1. 3D打印透明石英玻璃
　　（Three-dimensional printing of transparent fused silica glass） 　　玻璃是用于科學(xué)研究、工業(yè)和社會中最重要的高性能材料之一，主要是因為它具有無與倫比的光學(xué)透明度、出色的機械、化學(xué)和耐熱性能，以及熱學(xué)和電絕緣性能。但是，玻璃，特別是高純度玻璃如熔融石英玻璃，是難以成型的，用于宏觀物體時需要高溫熔融和鑄造工藝，用于微觀特征的物品需要危險化學(xué)品。這些缺點使得玻璃難以接近現(xiàn)代制造技術(shù)如三維打?。?D打印）。通過鑄造納米復(fù)合材料，Kotz 等人利用立體光刻 3D 打印機創(chuàng)造了分辨率為幾十微米的透明石英玻璃組件。該方法使用 3D 打印可光固化二氧化硅納米復(fù)合材料，并通過熱處理轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的石英玻璃。打印出的熔融石英玻璃是無孔隙的，具有商業(yè)熔融石英玻璃的光學(xué)透明度，且具有幾納米粗糙度的光滑表面。通過摻雜金屬鹽，可以產(chǎn)生有色玻璃。這項工作擴大了 3D 打印材料的選擇范圍，使得可以利用石英玻璃創(chuàng)造任意的宏觀和微觀結(jié)構(gòu)，這在工業(yè)和學(xué)術(shù)界都有許多應(yīng)用。（Nature DOI: doi:10.1038/nature22061）

　　2. 通過石墨烯的遠程外延實現(xiàn)基于二維材料的層轉(zhuǎn)移
　　（Remote epitaxy through graphene enables two-dimensional material-based layer transfer） 　　外延（晶體材料在基底上的生長）對于半導(dǎo)體工業(yè)來說非常重要，但是通常受到兩種材料體系之間的晶格匹配需要的限制。不過對于范德華力外延來說，這種嚴格的要求被放寬了，其中分層或二維（2D）材料上的外延是由弱范德華相互作用調(diào)控的，并且還允許從 2D 表面釋放薄層。一般認為2D 材料是范德華外延的唯一種子層。但是，2D 材料下的基底可能仍然與在外延期間生長的外延層發(fā)生相互作用，如對于石墨烯所謂的濕潤透明的例子。Kim 等人展示了石墨烯的弱范德華電勢無法完全屏蔽多基底的較強電勢場，這使得能夠在這種情況下發(fā)生外延生長。利用密度泛函理論計算確定了，通過高達9埃的基底-外延層間隙，吸附原子將經(jīng)歷與基底的遠程外延登記；該間隙可容納單層石墨烯。Kim 等人通過單層石墨烯確認了 GaAs（001）在 GaAs（001）襯底上的同質(zhì)外延生長的預(yù)測，表明了該方法也適用于InP和GaP。生長的單晶膜從石墨烯涂覆的基底上被快速釋放，并且當(dāng)集成到發(fā)光裝置中時，表現(xiàn)得與常規(guī)制備的膜一樣。該技術(shù)使得任何類型的半導(dǎo)體膜都能夠從它下面的襯底上通過 2D 材料復(fù)制，然后所得到的外延層可以快速釋放并轉(zhuǎn)移到感興趣的基底上。該方法在非硅電子和光子學(xué)的背景下特別有吸引力，其中能重復(fù)使用石墨烯涂覆的基底，可以節(jié)省高成本的非硅基底。（Nature DOI: 10.1038/nature22053）

　　3. 自旋軌道耦合金屬Cd2Re2O7中的宇稱破缺電子向列相變
　?。ˋ parity-breaking electronic nematic phase transition in the spin-orbit coupled metal Cd2Re2O7） 　　強電子相互作用可以使金屬系統(tǒng)實現(xiàn)各種熟知的對稱破缺相，但現(xiàn)在對具有強自旋軌道耦合的相關(guān)金屬不穩(wěn)定性的研究才剛剛開始。Harter 等人利用空間分辨二次諧波光學(xué)各向異性的測量揭示了金屬燒綠石 Cd2Re2O7 中的多極向列相。與以前發(fā)現(xiàn)的電子向列相類似，這種多極相也自發(fā)破壞了旋轉(zhuǎn)對稱，同時保持了平移不變性。但是，在存在自旋軌道耦合時，它具有在空間反演下會異常的不同特性。通過對多極向列序參數(shù)臨界狀態(tài)的檢測，表明了它在接近 200 開爾文時驅(qū)使了 Cd2Re2O7 中的熱相變，并引起了宇稱破缺晶格畸變作為次級序。（Science DOI: 10.1126/science.aad1188）

　　4. 溶液中膠體納米粒子氧化的定量3D演化
　?。≦uantitative 3D evolution of colloidal nanoparticle oxidation in solution） 　　膠體納米粒子在溶液中的三維（3D）演化實時跟蹤，對了解涉及納米顆粒生長和轉(zhuǎn)化的復(fù)雜機制來說至關(guān)重要。Sun 等人同時使用時間分辨的小角度和廣角X射線散射來監(jiān)測高度均勻的膠體鐵納米顆粒的氧化，從而能夠以約5埃的空間分辨率重建納米顆粒的中間3D形態(tài)。結(jié)合大規(guī)模反應(yīng)分子動力學(xué)模擬的原位觀察，揭示了固體金屬納米顆粒通過納米尺度 Kirkendall 方法轉(zhuǎn)變?yōu)橹锌战饘傺趸锛{米殼的細節(jié)。例如，空隙的聚集生長和質(zhì)量擴散反向的逆轉(zhuǎn)都取決于結(jié)晶度。Sun 等人的研究結(jié)果突出了缺陷化學(xué)和缺陷動力學(xué)在確定納米粒子轉(zhuǎn)化和形成過程中的復(fù)雜相互作用。（Science DOI: 10.1126/science.aaf6792）

　　5. IrO2（110）面上低溫活化甲烷
　?。↙ow-temperature activation of methane on the IrO2(110) surface） 　　甲烷在理想配比的 IrO2（110） 面上可以非常容易地實現(xiàn) C-H 鍵斷裂。Liang 等人在程序升溫還原反應(yīng)光譜實驗中，發(fā)現(xiàn)甲烷在 IrO2（110）面上分子吸附成為強結(jié)合的 σ 復(fù)合物，大部分吸附的配合物在 150 開爾文（K）的溫度下 C-H 鍵進行了斷裂。甲烷在 IrO2（110）面上的初始解離比例隨表面溫度從 175K 升高到 300K，從 80% 降低到了 20％。Liang 等人估計，甲烷 C-H 鍵斷裂的活化能比 IrO2（110）面上吸附的前體的結(jié)合能低 9.5 kJ/mol，約為 28.5kJ/mol。低溫活化可以避免在催化劑過程中不必要的副反應(yīng)，以選擇性地將甲烷轉(zhuǎn)化為增值產(chǎn)品。（Science DOI: 10.1126/science.aam9147）

　　6. 脫羧烯基化
　?。―ecarboxylative alkenylation） 　　烯烴化學(xué)，通過周期反應(yīng)、聚合、氧化或還原，在有機物質(zhì)處理中起到重要作用。盡管非常重要，但現(xiàn)在烯烴合成仍主要依賴于三十多年前引入的化學(xué)方法，與最近補充的復(fù)分解反應(yīng)。Edwards 等人介紹了一種從任意一種最普遍存在和多樣化的化學(xué)結(jié)構(gòu)單元（烷基羧酸）中獲取任意替代模式或幾何結(jié)構(gòu)的烯烴的簡單方法。因此，用于酰胺鍵合成的活化原理可以用于以鎳或鐵基催化劑從羧酸中提取二氧化碳，并廉價地用有機鋅衍生的烯烴以摩爾量級進行替代。Edwards 等人制備了超過 60 種烯烴，橫跨多種底物類別，在10個不同族類16種不同天然產(chǎn)物的制備中體現(xiàn)了簡化逆合成分析的能力。（Nature DOI:10.1038/nature22307）

　　7.納米級懸浮電極陣列實現(xiàn)可擴展電生理學(xué)
　?。⊿calable electrophysiology in intact small animals with nanoscale suspended electrode arrays） 　　對大量動物的電學(xué)測量將有助于揭示神經(jīng)系統(tǒng)和神經(jīng)疾病的基本屬性。小型無脊椎動物是這些大規(guī)模研究的理想選擇；但是，微觀動物中的膜片鉗電生理技術(shù)通常需要侵入性解剖，并且是低通量的。為了克服這些限制，Gonzales 等人提出了納米長矛（nano-SPEARs）：懸浮電極集成到可擴展的微流體裝置中。利用這種技術(shù)，在完整的蛔蟲、秀麗隱桿線蟲中完成了首個體壁肌肉電生理學(xué)的胞外記錄，還可以利用納米長矛對多個動物平行記錄，甚至對其他物種，如 Hydra littoralis 進行記錄。此外，Gonzales 等人還利用納米長矛建立了肌萎縮性側(cè)索硬化和帕金森癥的秀麗隱桿線蟲模型的第一個電生理表現(xiàn)型，并展示了通過藥物治療救助帕金森氏癥的部分救助。這些結(jié)果表明，納米長矛為微芯片提供了核心技術(shù)，可以進行神經(jīng)生物學(xué)和神經(jīng)疾病的可擴展體內(nèi)研究。（Nature Nanotechnology DOI: 10.1038/NNANO.2017.55）

　　8. 利用相位梯度超表面控制波導(dǎo)模的傳播和耦合
　?。–ontrolling propagation and coupling of waveguide modes using phase-gradient metasurfaces） 　　二維設(shè)計的光學(xué)結(jié)構(gòu)或超表面的研究主要集中在控制自由空間中傳播的光的波前。Li等人展示了通過亞波長間隔的強光散射來控制導(dǎo)波的梯度超表面結(jié)構(gòu)，它由等離激元或電介質(zhì)納米天線形成的相控陣列所組成?；谶@一設(shè)計原理，實驗演示了支持非對稱光功率傳輸?shù)牟▽?dǎo)模式轉(zhuǎn)換器、偏振旋轉(zhuǎn)器和波導(dǎo)器件。他們還展示了在全介質(zhì)片上，基于 Mie 諧振器的插入損耗可忽略的相控陣列偏振旋轉(zhuǎn)器。Li 等人的梯度表面可以實現(xiàn)小尺寸、寬頻帶和低損耗的光子集成器件。（Nature Nanotechnology DOI: 10.1038/NNANO.2017.50）