1. 軟 X 射線激子學
       （Soft x-ray excitonics）        激子在固體中的動態(tài)響應(yīng)是現(xiàn)代凝聚相物理、材料科學和光子技術(shù)的核心。然而，迄今為止的研究和控制僅限于光子能低于基本帶隙的情況。Moulet 等人報告了應(yīng)用阿秒軟 X 射線和阿秒光脈沖來研究二氧化硅（SiO2）中 Si 的 L2,3 邊緣處的核-激子的動力學。這種阿秒 X 射線近邊吸收譜（AXANES）技術(shù)可以直接探測激子的準粒子特征，跟蹤其亞飛秒弛豫，測量激子極化率和觀測暗核-激子態(tài)。能夠?qū)腆w中核-激子進行直接測量和控制，這為 X 射線激子學基礎(chǔ)打下了基礎(chǔ)。（Science DOI: 10.1126/science.aan4737）

       2.生物制造可調(diào)控性質(zhì)的纖維素纖維
       （Biological fabrication of cellulose fibers with tailored properties）        對于可穿戴智能紡織品來說，棉是很有前景的基礎(chǔ)成分。當前依賴于纖維涂層的方法在穿戴期間會發(fā)生功能損失。Natalio 等人提出了一種方法，能夠允許外源分子以生物摻入的形式加入棉纖維，從而調(diào)整材料的功能。將陸地棉（Gossypium hirsutum）的體外模型培養(yǎng)物與 6-羧基熒光素-葡萄糖和鏑-1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷-1,4,7,10-四乙酸-葡萄糖一起培養(yǎng)，其中的葡萄糖部分作為能夠從管狀聯(lián)結(jié)傳播到胚珠表皮最外細胞層的載體，適合摻入纖維素纖維中。這樣就能夠產(chǎn)生具有非自然性質(zhì)的纖維，例如具有熒光或磁性。將生物系統(tǒng)與適當?shù)姆肿釉O(shè)計相結(jié)合，這提供了發(fā)展功能性復合材料并實現(xiàn)物料種植概念的多種可能性。（Science DOI: 10.1126/science.aaf7447）

       3. 靜電驅(qū)動的高效電熱冷卻
       （Highly efficient electrocaloric cooling with electrostatic actuation）        固態(tài)制冷相比傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)具有潛在的優(yōu)勢，但很少有設(shè)備可以提供具有高制冷系數(shù)（COP）的高冷卻功率。Ma 等人利用柔性電熱（EC）聚合物膜和靜電致動機制，開發(fā)了一種具有高固有熱力學效率的冷卻裝置?？赡骒o電力降低了寄生功率消耗，并使得能夠通過與熱源或散熱器的良好熱接觸來進行有效的熱傳遞。EC 器件產(chǎn)生的功率為 2.8W/g，COP 為 13。新的冷卻裝置比現(xiàn)有的表面貼裝固態(tài)冷卻技術(shù)更加高效和緊湊，為各種實際應(yīng)用中使用該技術(shù)開辟了途徑。（Science DOI: 10.1126/science.aan5980）

       4. 可填充微粒和其它復雜 3D 微結(jié)構(gòu)的制備
       （Fabrication of fillable microparticles and other complex 3D microstructures）        如今，通過微加工和添加劑制造產(chǎn)生的三維（3D）微結(jié)構(gòu)已經(jīng)證明了其在生物醫(yī)藥到微電子等許多領(lǐng)域中的價值。但是，用于創(chuàng)造這些器件的技術(shù)，在分辨率、材料兼容性以及決定可形成的微結(jié)構(gòu)類型的幾何約束方面各自具有它們自己的特征優(yōu)點和限制。McHugh 等人描述了一種稱為聚合物層組裝 StampEd（SEAL）的微加工方法，并造出了使用傳統(tǒng) 3D 印刷無法產(chǎn)生的可注射脈動藥物遞送微粒、pH 傳感器和 3D 微流體裝置。SEAL 允許以高分辨率生成具有復雜幾何形狀的微結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生包含固體或液體的完全封閉的內(nèi)腔，并有可能使用任何不含加工添加劑的熱塑性材料。（Science DOI: 10.1126/science.aan5830）

       5. 可電調(diào)諧的納米等離子液體鏡面
       （Electrotunable nanoplasmonic liquid mirror）        設(shè)計和開發(fā)用于從新型傳感器到超級透鏡等應(yīng)用所需的完全可調(diào)諧的超材料一直被強大的驅(qū)動力推動著。雖然已經(jīng)取得一定進展，但實時調(diào)諧以及調(diào)制光學性能仍然是一個挑戰(zhàn)。Montelongo 等人首次實現(xiàn)了基于兩個不混溶電解質(zhì)溶液界面處 16nm 等離激元納米粒子的電壓控制自組裝/拆解的可逆可電調(diào)諧液體鏡。他們展示了其光學性質(zhì)如反射率和吸收帶光譜位置，可以在 ±0.5V 內(nèi)原位變化。觀察結(jié)果與理論計算極為一致，與平均顆粒間距的變化相對應(yīng)。這種電化學完全可調(diào)諧的納米等離子體平臺可以從高度反射的“鏡子”切換到透射“窗口”并再次轉(zhuǎn)換回去。這項研究為未來的微/納米級電化學電池開辟了實現(xiàn)這種平臺的途徑，從而能夠創(chuàng)造可調(diào)諧等離子體激元超材料。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT4969）

       6.對自旋能斯特效應(yīng)的觀測        （Observation of the spin Nernst effect）
       對自旋霍爾效應(yīng)的觀測引發(fā)了對純自旋電流傳輸?shù)纳钊胙芯?。隨著自旋霍爾效應(yīng)，自旋塞貝克效應(yīng)和自旋珀耳帖效應(yīng)都已經(jīng)被觀測到，純自旋電流傳輸?shù)漠嬅婊就瓿闪?。唯一缺少的一部分是自旋能斯特?Ettingshausen）效應(yīng)，迄今為止僅以理論為依據(jù)對其進行了討論。Meyer 等人報導了對自旋能斯特效應(yīng)的觀測。他們通過應(yīng)用縱向溫度梯度，在 Pt 薄膜中生成了純橫向自旋電流。為了讀出數(shù)據(jù)，利用與磁化方向依賴的自旋轉(zhuǎn)移到相鄰的釔鐵石榴石層中，將 Pt 中的自旋能斯特電流轉(zhuǎn)換成縱向和橫向熱電壓的受控變化。該實驗表明，Pt 的自旋能斯特和自旋霍爾效應(yīng)的大小具有可比性，但符號上有所不同，正如第一性原理計算所證明的那樣。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT4964）

       7. NbFe2 中的三重量子臨界點
       （Quantum tricritical points in NbFe2）        當二階相變被抑制到零溫度時，會出現(xiàn)量子臨界點（QCP）。在金屬中，這種 QCP 的量子漲落可以產(chǎn)生新的含有非常規(guī)超導性的相。雖然對于反鐵磁 QCP 已經(jīng)有相當詳細的研究了，但相較而言想要達成鐵磁（FM）QCP 要更難的多。在幾乎所有的金屬中，通過改變一階轉(zhuǎn)換或通過中間的密度波（SDW）相來避免FM QCP。Friedemann 等人研究了第二種情況的典型，即 NbFe2，證明了相圖可以使用二階參數(shù)理論進行建模，其中將推定的 FM QCP 埋藏在 SDW 相中。他們確定了三重量子臨界點（QTCP）的存在，在該臨界點均勻和有限的波矢是敏感且發(fā)散的。該模型的普遍性表明，這種 QTCP 自然發(fā)生于 SDW 和 FM 序列之間的相互作用，并且通常存在于這種類型的埋藏 FM QCP 附近。這一研究結(jié)果使 NbFe2 成為展示 QTCP 的第一個例子，QTCP 已經(jīng)作為一系列窄帶金屬的關(guān)鍵概念被提出，包括卓越的重費米子化合物 YbRh2Si2。（Nature Physics DOI: 10.1038/NPHYS4242）

       8.基于等離子體增強型微機械光開關(guān)的零功率紅外數(shù)字化器件
       （Zero-power infrared digitizers based on plasmonically enhanced micromechanical photoswitches）        目前最先進的傳感器都是利用有源電子器件來檢測和識別光、聲音、振動和其它信號。但即使沒有檢測到相關(guān)數(shù)據(jù)，這些有源器件也會不間斷耗電，這就限制了它們的使用壽命，并使得部署和維護無人看管傳感器網(wǎng)絡(luò)的成本變得非常高昂。Qian 等人對此提出了能夠從根本上打破這一范式的設(shè)備概念，即傳感器保持休眠狀態(tài)，接近零功耗，直到被與感興趣的事件相關(guān)的特定物理跡象喚醒。他們還展示了紅外數(shù)字化傳感器，該傳感器由等離子體增強的微機械光開關(guān)（PMP）組成，它會選擇性地收集設(shè)計規(guī)定所關(guān)心的光譜帶中的入射電磁能，從而在不需要任何額外的電源的情況下，利用該電磁能在兩個電觸點之間機械地產(chǎn)生導電通道。當這種零功率數(shù)字化傳感器原型器件暴露于強度超功率閾值（約 500nW）的特定窄光譜帶（處于中紅外，帶寬約 900nm）紅外輻射中時，便能夠產(chǎn)生數(shù)字化輸出位（即，當暴露于紅外線時，會產(chǎn)生巨大且急劇的關(guān)-開狀態(tài)轉(zhuǎn)換，具有大于 1012 的開關(guān)電導率和大于 9 dec nW-1 的亞閾斜率）。而這對于其它任何現(xiàn)有的光開關(guān)技術(shù)來說都是無法實現(xiàn)的。（Nature Nanotechnology DOI: 10.1038/NNANO.2017.147）