1. 混雜金屬有機(jī)硫族化物納米線
　?。℉ybrid metal–organic chalcogenide nanowireswith electrically conductive inorganic core through diamondoid-directedassembly） 　　通過(guò)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑控制無(wú)機(jī)結(jié)構(gòu)和維度是新材料合成中一種通用的方法。這一方法已廣泛應(yīng)用于金屬有機(jī)框架化合物和配位聚合物。然而，固態(tài)無(wú)機(jī)核的缺乏需要通過(guò)單原子鏈和/或者有機(jī)基團(tuán)來(lái)實(shí)現(xiàn)電子傳輸，限制了這些材料的電子性質(zhì)。Yan等人報(bào)道了一種強(qiáng)相互作用的鉆石結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑誘導(dǎo)的混雜金屬有機(jī)硫族化物納米線。這種納米先具有三原子界面固態(tài)無(wú)機(jī)核，是一種最小的納米線。在鉆石形導(dǎo)向劑之間的強(qiáng)范德華引力克服了位阻排斥力，在活潑的生長(zhǎng)鋒面導(dǎo)致了一種順式配置，從而不斷為納米線生長(zhǎng)提供所需的前驅(qū)體。這些納米線具有帶狀電子結(jié)構(gòu)、低有效載流子質(zhì)量和三個(gè)數(shù)量級(jí)的導(dǎo)電率調(diào)控。與傳統(tǒng)的表明活性劑、嵌段共聚物或金屬有機(jī)框架連接劑相比，這一發(fā)現(xiàn)突出了之前未被探索的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑領(lǐng)域。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT4823）

　　2. 仿生自成形陶瓷
　?。˙io-inspiredself-shaping ceramics） 　　在很多實(shí)際應(yīng)用中，人們都希望能夠有利用成本低廉且高效的方法來(lái)將陶瓷塑形成錯(cuò)綜復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，但就目前而言，這仍然是一項(xiàng)很大的挑戰(zhàn)。Fabio L. Bargardi 等人受到植物種子散播個(gè)體微分潤(rùn)脹時(shí)自褶皺的啟發(fā)，演示了在陶瓷中可以通過(guò)對(duì)材料的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行編程來(lái)實(shí)現(xiàn)熱處理過(guò)程中的局部各向異性收縮，從而實(shí)現(xiàn)陶瓷的自成形。這種微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是通過(guò)在液體陶瓷懸濁液中對(duì)功能性陶瓷薄層進(jìn)行磁力調(diào)整實(shí)現(xiàn)的，隨后通過(guò)既定的酶催化反應(yīng)來(lái)固化。他們通過(guò)制造表現(xiàn)出仿生雙層結(jié)構(gòu)的氧化鋁坯塊，在燒結(jié)步驟過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了對(duì)形狀變化的控制；通過(guò)對(duì)彎曲、扭曲這兩種基本運(yùn)動(dòng)的組合編程可以獲得無(wú)數(shù)復(fù)雜的形狀。這種自下而上成形方法的簡(jiǎn)單性和普遍性使其將有利于制造低耗陶瓷的、耐溫互鎖結(jié)構(gòu)或常規(guī)自上而下制造方法無(wú)法獲得的特殊幾何形狀，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用來(lái)都很有吸引力。（Nature Communications DOI:10.1038/ncomms13912）

　　3. 三維全電介質(zhì)光子拓?fù)浣^緣體
　　（Three-dimensional all-dielectric photonic topological insulator） 　　二維拓?fù)涔庾酉到y(tǒng)的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)改變了我們對(duì)電磁波的傳播和散射的觀點(diǎn)，并且激發(fā)研究人員對(duì)三維類(lèi)似狀態(tài)的探索。Alexey Slobozhanyuk 等人從理論上證明了，在全電介質(zhì)平臺(tái)中設(shè)計(jì)對(duì)稱(chēng)保護(hù)的三維拓?fù)錉顟B(tài)，并通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確保電場(chǎng)和磁場(chǎng)之間的電磁對(duì)偶性是可行的。磁電耦合起到形成規(guī)范場(chǎng)的作用，確定了具有完全三維光子帶隙的“絕緣”狀態(tài)的拓?fù)滢D(zhuǎn)變。他們還揭示了具有錐形狄拉克色散和自旋鎖定的表面狀態(tài)的出現(xiàn)，并通過(guò)第一性原理研究證實(shí)了表面狀態(tài)沿著二維疇壁的傳播。他們提出的系統(tǒng)作為一個(gè)桌面平臺(tái)，能夠模擬大型狄拉克費(fèi)米子的相對(duì)論動(dòng)力學(xué)，并且表面狀態(tài)可以被解釋為受到具有相反質(zhì)量粒子的界面分離域約束的 Jackiw-Rebbi 狀態(tài)。（Nature Photonics DOI: 10.1038/NPHOTON.2016.253）

　　4. 基于本征半導(dǎo)體的近紅外至可見(jiàn)光的高選擇性熱輻射源
　　（Near-infrared–to–visible highly selective thermalemitters based on an intrinsic semiconductor） 　　對(duì)輻射源的熱輻射光譜的控制將能夠提高包括照明、能量收集和傳感在內(nèi)的廣泛領(lǐng)域中的能量利用效率。但在近紅外至可見(jiàn)光范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高選擇性熱輻射源是具有挑戰(zhàn)性的，尤其是要明顯抑制其中較長(zhǎng)波長(zhǎng)處不需要的熱發(fā)射光譜分量，而保留在近紅外至可見(jiàn)光范圍的強(qiáng)輻射。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，Takashi Asano 等人提出了基于納米結(jié)構(gòu)本征半導(dǎo)體中帶間躍遷的發(fā)射器。電子熱波動(dòng)首先被限制在光譜的高頻側(cè)（高于半導(dǎo)體帶隙），然后被結(jié)構(gòu)的光子諧振增強(qiáng)。理論計(jì)算表明，半徑 105nm 的優(yōu)化本征 Si棒陣列輻射源可以在 1400K 將 59％ 的輸入功率轉(zhuǎn)換成波長(zhǎng)低于 1100nm 的輻射。理論上還指出，Si棒半徑為 190nm 的發(fā)射器可以在1400K 將 84％ 的輸入功率轉(zhuǎn)換成波長(zhǎng)低于 1800nm的輻射。而Asano 等人還實(shí)際制造了 Si 棒陣列輻射源，其在 790nm 波長(zhǎng)處顯示出 0.77 的高峰值輻射系數(shù)，并且在 1273K 下在1100-7000nm 處具有從低于 0.02 到 0.05 的非常低的背景輻射系數(shù)。能夠承受高溫的納米結(jié)構(gòu)本征半導(dǎo)體有望用于近紅外至可見(jiàn)光范圍內(nèi)工作的高效熱輻射源的開(kāi)發(fā)。（Science Advances DOI:10.1126/sciadv.1600499）

　　5. 用于連續(xù)流中氨基酸合成的二氧化碳的光致活化
　?。≒hotoredox activation of carbon dioxidefor amino acid synthesis in continuous flow） 　　盡管二氧化碳（CO2）極其豐富，但其低反應(yīng)性限制了其在化學(xué)合成中的使用。特別是碳-碳鍵形成的方法通常依賴于CO2活化的雙電子機(jī)制，并且需要高度活化的反應(yīng)伴侶?；蛘?，通過(guò)光致氧化催化進(jìn)入的自由基路徑也可以在較溫和的條件下提供新的反應(yīng)性。對(duì)此，Hyowon Seo 等人報(bào)導(dǎo)了通過(guò)單電子還原 CO2直接耦合CO2 和胺光氧化催化流動(dòng)合成α-氨基酸。他們借助流動(dòng)中可以利用氣體和光化學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，利用商用的有機(jī)光致催化劑實(shí)現(xiàn)了具有各種官能團(tuán)和雜環(huán)的胺的選擇性α-羧化。初步機(jī)理研究表明反應(yīng)通過(guò)單電子的途徑實(shí)現(xiàn)CO2 的活化和碳-碳鍵形成。（Nature Chemistry DOI: 10.1038/NCHEM.2690）

　　6. 對(duì)聲學(xué)晶體中聲波拓?fù)涔容斶\(yùn)的觀察
　　（Observation of topological valleytransport of sound in sonic crystals） 　　作為一種潛在的新型信息載體，谷贗自旋的概念，即標(biāo)記動(dòng)量空間中能量極值的量子態(tài)，引起了人們的廣泛注意。與預(yù)測(cè)后不久便實(shí)現(xiàn)的非拓?fù)浯篌w積谷輸運(yùn)相比，由于不可避免地原子尺度缺陷引起的谷間散射，在疇壁中的拓?fù)涔容斶\(yùn)是極具挑戰(zhàn)性的。
　　Jiuyang Lu 等人介紹了對(duì)聲學(xué)晶體中聲音的拓?fù)涔容斶\(yùn)的實(shí)驗(yàn)觀察。聲學(xué)晶體的宏觀性質(zhì)允許對(duì)疇壁進(jìn)行靈活和精確的設(shè)計(jì)。除了通過(guò)聲場(chǎng)空間掃描實(shí)現(xiàn)了谷選擇性邊緣模式的直接可視化之外，他們還在急劇彎曲的界面中觀察了到反射抗擾性。與傳統(tǒng)聲波導(dǎo)不同的是，拓?fù)浔Ｗo(hù)的聲波界面輸運(yùn)可以作為設(shè)計(jì)具有非常規(guī)功能的設(shè)備的基礎(chǔ)。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT4677）

　　7. 使用氮化硼催化劑將丙烷選擇性氧化脫氫為丙烯
　　（Selective oxidative dehydrogenation ofpropane to propene using boron nitride catalysts） 　　丙烷通過(guò)放熱的氧化脫氫反應(yīng)產(chǎn)生丙烯，這是在化學(xué)工業(yè)中具有改變行業(yè)游戲規(guī)則的潛在技術(shù)。然而，即使經(jīng)歷了幾十年的研究之后，由于丙烯的過(guò)氧化在熱力學(xué)上更傾向于生成二氧化碳，選擇性生成丙烯的效率仍然太低而不具有商業(yè)吸引力。對(duì)此， Grant 等人報(bào)道了六方氮化硼（h-BN）和氮化硼納米管（BNNT）展示出迄今未被預(yù)料地、獨(dú)特地對(duì)于產(chǎn)生烯烴有很大選擇性的催化性能。例如，在 14％ 的丙烷轉(zhuǎn)化率下，他們得到了可以產(chǎn)生 79％ 丙烯和 12％ 乙烯（另一種所需的烯烴）的選擇性。Grant 等人基于催化實(shí)驗(yàn)、光譜透視和從頭算起建模，認(rèn)為其中氧封端扶手椅式BN邊緣為催化活性位點(diǎn)。（Science DOI:10.1126/science.aaf7885）

　　8.氧離子固態(tài)氧化還原反應(yīng)穩(wěn)定性的來(lái)源
　　（Originof stabilization and destabilization in solid-state redox reaction of oxideions for lithium-ion batteries） 　　鋰電池能量密度的進(jìn)一步提升對(duì)于零排放汽車(chē)十分必要。然而，能量密度不可避免地受限于正極材料的理論極限。突破這種瓶頸的一種可能的方法就是使用陰離子（氧離子）氧化還原，而不是傳統(tǒng)的過(guò)渡金屬氧化還原。然而，這些氧離子的活性起源和穩(wěn)定性機(jī)制還需進(jìn)一步的研究。Naoaki Yabuuchi等人發(fā)現(xiàn)在鋰離子脫出過(guò)程中抑制類(lèi)超氧物種的形成能夠通過(guò)Mn4+與氧離子形成不太強(qiáng)的共價(jià)鍵來(lái)達(dá)到穩(wěn)定，而且不會(huì)降低材料的導(dǎo)電性。在這一發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，他們報(bào)導(dǎo)了一種僅由3d過(guò)渡金屬元素構(gòu)成的電極材料。而且，這一材料表現(xiàn)出300 mAh/g的可逆容量。（Nature Communications DOI: 10.1038/ncomms13814）