Nature子刊：8月材料前沿科研成果十大精選

Nature子刊8月精選預覽：1、上海交通大學- 通過CH3NH3Br選擇性Ostwald熟化制備用于高效太陽能電池的大晶粒 CH3NH3PbI3-xBrx薄膜；2、中國科學技術大學&清華大學-在鉑鎳合金表面制備無定形硼化鎳膜以此增強氧還原反應；3、復旦大學-發現狄拉克半金屬ZrTe5中的塞曼分裂和動質量產生；4、四川大學-發現化合物半導體納米晶體成核前從前驅體變為反應單體的通用低溫反應途徑；5、北京大學&中科院-實現原子薄MoS2/WS2異質結構中層間熱激子的超快形成；6、 西安交通大學- 制備水凝膠麥克風用于水下隱身監聽；7、華中科技大學-通過力誘導染色質直接拉伸引起轉錄上調；8、北京大學&香港理工大學-連續供氧輔助單晶石墨烯的超快生長；9、中國科學技術大學-制備雙層石墨烯中的柵控拓撲傳導通道；10、中科院蘇州納米所&康奈爾大學-通過渦流環凍結大規模生產成型顆粒。

1、Nat. Commun. 通過CH3NH3Br選擇性Ostwald熟化制備用于高效太陽能電池的大晶粒 CH3NH3PbI3-xBrx薄膜

圖1 MAPbI3和MABr處理的MAPbI3薄膜的表征

上海交通大學的趙一新特別研究員（通訊作者）以及美國國家可再生能源實驗室的Kai Zhu（通訊作者）提出了一種基于緊湊大晶粒無針孔CH3NH3PbI3-xBrx (MAPbI3-xBrx)薄膜制備高效鈣鈦礦型太陽能電池（PSCs）的方法，且該方法具有很高的重復性。

文獻鏈接：
Facile fabrication of large-grain CH3NH3PbI3-xBrx films for high-efficiency solar cells via CH3NH3Br-selective Ostwald ripening (Nat. Commun., 2016, DOI: 10.1038/ncomms12305)

2、Nat. Commun. 鉑鎳合金表面的無定形硼化鎳膜：增強氧還原反應

圖2?Ni–B 薄膜生長示意圖和TEM圖

日前，中國科學技術大學的李亞棟院士（通訊作者）和吳宇恩特任教授（通訊作者）以及清華大學的陳晨副教授（通訊作者）在論文上提出了一種去合金化方法，該方法可以用于實驗室制備去合金的鉑鎳合金界面以及無定形硼化鎳薄膜。

文獻鏈接：
Amorphous nickel boride membrane on a platinum–nickel alloy surface for enhanced oxygen reduction reaction (Nat. Commun., 2016, DOI: 10.1038/ncomms12362)

3、Nat. Commun. 狄拉克半金屬ZrTe5中的塞曼分裂和動質量產生

圖3?ZrTe5的晶體結構和Hall效應測量

近期，復旦大學的修發賢（通訊作者）等人報道了作為狄拉克半金屬候選人的ZrTe5高磁場傳輸測量結果。由于ZrTe5中的大的g因子，在低至3 T的磁場下可以觀察到塞曼分裂。

文獻鏈接：
Zeeman splitting and dynamical mass generation in Dirac semimetal ZrTe5 (Nat. Commun., 2016, DOI: 10.1038/ncomms12516)

4、Nat. Commun. 化合物半導體納米晶體成核前從前驅體變為反應單體的通用低溫反應途徑

圖4?CdSe與Se前體反應混合物的31P核磁共振譜

四川大學的楊華清教授（通訊作者）和Kui Yu（通訊作者）等人報道了一個通用反應途徑，這一反應基于氫介導配體損失使得在成核前低溫下使前體轉化為“單體”，這一研究解決了前體轉變為M2En單體的途徑。

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General low-temperature reaction pathway from precursors to monomers before nucleation of compound semiconductor nanocrystals (Nat. Commun. , 2016, DOI: 10.1038/ncomms12223)

5、Nat. Commun. 原子薄MoS2/WS2異質結構中層間熱激子的超快形成

圖5?MoS2/WS2 異質結的性能

利用能量狀態分辨超快可見/紅外顯微光譜學，北京大學的鄭俊榮（通訊作者）和中科院物理所的張廣宇（通訊作者）以及中國科學院福建物質結構研究所的莊巍（通訊作者）等人獲得了WS2/MoS2異質結界面處層內激子向層間激子躍遷時，能量過剩的電荷轉移中間態和自由載流子穿過界面遠快于重組入層內激子的明確實驗證據。

文獻鏈接：
Ultrafast formation of interlayer hot excitons in atomically thin MoS2/WS2 heterostructures (Nat.Commun. , 2016, DOI: 10.1038/ncomms12512)

6、Nat. Commun. 水凝膠麥克風用于水下隱身監聽

圖6 水凝膠麥克風的亮點

在這里，西安交通大學的陳詠梅教授（通訊作者）以及美國內布拉斯加大學的Qin Zhou（通訊作者）和 Li Tan（通訊作者）等人通過在水凝膠基質中整合一個容易變形的金屬納米顆粒網絡作為一個無腔麥克風解決了目前遇到的挑戰。

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Hydrogel microphones for stealthy underwater listening (Nat. Commun., 2016, DOI: 10.1038/ncomms12316)

7、Nat. Mater. 通過力誘導染色質直接拉伸引起轉錄上調

圖7 力作用下可視化染色質的策略

華中科技大學的汪寧（通訊作者）和伊利諾伊大學香檳分校的Andrew S. Belmont（通訊作者）等人通過Arg-Gly-Asp涂覆磁珠在細胞表面施加局部應力，進而利用三維磁場扭曲細胞計數法，展示了染色質變形以及力誘導綠色熒光蛋白（GFP）轉錄標記的細菌染色體二氫葉酸還原酶（DHFR）轉基因在活細胞中的可視化。

文獻鏈接：
Transcription upregulation via force-induced direct stretching of chromatin (Nat. Mater., 2016, DOI: 10.1038/nmat4729)

8、Nat. Nanotech. 連續供氧輔助單晶石墨烯的超快生長

圖8 在銅箔上連續供氧輔助的石墨烯生長

日前，來自北京大學的彭海琳（通訊作者）和劉開輝（通訊作者）以及香港理工大學的Ding Feng（通訊作者）等人報道了新的單晶石墨烯薄膜的超快合成方法，該方法可以使得石墨烯在Cu箔上的生長速率達60μm·s-1，研究人員將Cu箔置于氧化物襯底以上，之間的距離為大約15μm。

文獻鏈接：
Ultrafast growth of single-crystal graphene assisted by a continuous oxygen supply (Nat. Nanotech., 2016, DOI: 10.1038/NNANO.2016.132)

9、Nat. Nanotech. 雙層石墨烯中的柵控拓撲傳導通道

圖9 器件結構與表征

近日，中國科學技術大學的喬振華教授（通訊作者）和美國賓夕法尼亞州立大學的 Jun Zhu（通訊作者） 等人在雙層石墨烯（BLG）中制備了一種雙分裂柵結構并提夠了電學輸運上預測的金屬態的存在證據。

文獻鏈接：
Gate-controlled topological conducting channels in bilayer graphene（Nat. Nanotech., 2016, doi:10.1038/nnano.2016.158）

10、Nat. Commun. 通過渦流環凍結大規模生產成型顆粒

圖10 液滴形成的渦環以及冷卻渦環形成的渦環源顆粒（VRP）

中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所和美國康奈爾大學的羅丹（通訊作者）以及康奈爾大學的Minglin Ma（通訊作者）等人的研究展示了不斷變化的中間體可以在控制的時間點“凍結”為顆粒，而且具有各種不尋常的以及前所未有的形狀。

文獻鏈接：
Mass production of shaped particles through vortex ring freezing (Nat. Commun., 2016, DOI: 10.1038/ncomms12401)

以上列舉的僅為Nature子刊8月份材料前沿科研成果的代表，由于篇幅所限，還有不少優秀成果沒有列入。整理過程中難免存在疏忽，還望各位讀者諒解并誠摯歡迎大家提出寶貴的意見/建議。

本文由材料人編輯部學術組天行健供稿，材料牛編輯整理。

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