1. 從碳納米管紡線扭曲獲取電能
       （Harvesting electrical energy from carbon nanotube yarn twist）        很多實(shí)際應(yīng)用都對(duì)機(jī)械能量收集器有需求，包括自供電無(wú)線傳感器，結(jié)構(gòu)和人體健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及從海浪中提取能量。Kim 等人報(bào)導(dǎo)了一種碳納米管紡線收集器，不需要外部偏置電壓的情況下，就可以將拉伸或扭轉(zhuǎn)機(jī)械能通過(guò)電化學(xué)轉(zhuǎn)換變成電能。拉伸卷曲紡線周期達(dá)到 30 赫茲時(shí)，每千克可以產(chǎn)生 250 瓦特峰值電力，當(dāng)對(duì)紡線收集器重量進(jìn)行歸一化后，每個(gè)機(jī)械循環(huán)每公斤可產(chǎn)生電能高達(dá) 41.2 焦耳。這些能量收集器已經(jīng)用于在海洋中收集波能，結(jié)合熱驅(qū)動(dòng)的人造肌肉將溫度波動(dòng)轉(zhuǎn)換為電能，縫合成紡織品用作自動(dòng)呼吸傳感器，以及用于為發(fā)光二極管供電和為存儲(chǔ)電容充電。（Science DOI: 10.1126/science.aam8771）

       2.對(duì)表面化學(xué)和約束動(dòng)力學(xué)的光學(xué)成像
       3. 二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)、多重異質(zhì)結(jié)構(gòu)以及超晶格的穩(wěn)健外延生長(zhǎng)
       （Robust epitaxial growth of two-dimensional heterostructures, multiheterostructures, and superlattices）        Zhang 等人報(bào)導(dǎo)了一種能使二維（2D）原子晶體的不同橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)、多重異質(zhì)結(jié)構(gòu)和超晶格穩(wěn)健生長(zhǎng)的通用合成策略。在順序氣相沉積生長(zhǎng)過(guò)程中溫度擺動(dòng)階段期間的反向流動(dòng)使得能夠冷卻現(xiàn)有的 2D 晶體以防止發(fā)生非期望的熱降解和不受控制的均勻成核，從而實(shí)現(xiàn)非常穩(wěn)健地逐塊外延生長(zhǎng)。拉曼和光致發(fā)光測(cè)繪研究表明，廣泛的二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)（如 WS2-WSe2 和 WS2-MoSe2），多重異質(zhì)結(jié)構(gòu)（如 WS2-WSe2-MoS2 和 WS2-MoSe2-WSe2）和超晶格（如 WS2-WSe2-WS2-WSe2-WS2）都可以由精確控制的空間調(diào)制輕松制得。透射電子顯微鏡研究揭示了具有明顯原子界面的清晰的化學(xué)調(diào)制。對(duì) WSe2-WS2 橫向結(jié)點(diǎn)的電輸運(yùn)研究顯示出了整流比達(dá)到 105 的二極管特性。（Science DOI: 10.1126/science.aan6814）

       4. 釕催化使相鄰二醇碳原子間插入 C-C 鍵：構(gòu)成 II 型聚酮化合物
       （Ruthenium-catalyzed insertion of adjacent diol carbon atoms into C-C bonds: Entry to type II polyketides）
       5. 利用亞納米碳納米管孔隙來(lái)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)透水性和可調(diào)離子選擇性
       （Enhanced water permeability and tunable ion selectivity in subnanometer carbon nanotube porins）        利用碳納米管孔隙的快速水輸運(yùn)方法提高了在下一代水處理技術(shù)中使用碳納米管的可能性。Tunuguntla 等人將水通過(guò) 0.8 納米直徑碳納米管孔蛋白（CNTPs）能夠?qū)⑺肿酉拗圃趩慰v鏈，這種透水性超過(guò)了生物水傳輸體和相對(duì)較寬的 CNT 孔一個(gè)數(shù)量級(jí)。進(jìn)入納米管所需的分子間氫鍵重排決定了能量壁壘，并且可以通過(guò)對(duì)其進(jìn)行操縱從而提高輸水速率。CNTPs 會(huì)阻止陰離子輸運(yùn)，因此即使在超過(guò)海水水平的鹽度下，也可將其作為可轉(zhuǎn)換的離子二極管來(lái)配置調(diào)整其離子選擇性。這些性質(zhì)使 CNTPs 成為用于開發(fā)膜分離技術(shù)的很有前景的材料。（Science DOI: 10.1126/science.aan2438）

       6.先進(jìn)納米線量子器件的外延生長(zhǎng)
       （Epitaxy of advanced nanowire quantum devices）        半導(dǎo)體納米線是實(shí)現(xiàn)各種低維量子器件的理想選擇。特別是當(dāng)具有強(qiáng)自旋軌道耦合的半導(dǎo)體納米線與超導(dǎo)體接觸時(shí)，會(huì)出現(xiàn)具有非阿貝爾準(zhǔn)粒子（例如：任意子）的物質(zhì)拓?fù)湎?。為了充分發(fā)揮非阿貝爾任意子（它們是拓?fù)淞孔佑?jì)算的關(guān)鍵要素）的潛力，它們需要在控制良好的編織操作中進(jìn)行交換。用于編織的基本硬件是耦合到超導(dǎo)島的晶體納米線網(wǎng)絡(luò)。Gazibegovic 等人展示了一種用于普通自下而上合成復(fù)雜量子器件的技術(shù)，其特別關(guān)注點(diǎn)在于具有預(yù)定數(shù)量的超導(dǎo)島的納米線網(wǎng)絡(luò)。結(jié)構(gòu)分析證實(shí)了納米線結(jié)點(diǎn)以及外延超導(dǎo)體-半導(dǎo)體界面的高結(jié)晶質(zhì)量。作為納米線“標(biāo)簽”的量子輸運(yùn)的測(cè)量展現(xiàn)出了 Aharonov-Bohm 效應(yīng)和弱反定位效應(yīng)，表明是一個(gè)具有強(qiáng)自旋軌道耦合的相位相干系統(tǒng)。此外，在這些混合超導(dǎo)體-半導(dǎo)體納米線中展示出了具有接近感應(yīng)的強(qiáng)超導(dǎo)能隙（亞能隙電導(dǎo)消失），表明了第一編織實(shí)驗(yàn)所需材料的成功開發(fā)。這種方法為很有潛力成為各種量子器件關(guān)鍵部件的三維量子結(jié)構(gòu)外延生長(zhǎng)開辟了新的途徑。（Nature DOI: 10.1038/nature23468）

       7. 電催化薄膜中的納米擴(kuò)散
       （Nanodiffusion in electrocatalytic films）        與現(xiàn)代能源挑戰(zhàn)相關(guān)的電化學(xué)反應(yīng)催化引起了廣泛的研究興趣，電極上沉積的薄膜通常更傾向于同相催化。根據(jù)有效性和選擇性，這種薄膜的潛在多樣化可以通過(guò)將催化納米粒子噴灑在導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)上。與這種催化反應(yīng)相結(jié)合，Costentin等人從理論上分析了基底擴(kuò)散的各種模式（朝向納米粒子的擴(kuò)散與薄膜線性擴(kuò)散和溶液線性擴(kuò)散）競(jìng)相發(fā)生。通過(guò)一個(gè)包含所有實(shí)驗(yàn)因素的無(wú)量綱參數(shù)，可以挑選出相應(yīng)的納米擴(kuò)散占主導(dǎo)傳質(zhì)模式的條件。這些理論預(yù)測(cè)通過(guò)分散在Nafion薄膜上的Pt/C混合物進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。納米粒子的密度和掃描速率作為實(shí)驗(yàn)變量對(duì)該理論進(jìn)行了檢測(cè)。（Nature Materials DOI: 10.1126/science.aan0202）

       8.理論計(jì)算引導(dǎo)探索熱電材料
       （Computationally guided discovery of thermoelectric materials）        熱電材料的發(fā)展?jié)摿薮?，因此固態(tài)制冷和發(fā)電的發(fā)展?jié)摿σ彩蔷薮蟮摹Ｆ袼〉玫倪M(jìn)展受到化學(xué)空間的廣度和多樣性以及實(shí)驗(yàn)工作的連續(xù)性的限制。Gorai 等人對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)行了綜述和討論：最近的計(jì)算進(jìn)展是如何改變研究人員預(yù)測(cè)電子和聲子傳輸與散射和材料摻雜的能力，并調(diào)研了研究計(jì)算大型化學(xué)空間關(guān)鍵輸運(yùn)性能的有效方法。這些高通量方法與實(shí)驗(yàn)反饋相結(jié)合可以促進(jìn)發(fā)現(xiàn)新類型的熱電材料。在較小的材料子集中，計(jì)算可以指導(dǎo)最佳的化學(xué)和結(jié)構(gòu)調(diào)整，從而提高材料性能，并提供對(duì)潛在輸運(yùn)物理學(xué)的深入了解。除了完善材料，計(jì)算還可以用于對(duì)結(jié)構(gòu)和化學(xué)修飾（如缺陷、界面、摻雜劑和合金）的合理設(shè)計(jì)，用以對(duì)輸運(yùn)性能進(jìn)行額的外控制，從而優(yōu)化性能。對(duì)材料搜索和設(shè)計(jì)的計(jì)算預(yù)測(cè)，正在成為探索發(fā)現(xiàn)熱電材料的新模式。（Nature Reviews Materials DOI: 10.1038/natrevmats.2017.53）