1. 雜環芳烴的催化對映選擇性 Minisci 型加成

       （Catalytic enantioselective Minisci-type addition to heteroarenes）

       材料名稱：雜環芳烴

       研究團隊：英國劍橋大學Phipps研究組

       基礎的雜環芳烴是藥物和生物活性分子具有的普遍特征，Minisci 型自由基親核加成是其制備的主要方法。盡管有許多 Minisci 型的方案能夠促使形成立體中心，但想要在這些中心對絕對立體化學施加控制仍然是未實現的挑戰。Proctor 等人報道了一種將氨基酸衍生物生成的前手性基團添加到吡啶和喹啉中的方法。這一方法可以很好地控制對映選擇性和區域選擇性。光活性的純手性 Br?nsted 酸催化劑既可以激活底物，也可以誘導不對稱，而銥光催化劑則可以調解所需的電子轉移過程。Proctor 等人預計這種方法將會促進獲得帶有多用基本雜環的選擇性對映體的小分子構建塊。（Science DOI: 10.1126/science.aar6376）

       2. 單層 MoS2 納米帶的氣液固生長

       （Vapour–liquid–solid growth of monolayer MoS2 nanoribbons）

       材料名稱：單層 MoS2 納米帶

       研究團隊：新加坡國立大學Eda研究組

       二維材料的化學氣相沉積通常涉及以氣-固-固模式將蒸氣前驅體轉化為固體產物。對此，Li 等人報道了單層 MoS2 的氣液固體生長方法，能夠產生寬度為幾十到幾千納米的高度結晶的帶狀物。這種氣液固體生長是由 MoO3 和 NaCl 之間的反應觸發的，該反應會致使形成熔融的 Na-Mo-O 液滴。這些帶狀物局部的明確取向揭示了在生長過程中液滴規則水平運動的原因。利用原子分辨率掃描透射電子顯微鏡和二次諧波顯微鏡，Li 等人展示出了帶狀物在單層 MoS2 上的同質生長（主要是 2H 或 3R 型堆疊）。這一研究結果突出介紹了用于納米電子器件的原子級厚度納米結構陣列的可控生長，以及獨特的混合維結構的發展前景。（Nature Materials DOI: 10.1038/s41563-018-0055-z）

       3.對雙層 CrI3 中二維磁性的電控制

       (Electrical control of 2D magnetism in bilayer CrI3)

       材料名稱：CrI3

       研究團隊：美國華盛頓大學Xiaodong Xu研究組

       通過電場控制磁性解決了磁現象和相變的基本問題，并且使得電耦合自旋電子器件（例如具有低操作能量的壓控磁存儲器）的發展成為可能。此前對稀土磁性半導體如（Ga，Mn）As 和 （In，Mn）Sb 的研究已經通過改變磁各向異性和交換相互作用證明了居里溫度和矯頑場的大幅調節。因為其具有獨特的磁性，最近報道的二維磁體為研究這些特征提供了一個新的系統。例如，雙層三碘化鉻（CrI3）表現為具有磁場驅動的超磁轉變的層狀反鐵磁體。Huang 等人通過磁光克爾效應（MOKE）顯微鏡檢測，展示了對雙層 CrI3 中磁性的靜電門控制。并在臨近超磁轉變的固定磁場下，實現了反鐵磁和鐵磁狀態之間的電壓控制切換。在零磁場下，Huang 等人演示了時間反轉的一對呈現自旋層鎖定的分層反鐵磁狀態，導致其 MOKE 信號與具有相反斜率的柵極電壓呈現線性相關性。這一研究結果促進了對基于 2D 材料的新磁電現象和范德華自旋電子學方向的探索。（Nature Nanotechnology DOI: 10.1038/s41565-018-0121-3）

       4. 半導體納米晶體中由等離激元誘導的載流子極化

       (Plasmon-induced carrier polarization in semiconductor nanocrystals)

       材料名稱：等離子體半導體納米晶

       研究團隊：加拿大滑鐵盧大學Radovanovic研究組

       自旋電子學和谷電子學是新興的量子電子技術，它們利用電子自旋和帶結構（谷）的多個極值，來分別作為額外的自由度。半導體納米結構中電子的集體性質，也可能會應用在多功能量子器件中。具體而言，等離子體半導體納米晶體為等離激元與激子之間的無界面耦合提供了機會。但由于受限的等離振蕩通常不與激子躍遷共振，所以單相半導體納米晶體中的等離激元-激子的耦合仍然具有挑戰性。Yin 等人展示了由回旋磁光等離子模式與費米能級處的激子的非共振耦合實現的，簡并摻雜In2O3 納米晶體中的強電子極化。Yin 等人利用磁性圓二色光譜表明了，固有的等離激元-激子耦合可以允許間接激發的磁光等離子模式，以及之后激子態的塞曼分裂。而選擇性載流子極化和帶狀態的分裂可以通過自旋軌道耦合進一步進行控制。這一研究結果有效地展開了等離子體電子學領域，而這一領域涉及到固有等離激元-激子和等離激元自旋相互作用產生的現象。此外，載流子極化的動態控制在室溫下很容易實現，這使得可以利用磁質模式作為實際光子、光電子和量子信息處理設備的新自由度。（Nature Nanotechnology DOI: 10.1038/s41565-018-0096-0） 

       5. 基于鈣-錫合金化反應的室溫下穩定運行的高電壓鈣離子電池

       (Reversible calcium alloying enables a practical room-temperature rechargeable calcium-ion battery with a high discharge voltage)

       材料名稱：鈣離子電池

       研究團隊：中國科學院金屬研究所和深圳先進技術研究院研究團隊

       Ca2+ 具有接近于 Li+ 的極化和還原電位（Ca2+ 相對于標準氫電極(SHE) 為 -2.87V，而 Li+ 相對于 SHE 為 -3.04V），且保證了用于全電池的寬電壓窗口，因此鈣離子電池（CIB）具有成為高效率低成本儲能電池的潛力。但其發展受到諸多困難的阻礙，例如缺乏用于 Ca2+ 可逆嵌入/脫嵌的合適的陰極/陽極材料，工作電壓較低（<2V），循環穩定性較低，而且特別是室溫下性能較差。Wang 等人報道了一種能夠在室溫下穩定工作的鈣離子電池，這種新型電池結構利用了石墨作為正極，錫箔作為負極并同時作為集流體。這種鈣離子電池工作于高度可逆的電化學反應，反應在正極處是六氟磷酸鹽的插入/脫嵌，在負極處為涉及鈣的合金化/去合金化反應。該鈣離子電池具有優異的電化學性能，平均放電中壓高達 4.45V，在室溫下循環 350 次后的容量保持率達到 95%。（Nature Chemistry DOI: 10.1038/s41557-018-0045-4）

       6. 用于單層 MoS2 高度定向發光的硅 Mie 氏諧振器

       (Silicon Mie resonators for highly directional light emission from monolayer MoS2)

       材料名稱：單層 MoS2和硅

       研究團隊：美國斯坦福大學Brongersma研究組

       對量子發射器光發射的控制具有許多重要的應用，范圍涉及到從固態照明和顯示到納米級單光子源。光學天線已經成為了一種不需要笨重的外部光學器件便能夠在發射器位置實現這種控制的很有前景的工具。對于這一目的來說半導體納米天線非常實用，因為其簡單的幾何形狀（諸如線狀或球狀），便能支持多個簡并的光學共振。Cihan 等人對用于平面波照明的 Mie 氏散射理論進行修改，用來描述偶極子發射的散射。然后，利用這個理論和實驗來演示了若干能夠實現對方向性、偏振態和光譜輻射（其依賴于發射偶極子與硅納米線光學共振的相干耦合）進行控制的途徑。通過將其與硅納米線光學耦合實現的單層 MoS2 在 680nm 處的電偶極子發射，顯示出的前向后向比為 20。（Nature Photonics DOI: 10.1038/s41566-018-0155-y）

       7. 用于光伏固體材料中均勻量子點耦合的 2D 矩陣調控

       (2D matrix engineering for homogeneous quantum dot coupling in photovoltaic solids)

       材料名稱：膠體量子點

       研究團隊：加拿大多倫多大學Sargent研究組

       膠體量子點（CQD）具有由納米晶體大小控制的寬范圍可調諧的吸收光譜，是一種很有前景的光伏（PV）材料。其帶隙可調性不僅可以優化單結電池，還可以制造補充鈣鈦礦和硅的多結電池。2016 年隨著器件結構以及表面鈍化技術的進步，功率轉換效率（PCE）提升至了 11％。如果可以增加設備的厚度以在高填充因子（FF）下最大化光捕獲，便能夠進一步獲得性能的提高。但目前活性層厚度被與之相伴的光載流子擴散長度限制在了約 300nm。截止目前，比這更厚的 CQD 器件，通常會表現出短路電流（JSC）和開路電壓（VOC）下降。對此，Xu 等人報告了一種 CQD 固體的矩陣調控策略，它能夠顯著增強光載流子擴散長度。Xu 等人發現一種混合無機胺配位化合物，使得能夠生成高質量的二維（2D）受限無機基質，并且該無機基質能夠在原子尺度上對納米微粒的間距進行編程。這種策略可以在減少固體中結構和能量紊亂的同時提升 CQD 填料的密度和均勻性。由此得以制造出了具有接近兩倍有源層厚度（約600nm）和超記錄 JSC（32mA?cm-2）值的平面器件。而且 VOC 會隨著電流的增加而改善。Xu 等人最后還展示了認證記錄效率為 12％ 的 CQD 太陽能電池。（Natrue Nanotechnology DOI: 10.1038/s41565-018-0117-z）