1. 電催化中理論和實驗相結合
　?。–ombiningtheory and experiment in electrocatalysis: insights into materials design） 　　電催化在清潔能源的轉換中發揮著核心作用，為未來技術實現了許多可持續生產工序。該綜述討論了多相電催化劑以及相關材料的設計策略，包括用于水、氫氣和氧氣的幾種不同電化學轉化的材料，并使用理論手段對催化劑性能進行科學解釋。She 等人通過研究不同電化學反應催化的共同原理，描述出了一個系統的框架，闡明了催化反應的研究趨勢，并以此作為新催化劑開發的指導，同時突出強調了將需要解決的關鍵問題。最后，他們將此框架擴展到新興的清潔能源反應中去，如過氧化氫生產、二氧化碳還原和氮還原等。其中，他們認為改良催化劑的開發可以使燃料和化學品實現可持續生產。（Science DOI: 10.1126/science.aad4998）

　　2. 硅化鎂納米顆粒用作癌癥饑餓療法的脫氧劑
　?。∕agnesiumsilicide nanoparticles as a deoxygenation agent for cancer starvation therapy） 　　快速吸收分子氧的材料（稱為除氧劑或脫氧劑（DOA））具有許多工業應用，例如：食品保藏、金屬防腐蝕和煤脫氧。鑒于氧對癌癥生長至關重要，所以通過消耗腫瘤內氧氣的饑餓療法是治療癌癥的潛在有效策略。Zhang 等人展示了注射聚合物改性硅化鎂（Mg2Si）納米粒子，可以充當 DOA 清除腫瘤中的氧氣并形成副產物阻止腫瘤毛細血管再氧化。納米顆粒的制備是利用自蔓延高溫合成方法實現的。在酸性腫瘤微環境中，Mg2Si 釋放出的硅烷可以有效地與溶解組織和血紅蛋白結合的氧三者反應形成二氧化硅（SiO2）聚集體。這種原位構造的 SiO2 會阻斷腫瘤毛細血管并防止腫瘤接受新供應的氧和營養物。（Nature Nanotechnology DOI: 10.1038/NNANO.2016.280）

　　3.高效穩定水解光電極的漸變催化保護膜
　?。ˋ graded catalytic–protectivelayer for an efficient and stable water-splitting photocathode） 　　光電化學水解器件想要取得商業成功，關鍵是太陽能到氫的轉化效率要實現高于15％。雖然串聯電池可以達到這樣的效率，但是想要增加催化活性和長期穩定性卻仍是個很大的挑戰。Gu等人對沉積在 GaInP2 上的非晶二氧化鈦（TiOx）和硫化鉬（MoSx）雙層進行退火處理，從而得到對析氫反應具有高催化活性（與模擬太陽光照下相對可逆氫電極0V時電流密度為11 mA·cm−2）和穩定性（在超過 20 小時的試驗后仍保留有初始光電流密度的 80％）的光電陰極。顯微鏡和光譜結果顯示退火形成了漸變的 MoSx/MoOx/TiO2 層，其很大程度上保留了非晶態 MoSx 的高催化活性，但同時又具有類似于晶態 MoS2 的穩定性。這一研究結果證明了利用雜化和非均勻表面層，有可能作為太陽能生產氫氣的高效催化和保護界面。（Nature Energy DOI: 10.1038/nenergy.2016.192）

　　4. 激活金屬氧化物中晶格氧的氧化還原反應
　?。ˋctivatinglattice oxygen redox reactions in metal oxides to catalyse oxygen evolution） 　　理解材料催化析氧反應（OER）的機理，是發展高效儲能技術的關鍵。對金屬氧化物 OER 機理的傳統理解涉及四個協同質子-電子的轉移步驟。Grimaud 等人通過使用原位 18O 同位素標記質譜，提供了直接的實驗證據，證明 OER 過程中一些高活性氧化物上產生的氧氣可以來自晶格氧。能夠進行晶格氧氧化的氧化物還在可逆氫電極尺度上表現出 pH-依賴的OER活性，表明 OER 機制中有非協同的質子-電子轉移。Grimaud 等人還根據實驗數據和密度泛函理論計算，討論了從根本上不同于常規方案的機制。他們認為在OER過程中增加金屬-氧共價鍵對于觸發晶格氧氧化以及促進非協同的質子-電子轉移非常重要。（Nature Chemistry DOI: 10.1038/NCHEM.2695）

　　5. 電子衍射揭示單晶中氫的位置
　?。℉ydrogenpositions in single nanocrystals revealed by electron diffraction） 　　氫原子的定位是晶體結構分析中的重要部分，但是由于氫原子散射能力很小，所以對其定位很困難。Palatinus 等人使用最近開發的旋進電子衍射斷層掃描數據動態細化的方法，實現了對納米晶體材料中氫原子的直接定位，并使用這種方法對有機（對乙酰氨基酚）和無機（磷酸鈷鋁結構）材料中的氫原子進行了定位。結果表明，該技術可以可靠地揭示精細的結構細節，包括以微米到納米尺寸定位氫原子在單晶中的位置。（Science DOI: 10.1126/science.aak9652）

　　6. 太陽能水裂解的非均勻界面建模
　?。∕odelling heterogeneous interfaces for solar water splitting） 　　利用水和陽光產生氫氣，為生產可擴展和可持續的無碳能源提供了一種很有前景的方法。太陽能燃料技術的關鍵是設計有效、持久和低成本的光電化學電池，負責吸收陽光并驅動水解反應。為此，理解和控制光電化學電池中存在的光吸收劑、電解質和催化劑之間的非均勻界面非常必要。Pham 等人綜述了基于第一性原理方法研究非均勻界面的物理化學性質的最新進展和面臨的挑戰，并突出強調了這些計算在解釋越來越復雜的實驗中所起到的關鍵作用。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT4803）

　　7. 硅中單電子與微波光子的強耦合
　?。⊿trongcoupling of a single electron in silicon to a microwave photon） 　　因為硅具有高質量的天然氧化物和成熟的摻雜技術，使其對于計算產業至關重要。最近Si 的同位素純化和產生的秒長量子相干時間，使它處在創建固態量子處理器研究的最前沿。真空Rabi分裂的觀察結果表明在硅雙量子點中存在單個電子與微波腔的光子場的強耦合。量子點電子與腔光子的強耦合將允許長程量子比特耦合以及半導體量子點中電子的長程糾纏。（Science DOI: 10.1126/science.aal2469）

　　8. 單軸應力下 Sr2RuO4 的 Tc 中的強峰
　?。⊿trong peak inTc of Sr2RuO4 under uniaxial pressure） 　　Sr2RuO4 作為一種非常規超導體，具有高純度以及其超導有序參數具有奇宇稱的可能性，從而吸引了廣泛的研究。Steppke 等人研究了Sr2RuO4 超導性對各向異性應變的依賴性。沿著晶格的 a<100> 方向（a軸）施加高達約 1 千兆帕的單軸壓力導致轉變溫度（Tc）從無應變材料的1.5 開爾文開始增加到壓縮時的 3.4 開爾文（壓縮≈0.6％），隨后陡然下降。理論計算給出的證據是，當費米能級穿過 Van Hove 奇點時，觀察到的最大 Tc 發生在Lifshitz 躍遷處或附近，并且開啟了高應變的Tc = 3.4K的Sr2RuO4具有偶宇稱而不是奇宇稱有序參數的可能性。（Science DOI: 10.1126/science.aaf9398）