1. 室溫下合成原子級厚度金屬氧化物的液態(tài)金屬反應(yīng)環(huán)境

       （A liquid metal reaction environment for the room-temperature synthesis of atomically thin metal oxides）

       二維（2D）氧化物在電子以及其它技術(shù)中都具有廣泛的應(yīng)用。但是，很多氧化物利用常規(guī)方法都不容易合成為 2D 材料。Zavabeti 等人使用無毒的鎵基共晶合金作為反應(yīng)溶劑，并將合金化所需的金屬加入到熔體中。在考慮熱力學(xué)的基礎(chǔ)上，預(yù)測了自限界面氧化物的組成。Zavabeti 等人在底物上和懸浮液中將表面氧化物作為 2D 層分離。這使得能夠生產(chǎn)出非常薄的亞微米級的 HfO2，Al2O3 和 Gd2O3?；谝簯B(tài)金屬的反應(yīng)方法可以用于產(chǎn)生先前存在的方法無法合成的 2D 材料。（Science DOI: 10.1126/science.aao4249）

       2. 利用電場對軟多孔金屬有機骨架除顫

       （Defibrillation of soft porous metal-organic frameworks with electric fields）

       通過施加外部電場（E場），氣體輸送通過金屬-有機骨架膜（MOF）會發(fā)生原位轉(zhuǎn)換。通過電場極化實現(xiàn)氣體滲透轉(zhuǎn)換，可以通過沸石咪唑酯骨架材料 ZIF-8 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為具有更多剛性晶格的多晶型物來解釋。在每毫米 500 伏的直流電場極化下的滲透測量顯示，ZIF-8 受控可逆地轉(zhuǎn)換為極性多晶型物，這通過 X 射線衍射和從頭算進行了證實。晶格的硬化導(dǎo)致通過膜的氣體輸送減少并且提高了分子篩的性能。介電譜、極化和氘核磁共振研究揭示了 ZIF-8 的低頻共振，Knebel 等人將其歸因于晶格柔性和接頭運動。在電場極化時，觀察到了不同晶格運動的除顫。（Science DOI: 10.1126/science.aal2456）

       3. 由化學(xué)燃料脈沖驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)和線性分子馬達

       （Rotary and linear molecular motors driven by pulses of a chemical fuel）

       許多生物分子馬達催化化學(xué)燃料（如三磷酸腺苷）的水解，并使用釋放的能量通過信息棘輪機制引導(dǎo)運動。Erbas-Cakmak 等人描述了化學(xué)驅(qū)動的人造的旋轉(zhuǎn)和線性分子馬達，兩者通過根本上不同類型的機制運行。[2]-和[3]索烴旋轉(zhuǎn)分子馬達的定向旋轉(zhuǎn)，和線性分子泵轉(zhuǎn)移基質(zhì)脫離平衡，都是由酸堿振蕩引起。這些變化同時改變了軌道上的結(jié)合位點親和力和障礙的穩(wěn)定性，形成了一個能量棘輪。線性和旋轉(zhuǎn)分子馬達由等分的化學(xué)燃料三氯乙酸驅(qū)動。一個[2]索烴旋轉(zhuǎn)馬達，單個燃料脈沖可以使高達 87％ 的冠狀醚產(chǎn)生 360°的單向旋轉(zhuǎn)。（Science  DOI: 10.1126/science.aao1377） 

       4.  MOF衍生的Co納米顆粒催化胺類合成

       （MOF-derived cobalt nanoparticles catalyze a general synthesis of amines）

       堿金屬催化劑的發(fā)展對于藥學(xué)相關(guān)化合物的合成仍然是一個重要的化學(xué)研究目標(biāo)。Jagadeesh等人報導(dǎo)了石墨殼層包裹的Co納米顆粒是非常有效地還原胺基化催化劑。它們方便和實用的制備需要在碳上實現(xiàn)鈷胺二羧酸金屬有機框架（MOF）的模板組裝和接下來惰性氣氛中的熱解。產(chǎn)生的穩(wěn)定和可重復(fù)使用的催化劑對于合成初級、二級、三級和N-甲胺類（140余種樣品）都有效。反應(yīng)很容易將可獲取的羰基化合物與氨、胺類或硝基化合物和分子氫在工業(yè)化條件下進行耦合。這為合成很多胺類、氨基酸衍生物和更復(fù)雜藥物提供了一個高性價比的方法。（Science DOI：10.1126/science.aan6245）

       5. 一種用于質(zhì)子傳導(dǎo)的具有高密度磺酸位點的柔性金屬-有機骨架

       （A flexible metal–organic framework with a high density of sulfonic acid sites for proton conduction）

       設(shè)計具有高質(zhì)子傳導(dǎo)性的穩(wěn)定電解質(zhì)材料，使其在質(zhì)子交換膜燃料電池中使用至今仍然是一個很大的挑戰(zhàn)。大多數(shù)材料在高相對濕度（RH）下都具有良好的導(dǎo)電性，但在低相對濕度下電導(dǎo)率會顯著降低。Yang 等人報導(dǎo)了化學(xué)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)靈活的金屬有機骨架（MOF）BUT-8（Cr）A，是具有一維通道的三維骨架結(jié)構(gòu)，并且其中有高密度磺酸（-SO3H）位點排列在通道表面用于質(zhì)子傳導(dǎo)。他們提出結(jié)合其靈活性質(zhì)與其 -SO3H 位點，可以允許 BUT-8（Cr）A 在不同潮濕環(huán)境下自適應(yīng)其框架，從而確保水分子介導(dǎo)的平滑質(zhì)子傳導(dǎo)的途徑。相對于其他 MOF，BUT-8（Cr）A 在 100％RH 和 80℃ 下不僅具有 1.27×10-1S?cm-1 的高質(zhì)子傳導(dǎo)率，而且在很寬的 RH 和溫度范圍內(nèi)都能夠保持一定的高質(zhì)子傳導(dǎo)性。（Nature Energy DOI:https://doi.org/10.1038/s41560-017-0018-7）

       6.單一聚合物生長動力學(xué)

       （Single polymer growth dynamics）

       在鏈增長聚合中，鏈長度不斷增長，能達到數(shù)千個亞基。然而，鏈增長的實時動力學(xué)卻仍然未知。使用磁力鑷子，我們可以在單聚合物水平上對實時聚合物生長實現(xiàn)可視化。針對開環(huán)易位聚合，Liu 等人發(fā)現(xiàn)在拉力下生長的聚合物的延伸不會持續(xù)增加，而是顯示出等待和跳躍的步伐。這些步伐可歸因于來自新引入單體的構(gòu)象糾纏的形成和解開，其主要特征可以用分子動力學(xué)模擬來概述。這些纏結(jié)的結(jié)構(gòu)似乎在確定聚合速率和各聚合物之間的分散性方面起關(guān)鍵作用。（Science  DOI: 10.1126/science.aan6837）  

       7. 氧化酶催化通過耗氧生成高價碘中間體

       （Oxidase catalysis via aerobically generated hypervalent iodine intermediates ）

       可持續(xù)氧化化學(xué)的發(fā)展，需要有能將 O2 作為終端氧化劑的方法。氧化酶催化，其中 O2 用作化學(xué)氧化劑，則不需要將氧引入反應(yīng)產(chǎn)物中，這將允許不同的底物官能化化學(xué)與 O2 還原相結(jié)合。O2 的直接利用受到內(nèi)在挑戰(zhàn)的影響，包括 O2 的三重態(tài)基態(tài)以及四電子 O2 還原和雙電子底物氧化的不同電子庫存。Maity 等人由 O2 制成了高價碘試劑（一種廣泛有用的一類選擇性雙電子氧化劑）。該過程通過阻止醛自氧化的反應(yīng)中間體來有氧產(chǎn)生用于廣泛的底物氧化反應(yīng)的多價碘試劑。使用芳基碘化物作為需氧氧化介質(zhì)可以構(gòu)筑氧化酶催化平臺直接將底物氧化物偶聯(lián)到氧氣還原。Maity 等人預(yù)計有氧生成的高價碘試劑將擴大化學(xué)合成中有氧氧化化學(xué)的范圍。（Nature Chemistry  DOI: 10.1038/NCHEM.2873） 

       8.利用帶電半導(dǎo)體量子點實現(xiàn)零閾值光增益

       （Towards zero-threshold optical gain using charged semiconductor quantum dots）

       膠體半導(dǎo)體量子點是用于實現(xiàn)溶液加工激光器的很有吸引力的材料。然而，作為光學(xué)增益介質(zhì)的應(yīng)用，卻由于帶邊緣狀態(tài)的非一致性簡并而變得很復(fù)雜。因為需要多激子才能實現(xiàn)激光發(fā)射狀態(tài)。這增加了激光閾值，并導(dǎo)致了由非輻射俄歇復(fù)合限制的非常短的光學(xué)增益壽命。Wu 等人研究表明通過使用非中性而是帶負電荷的量子點，可以至少部分得到解決這些問題。通過將光摻雜應(yīng)用于受阻俄歇效應(yīng)特殊設(shè)計的量子點，Wu 等人證明了由于預(yù)先存在的載流子抑制基態(tài)吸收而使得光增益閾值顯著降低了。此外，通過平均每個量子點注入大約一個電子，實現(xiàn)了放大自發(fā)輻射的閾值降低二倍以上，使其達到亞-單激子的水平。這些測量表明了用兩個電子完全阻擋帶邊緣狀態(tài)，實現(xiàn)“零閾值”增益的可行性。（Nature Nanotechnology  DOI: 10.1038/NNANO.2017.1