從基于傳輸參數的最優電極動力學的設計原則到所涉及的物相維度進行了討論。這些原則用于評價和分類合成的各種納米結構。綜述中強調了必需的合成方法之間的聯系和給予電極實際循環啟示的原位實驗結果。（Science DOI：10.1126/science.aao2808）

       3.在SiO2支撐物上合成超小勻質雙金屬合金納米粒子

       (Safe and recyclable lithium-ioncapacitors using sacrificial organic lithium salt)

       包括多于一種金屬的納米粒子在傳感、催化和生物醫藥方面具有廣泛的應用。對于這類材料，常規的合成技術通常導致很大的非合金化納米顆粒，因為合成過程中兩種金屬缺乏相互作用。Wong等人演示了一種相對簡單、有效和通用的方法來合成高度分散的、合金化良好的雙金屬納米顆粒。他們合成了貴金屬和堿金屬（Pt,Pd,Cu,Ni和Co）的十個排列組合，平均顆粒尺寸在0.9-1.4納米之間，并且具有很小的尺寸分布。X射線分析和高分辨圖像確定了這些合金的勻質性。（Science DOI:10.1126/science.aao6538）

       4.相互作用二維Weyl 費米子的異常自旋相關和激子不穩定性

       (Anomalous spin correlations andexcitonic instability of interacting2D Weyl fermions)

       準相對論無質量電子系統中的庫侖相互作用具有與常規相關金屬不同的未篩選的長程分量。Hirata 等人使用核磁共振（NMR）測量揭示了二維 Weyl 費米子在有機材料中的異常自旋相關性，Korringa比率在冷卻時發散增加了 1000 倍，這與傳統金屬特性明顯不同。Hirata 等人結合模型計算研究表明，這種發散源于相互作用驅動的速度重整化，而這幾乎完全抑制了零動量自旋波動。在低溫下，核磁共振弛豫率表現出了意想不到地提高；數值分析表明，這種增加對應于節間激子波動，從無質量到有質量準粒子過渡的前兆。（Science DOI: 10.1126/science.aan5351）

       5.  降低晶體成核的隨機性使得亞納秒存儲寫入成為可能

       (Reducing the stochasticity ofcrystal nucleation to enable subnanosecond memory writing)

       運行速度對于相變隨機存取存儲器（PCRAM）技術，特別是對于實現亞納秒級的高速緩存存儲器來說是一個關鍵性的挑戰。商業化的PCRAM 產品受到幾十納秒的寫入速度限制，這一限制源于非晶 Ge2Sb2Te5結晶期間的隨機晶體成核。Rao 等人展示了加速結晶動力學的合金化策略。他們設計的 Sc0.2Sb2Te3 化合物能夠實現 700 皮秒的寫入速度，且無需在大型傳統 PCRAM 器件中預編程。這種超快速結晶源于通過幾何匹配和穩定的ScTe 化學鍵所降低的成核隨機性，從而使晶體前體穩定在非晶態。通過合金設計來控制成核，為開發緩存型 PCRAM 技術，提高計算系統的工作效率鋪平了道路。（Science DOI: 10.1126/science.aao3212）

       6. 強化甲烷吸收性能的溶膠-凝膠整體式金屬-有機框架化合物

       (A sol-gel monolithic metal-organic frameworkwith enhanced methane uptake)

       限制天然氣成為運輸燃料的關鍵瓶頸是能夠在環境溫度下以足夠緊湊的形式存儲天然氣的材料的開發。Tian 等人合成了一種多孔整體式金屬有機框架化合物（MOF），在完成包裹和致密化后達到了259cm3（STP）cm3的容量。這是迄今為止報導的類似形狀多孔固體的最高值，并且比以前報導的任何實驗值都提高了50％ 以上。在整塊 MOF材料上的納米壓痕測試顯示出強大的機械性能，其硬度至少比之前傳統MOF 中測量的硬度高 130％。這一發現代表了在高容量儲能和其它工業應用中使用機械強度穩健且致密化MOF 的向前邁進了實質性一步。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT5050）

       7. 利用有機鋰鹽實現安全可循環的鋰離子電容器

       (Safeand recyclable lithium-ion capacitors usingsacrificial organic lithiumsalt)

       鋰離子電容器（LIC）將能夠可逆地嵌入鋰陽離子的鋰離子電池負電極（即石墨）與雙電層正電極（即活性炭）精確結合。但存在一個問題，即這一混合的鋰離子電容器正極沒有鋰離子源，需要預充電使石墨電極預鋰化。此前，為了解決這個問題而設計的策略都存在缺陷。Je?owski 等人的研究報導了基于使用鋰化有機材料（即 3,4-二羥基苯腈二鋰鹽）的獨特方法。該化合物可在初始原位充電步驟為石墨電極不可逆提供鋰離子，并且不會對 LIC 后續工作產生任何不良影響。這種方法不僅可以修復 LIC 的低 CO2 量，而且對于設計基于其它化學成分（包括完全可回收的組分）的各種綠色混合器件方面具有深遠的潛力。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT5029）

       8. 原子力顯微鏡電勢探測原位分析水解催化劑和界面

       (Potential-sensing electrochemicalatomic force microscopy for in operando analysis of water splitting catalysts and interfaces)

       多相電化學現象，例如：利用半導體和/或電催化劑（光）電化學水解產生氫氣，是由累積的電荷載流子驅動，進而促進電荷轉移的界面電化學勢梯度。然而，利用傳統的電化學技術測量“表面”電化學勢，通常是不可能的，測量、控制導電電極基底的電勢。Nellist等人演示了利用原子力顯微鏡懸臂的納米尺度導電針尖能夠原位探測電催化劑表面電化學勢。他們測量了磷酸鈷(氫氧化物)(CoPi)的電勢依賴和厚度依賴的電子特性。研究表明：沉積在Fe2O3光電極上的CoPi，既能作為空穴集流體又能作為氧析出催化劑。通過對比CoPi修飾的平面的表面電勢和介孔Fe2O3，表明這一技術具有通用性。（Nature Energy DOI：https://doi.org/10.1038/s41560-017-0048-1）