1. 一種用于還原硝酸鹽和高氯酸鹽的仿生鐵催化劑
　　（Abioinspired iron catalyst for nitrate and perchlorate reduction） 　　硝酸鹽和高氯酸鹽在工業(yè)技術(shù)、合成材料和農(nóng)業(yè)等方面都有大量的使用，但它們也因此變成了普遍的水體污染物。利用化學(xué)還原這些含氧陰離子的工業(yè)方法通常需要苛刻的條件，而微生物則可以高效地實(shí)現(xiàn)酶促還原。通過硝酸還原酶和（高）氯酸還原酶的活性點(diǎn)所提供的靈感，Courtney L. Ford 等人研發(fā)出了一種鐵催化劑。該催化劑具有輔助含氧陰離子脫氧的輔助配位體，在含氧陰離子被還原時(shí)，形成鐵(III)-氧的形式，而且在質(zhì)子和電子的存在下能再生出催化劑并釋放水。（Science DOI: 10.1126/science.aah6886）

　　2.配位引起的氨、水和肼X-H鍵的弱化
　?。–oordination-induced weakening of ammonia, water,and hydrazine X–H bonds in a molybdenum complex） 　　雖然在過去的一個(gè)世紀(jì)中已經(jīng)表征了許多結(jié)合氨或水配體的過渡金屬配合物，但是對(duì)于配位如何影響氮-氫和氧-氫鍵強(qiáng)度的了解卻非常少。MátéJ. Bezdek 等人介紹了三聯(lián)呲啶配體和膦配體支撐的鉬氨絡(luò)合物的合成，這種絡(luò)合物使得氮-氫鍵的離解自由能從99.5（氣相）降低到45.8 千卡/摩爾（實(shí)驗(yàn)測(cè)量值），與通過密度泛函理論計(jì)算所得的45千卡/摩爾十分接近。這種鍵的弱化促成了溫和加熱下雙氫的自發(fā)釋放，以及苯乙烯的氫化。類似鉬絡(luò)合物促進(jìn)了配位的水和聯(lián)氨中雙氫的釋放。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算闡釋了金屬氧化還原電勢(shì)和氨酸性對(duì)這種效應(yīng)的貢獻(xiàn)。（Science DOI: 10.1126/science.aag0246）

　　3.梯度帶隙鈣鈦礦太陽能電池
　?。℅radedbandgap perovskite solar cells） 　　有機(jī)-無機(jī)鹵化物鈣鈦礦材料已經(jīng)成為常規(guī)太陽能電池材料十分引人注目的替代物。它們的高光吸收系數(shù)和長(zhǎng)擴(kuò)散長(zhǎng)度意味著具有高功率轉(zhuǎn)換效率，而且鈣鈦礦基的單能隙和串聯(lián)太陽能電池的設(shè)計(jì)確實(shí)已經(jīng)產(chǎn)生了令人印象深刻的性能。進(jìn)一步增強(qiáng)太陽光譜利用的一種方法是梯度帶隙，但在鈣鈦礦材料中還沒有實(shí)現(xiàn)。Onur Ergen等人展示了無反射涂層下穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換效率平均為18.4％、最高為21.7％的梯度能隙鈣鈦礦太陽能電池。他們對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出約75％的高填充因子和高達(dá)42.1 mA cm-2的高短路電流密度。該電池基于兩個(gè)鈣鈦礦層(CH3NH3SnI3和CH3NH3PbI3−xBrx)的結(jié)構(gòu)，結(jié)合GaN、單層六方氮化硼和石墨烯氣凝膠。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT4795）

　　4.金屬氧化物半導(dǎo)體光電極中的局域電介質(zhì)擊穿和抗反射涂層
　?。↙ocalized dielectricbreakdown and antireflection coating in metal–oxide–semiconductorphotoelectrodes） 　　在過去十年中用于太陽能燃料生產(chǎn)的硅基光電極引起了人們極大的興趣，但面臨的主要挑戰(zhàn)是硅易腐蝕受損。在金屬-絕緣體-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中有絕緣膜用作保護(hù)層，這樣做雖然可以防止腐蝕，但同時(shí)還必須允許低阻抗載流子的傳輸，所以通常需要在穩(wěn)定性和高效率之間進(jìn)行權(quán)衡。Ji等人提出并展示了一種簡(jiǎn)單的方法，即通過局部電介質(zhì)擊穿來分離絕緣體防腐蝕和阻礙載流子傳輸這兩種作用。這種方法可以允許絕緣體較厚，從而增強(qiáng)了穩(wěn)定性，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)高效率所需的低阻抗載流子傳輸。而且，這種方法可以用于各種氧化物，例如 SiO2 和 Al2O3。此外，這種方法對(duì)用于光電陰極與陽極的硅、III-V族化合物和其他光吸收材料也同樣適用。厚金屬氧化物層還可以用作提高光吸收效率的抗反射涂層薄膜。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT4801）

　　5.下一代液流電池技術(shù)的材料設(shè)計(jì)與制造
　　（Material design andengineering of next-generation flow-battery technologies） 　　電解質(zhì)和電極在空間上的分離是液流電池技術(shù)的主要特征，這使它們可以不受總能量含量和能量/功率比的約束。流動(dòng)電解質(zhì)的概念不僅為大規(guī)模能量存儲(chǔ)提供了節(jié)約成本的方法，而且最近也被用于開發(fā)廣泛的新的混合能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。流動(dòng)型鋰離子、有機(jī)氧化還原活性材料、金屬空氣電池和光電化學(xué)電池的出現(xiàn)為先進(jìn)電能儲(chǔ)存技術(shù)帶來了新的機(jī)遇。Minjoon Park 等人對(duì)常規(guī)水性氧化還原液流電池和下一代液流電池的最新進(jìn)展進(jìn)行了介紹和綜述，并強(qiáng)調(diào)了最新的創(chuàng)新替代材料，概述了它們?cè)陂L(zhǎng)期和大型電能存儲(chǔ)設(shè)備中的技術(shù)可行性，以及需要克服的限制。（Nature Reviews Materials DOI: 10.1038/natrevmats.2016.80）

　　6.納米顆粒自組裝成仿生類衣殼式納米殼
　?。⊿elf-assembly of nanoparticlesinto biomimetic capsid-like nanoshells） 　　納米級(jí)隔室是生命系統(tǒng)的基本要素之一。衣殼、羧酶體、外來體、液泡和其他納米殼可以較容易地由生物分子（例如：脂質(zhì)或蛋白質(zhì)）自組裝形成，而不是來自無機(jī)納米材料，原因是無機(jī)納米材料難以復(fù)制出球形面。Yang等人展示了無穩(wěn)定劑多分散無機(jī)納米粒子可以自發(fā)組織成多孔納米殼。水溶性CdS納米顆粒與自約束球形膠囊的結(jié)合，是按比例調(diào)整靜電力、彌散力以及其它膠體力共同導(dǎo)致的結(jié)果。這些無法通過Derjaguin-Landau-Vervey-Overbeek 理論來進(jìn)行準(zhǔn)確描述，而分子動(dòng)力學(xué)模擬揭示了納米殼的出現(xiàn)和它們的一些穩(wěn)定機(jī)制。不同條件下的組裝形態(tài)與透射電子顯微鏡斷層成像數(shù)據(jù)幾乎完全匹配。這項(xiàng)研究彌合了生物和無機(jī)自組裝納米系統(tǒng)之間的差距，并為廣泛的無機(jī)納米粒子的自發(fā)區(qū)室化提供了一個(gè)新途徑。（Nature Chemistry DOI: 10.1038/NCHEM.2641）

　　7.通過飛秒軌道成像跟蹤單個(gè)分子的超快運(yùn)動(dòng)
　?。═racking the ultrafastmotion of a single molecule by femtosecond orbital imaging） 　　觀察單個(gè)分子在其固有時(shí)間尺度上的移動(dòng)已知是現(xiàn)代納米科學(xué)的重要目標(biāo)之一，并且需要達(dá)到超快暫態(tài)分辨率進(jìn)行測(cè)量。穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜻_(dá)到必要的空間尺度，即通過使用掃描隧道顯微鏡對(duì)單個(gè)分子軌道的直接成像、或者采用尖端增強(qiáng)拉曼和具有亞分子分辨率的發(fā)光光譜。但是直接對(duì)單個(gè)分子的本征動(dòng)力學(xué)進(jìn)行跟蹤面臨著巨大挑戰(zhàn)，即，與分子的相互作用必須限于飛秒時(shí)間窗內(nèi)。對(duì)于單個(gè)納米顆粒，已經(jīng)通過將掃描隧道顯微鏡與所謂的光波電子器件組合的方式對(duì)這種超快時(shí)間限制進(jìn)行了證實(shí)。Cocker等人依靠超快太赫茲掃描隧道顯微鏡來探測(cè)選定狀態(tài)的隧穿區(qū)域，其中太赫茲電場(chǎng)波形的波峰通過單個(gè)分子狀態(tài)瞬時(shí)打開一個(gè)隧穿通道。由此可以在比太赫茲波的一個(gè)振蕩周期還短的時(shí)間窗口內(nèi)，從單個(gè)并五苯分子最高占據(jù)分子軌道中去除單個(gè)電子。Cocker 等人利用這種效應(yīng)以亞埃分辨率記錄了大約100飛秒的軌道結(jié)構(gòu)快照?qǐng)D像，并通過泵浦/探針測(cè)量直接在太赫茲頻率時(shí)域中揭示相干分子振動(dòng)。預(yù)計(jì)如果這種原子分辨率方法與光波電子學(xué)結(jié)合將可以打開可視化超快光化學(xué)和單軌道尺度分子電子學(xué)的大門。（Nature DOI: 10.1038/nature19816）

　　8.多功能兩相水解催化劑
　?。ˋmultifunctional biphasic water splitting catalyst tailored for integration withhigh-performance semiconductor photoanodes） 　　Yang等人利用等離子增強(qiáng)的原子層沉積制備了一種具有高性能光電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換的多功能納米催化劑。調(diào)控合成的Co3O4/Co(OH)2薄膜同時(shí)能夠?yàn)樗馓峁└呋钚源呋阅?，有利于有效的界面電荷傳輸，提高活性界面的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。這些薄膜由密實(shí)、連續(xù)的尖晶石結(jié)構(gòu)Co3O4納米晶構(gòu)成，Co3O4納米晶不易受相轉(zhuǎn)變的影響、能夠阻擋離子滲透，從而為基底提供了有效的保護(hù)。而且，結(jié)構(gòu)無序和化學(xué)性不穩(wěn)定的第二相Co(OH)2保證了高濃度的催化活性位點(diǎn)。將這種薄膜應(yīng)用于光伏p+n-Si為晶體硅光陽極帶來了很好的性能。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT4794）
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