誰才是王者？諾獎級材料發文大比拼
諾貝爾獎無疑已經成為了最具影響力的獎項，而對于能獲諾貝爾獎的研究也絕對具有里程碑意義，這些年獲得諾貝爾獎的材料不管是石墨烯還是發光二極管的研究也是突破不斷，筆者發現頂刊有很大一部分內容都與這幾種材料相關，于是萌生了關于這幾種材料：石墨烯、發光二極管、鋰電池、鈣鈦礦發文情況進行分析的想法。鋰電池和鈣鈦礦雖說還并沒有將諾獎收入懷中，但近年幾乎都是大熱門。話不多說，下面我們一起來看下這幾種材料在web of science數據庫中發文幾何：
圖1 四種材料的發文數量
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圖2 四種材料高被引文章數量
從圖一可以看到四種材料發文量都是十萬級，除了鈣鈦礦發文13萬，其他三種材料均在20萬以上，而圖二的高被引文章占總數百分比分別為：石墨烯—2.68%，發光二極管—0.51%，鋰電池—1.04%，鈣鈦礦—1.18%，石墨烯幾乎是其他三種材料之和，可見石墨烯研究的程度之火熱。下面將從石墨烯開始對幾種材料分別進行分析。
（一）石墨烯
石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。2010年諾貝爾物理學獎授予了英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，以表彰他們用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯。石墨烯如此受寵，源于它自身性能的強橫：它是目前已知強度最高且具有良好韌性的材料之一，它在室溫下的載流子遷移率約為15000cm2/（V·s），是硅材料的10余倍，并且在特定溫度這一數值還會直線上升，它還是目前為止導熱系數最高的碳材料，通過調整帶隙，它具有一系列的光學特性，此外它的化合物如氧化石墨烯、石墨烷等也具有優異的性能。由于綜合性能極佳，石墨烯在新能源、晶體管、柔性屏、航天、海水淡化、生物等領域都有重要的應用。
圖3 石墨烯發文量按年份
圖3中可以看出在2004年之前有關石墨烯的數量還很少，自2004年諾獎得主成功制備石墨烯后發文數量略有上升，尤其是在2010年獲諾貝爾獎后石墨烯的重要性引起了更多的人關注，發文量成指數型增長（當然，這與獲諾獎并不一定是直接關系），在近幾年每年都有4萬余篇關于石墨烯的文章。
圖4 石墨烯發文量按國家
圖4顯示了前十個發表論文所屬單位的所在國家，可以看到中國作者發文量超過8萬幾乎是美國的3倍，接近其他9個之和。接下來我們看看所屬單位和出版物的情況：
圖5 石墨烯發文所屬機構
圖6 石墨烯發文來源出版物
從發文量前十所屬機構（圖6）來看，中科院以超1.4萬篇獨領風騷，前十中機構除了各國家科學院，基本都是各國家排名前三的學校。從發表論文的來源出版物來看，數量前十中影響因子最高的為Journal of Materials Chemistry A?（IF=9.931）?,其余平均影響因子IF在5左右。
石墨烯引用量前五的文章：
（二）發光二極管
人類文明最重要的一個里程碑就是利用科技在黑夜中實現了光明，從開始的火源，到后來的電燈再到如今的LED。2014年諾貝爾物理學獎授予了日本科學家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科學家中村修二，以表彰他們發明了藍色發光二極管（LED），這個發明也被譽為“愛迪生之后的第二次照明革命”。?藍光LED的發明，使得人類得以用LED湊出足夠亮的白光，而發白光LED的效率比白熾燈要高上不少。
圖7發光二極管發文量按年份
圖8 發光二極管發文量按國家
圖9 發光二極管發文所屬機構
圖10 發光二極管發文來源出版物
發光二極管發文量從年份上來看近年基本持平，在萬篇左右。中科院依然是發文大戶，與其他機構拉開差距，值得一提的是內地吉林大學和華南理工大學和兩所中國臺灣的高校對于發光二極管的研究也很豐富。從來源出版物來看，最高的ADVANCED MATERIALS（IF=21.950）其余期刊影響因子都在5以下。
發光二極管引用前五的文章：
（三）鋰電池
鋰電池分為鋰離子電池和鋰金屬電池兩種，鋰金屬電池最早由Gilbert N. Lewis于1912年提出，20世紀70年代時，M. S. Whittingham提出并開始研究鋰離子電池。相比于傳統的鎳氫電池，鉛酸電池，鋰離子電池具有能量密度高，無記憶效應，環境污染小等特點被廣泛應用在能量存儲與轉化的領域中。1970年代埃克森的M.S.Whittingham采用硫化鈦作為正極材料，金屬鋰作為負極材料，制成首個鋰電池。1980年，J. Goodenough 發現鈷酸鋰可以作為鋰離子電池正極材料。1996年Padhi和Goodenough發現具有橄欖石結構的磷酸鹽，如磷酸鋰鐵(LiFePO4)，比傳統的正極材料更具優越性，因此已成為當前主流的正極材料。隨著新能源汽車、手機、筆記本電腦的發展，鋰電池已經成為最重要的供能裝置，而J. Goodenough對鋰電池幾個重要的發現也令網友聲稱諾貝爾欠其一個諾貝爾獎。
圖11 鋰電池發文量按年
圖12 鋰電池發文量按國家
圖13 鋰電池發文所屬機構
圖14 鋰電池發文來源出版物
從發文數量與趨勢來看，基本呈逐年增加的趨勢，所屬機構相較于上述兩種材料中南大學、阿貢國家實驗室、德國亥姆霍茲聯合會在鋰電池發文量較多。從來源期刊物來看，相比于上述兩種材料，鋰電池發表論文刊物的影響影子較高，JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A和CHEMISTRY OF MATERIALS都在IF=10左右，其余基本在IF=6以上。
鋰電池引用前五文章：
（四）鈣鈦礦
鈣鈦礦是指一類陶瓷氧化物，其分子通式為ABO3，鈣鈦礦材料在太陽能電池方面的應用，不僅轉換效率有明顯優勢，制作工藝也相對簡單。因此，更便宜、更容易制造的鈣鈦礦太陽能電池，很有可能改變整個太陽能電池的格局。作為頂刊上的常客，鈣鈦礦的研究通常后面都會跟隨著效率和穩定性兩個關鍵詞，鈣鈦礦電池用于光伏產業轉換效率目前記錄已經達到了25.2%，但是諾獎年年熱議卻無緣的很大原因就是它的穩定性問題。如果將鈣鈦礦暴露在水、紫外線、熱源中，它的轉換效率優勢分分鐘變成劣勢，加上本身含鉛重金屬有較強的毒性，因此它是幾種材料中離產業化最遠的材料。
圖15 鈣鈦礦發文量按年
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圖16 鈣鈦礦發文量按國家
圖17 鈣鈦礦發文所屬機構
圖18 鈣鈦礦發文來源出版物
從發文量來看，鈣鈦礦早已進入人們的視野，在2016年之前發文數量基本持平，近幾年略有上升。從所屬機構和國家來看除了中美兩大國家外日本的高校對鈣鈦礦研究較多，從來源出版物來看數量在前十的影響因子除了Physical Review Letters（IF=8.839）外其余都在3左右,說明鈣鈦礦的穩定性是重要難點啊，也不好發高影響因子的文章呀。
鈣鈦礦引用前五文章：
小結
從石墨烯、發光二極管、鋰電池和鈣鈦礦來看，總數上除了鈣鈦礦較少外其他三種材料都在20萬以上，石墨烯的高被引文章數量接近其他三種材料高被引文章數量之和，并且石墨烯文章的引用量也明顯高于其他三種材料。石墨烯和鋰電池發文數量隨年份呈指數型增加，發光二極管和鈣鈦礦則緩慢增加并有持平的趨勢。從機構來看，中科院在發文量上占據大頭，此外美國能源部、法國國家科學研究中心、俄羅斯國家科學院、加州大學系統對于幾種材料的研究很豐富，都發表了大量論文。從來源出版物來看發表在頂尖期刊的文章還是少數，幾種期刊發文數前十期刊的影響因子鋰電池相對較高，鈣鈦礦相對較低，另外從引用數量最多的文章來看，Nature和Science兩大出版集團最多，尤其是Nature占重要部分。
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