1、Nature Reviews Materials綜述:柔性機(jī)械材料的研究

圖1 形狀變形超材料實(shí)物圖

       近日，來(lái)自西班牙馬德里卡洛斯三世大學(xué)的Johan Christensen(通訊作者)等人概述了新型柔性機(jī)械超材料，這種材料表現(xiàn)出非常奇特的功能，例如：隨著機(jī)械力的變化，材料形狀和圖案發(fā)生變化；運(yùn)動(dòng)和波的單向引導(dǎo)以及可重新編程的剛度或耗散等特性。作者討論了確定這些屬性的設(shè)計(jì)原理，著重研究了線性和基于機(jī)制的超材料。最后總結(jié)了先進(jìn)機(jī)械超材料在設(shè)計(jì)、創(chuàng)造和概念化等領(lǐng)域所面臨的挑戰(zhàn)。

       2、Nature Energy綜述: 高透過(guò)率太陽(yáng)能電池的分布式應(yīng)用研究

圖2 不同傳播程度的光伏系統(tǒng)

       太陽(yáng)能為我們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的能源需求提供可行的解決方案，近十年來(lái)，在屋頂和太陽(yáng)能發(fā)電廠所采用的常規(guī)光伏技術(shù)發(fā)展迅速，前景十分廣闊。近日，來(lái)自密西根州立大學(xué)的Richard R. Lunt(通訊作者)等人 概述了在不同程度可見(jiàn)光透明度下太陽(yáng)能電池的進(jìn)展。新型太陽(yáng)能電池可以選擇性地吸收紫外光和近紅外光，使得建筑環(huán)境的許多表面能夠轉(zhuǎn)變?yōu)樘?yáng)能收集陣列，而不會(huì)影響到其功能或美學(xué)。作者討論了透明光伏特性的必要因素，并概述了在建筑物、窗戶、電子設(shè)備顯示器和汽車上廣泛采用的要求。

       3、Advanced Materials綜述: 軟光子學(xué)和仿生光學(xué)的進(jìn)步與機(jī)遇

圖3 表面等離子體激元(SPP)和局部表面等離子體共振(LSPR)

       近日，來(lái)自麻省理工學(xué)院的Mathias Kolle和成均館大學(xué)的Seungwoo Lee(共同通訊作者) 等人概述了軟光子學(xué)和仿生光學(xué)領(lǐng)域的最新發(fā)展，強(qiáng)調(diào)了兩個(gè)領(lǐng)域之間的聯(lián)系，并討論了軟光子學(xué)和生物光子學(xué)的發(fā)展前景。作者介紹了受自然控制光的方法啟發(fā)而得出的光線操縱策略，這些方法通常依賴于軟復(fù)合物和流體在微米或納米尺度形態(tài)中的整合，其光學(xué)性能不同于現(xiàn)在組件。

       4、Nature Reviews Chemistry綜述：分子電催化劑智能設(shè)計(jì)的研究

圖4 不同強(qiáng)度酸中發(fā)生的電化學(xué)催化反應(yīng)

       近日，來(lái)自巴黎第七大學(xué)的Cyrille Costentin和Jean-Michel Savéant(共同通訊作者)等人概述了電催化的新型設(shè)計(jì)，通過(guò)構(gòu)建火山圖來(lái)檢測(cè)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與單一初級(jí)中間體的穩(wěn)定性之間的關(guān)系。作者主張通過(guò)催化塔菲爾圖來(lái)提高周轉(zhuǎn)頻率與超電勢(shì)的關(guān)系，從而為本征催化劑性能提供了更少的限制性和更可靠的評(píng)估。在該框架內(nèi)，優(yōu)化分子催化劑的方法涉及到改變配體取代基以調(diào)節(jié)催化劑的電子結(jié)構(gòu)。最后，作者介紹了對(duì)于智能設(shè)計(jì)的展望，它有賴于大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，需要研究人員不懈的工作。

       5、Chemical Society Reviews綜述：氧化石墨烯的合成研究

圖5 尺寸對(duì)GO分散體流變行為的影響

       石墨烯氧化物(GO)已經(jīng)成為復(fù)合材料中重要的添加劑和性能增強(qiáng)材料, 由于其二維特性和可調(diào)功能，GO可以逐層堆疊形成宏觀的自組裝膜。近日，新加坡國(guó)立大學(xué)的Kian Ping Loh和羅格斯大學(xué)的Manish Chhowalla(共同通訊作者)等人研究了制備氧化石墨烯的新方法，將膨脹后的石墨作為原料，制備橫向尺寸大于10μm的大尺寸氧化石墨烯(LGO)。與GO相比，LGO具有更低的缺陷密度，同時(shí)可以通過(guò)化學(xué)還原法轉(zhuǎn)化為石墨烯。此外，作者還討論了LGO薄膜作為性能增強(qiáng)劑的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，最后對(duì)GO的氧化還原作出了展望。

       6、Chemical Society Reviews綜述：微孔材料作為儲(chǔ)能裝置的應(yīng)用

圖6 樣品高壓?jiǎn)尉射線衍射圖

       近日，來(lái)自法國(guó)科學(xué)研究中心的Alain H. Fuchs(通訊作者)等人概述了幾種疏水微孔材料，如沸石、硅膠和二氧化硅等，由于其在幾個(gè)水侵入-擠出循環(huán)后仍然保持著不水解的穩(wěn)定性，有望作為新型的儲(chǔ)能材料。此外，作者通過(guò)理論研究和分子模擬討論了納米級(jí)純水的實(shí)驗(yàn)行為。研究結(jié)果表明，一級(jí)相變發(fā)生水的凝結(jié)，其條件是互連的孔結(jié)構(gòu)為3維結(jié)構(gòu)并且充分開(kāi)放；而在極端條件下，冷凝是通過(guò)從稀釋到稠密流體的連續(xù)超臨界交叉而發(fā)生的，水臨界點(diǎn)相對(duì)轉(zhuǎn)移到較低的溫度。

       7、Chemical Reviews綜述：硅基材料光化學(xué)和光物理學(xué)的研究

圖7 硅基材料(SBMs)框架

       硅基材料(SBM)是最先進(jìn)的化學(xué)和生物應(yīng)用框架系統(tǒng)之一，廣泛用于催化、光子學(xué)領(lǐng)域和藥物遞送。研究他們的感光行為需要先進(jìn)的激光光譜、顯微技術(shù)以及計(jì)算方法。得益于超高速工具的發(fā)展，科學(xué)家們可以深入研究它們的感光行為。近日，來(lái)自卡斯蒂利亞拉查曼大學(xué)的Abderrazzak Douhal(通訊作者)等人概述了對(duì)硅基材料光動(dòng)力學(xué)理論和超快實(shí)驗(yàn)研究，并將其與均相介質(zhì)中的結(jié)果進(jìn)行了比較。此外，作者還討論了硅基材料分子內(nèi)、分子間質(zhì)子和電子的能量轉(zhuǎn)移。最后通過(guò)在光催化、傳感器、光子學(xué)、光伏和藥物傳遞中的應(yīng)用舉例，表明了硅基材料在現(xiàn)代科技中具有光明的前景。

       8、Chemical Reviews綜述：環(huán)糊精與金屬離子、無(wú)機(jī)納米顆粒的相互作用研究

圖8 環(huán)糊精結(jié)構(gòu)示意圖

       環(huán)糊精(CD)具有疏水性內(nèi)腔和親水性表面，天然存在的大環(huán)系統(tǒng)可用來(lái)制造環(huán)境友好型的功能納米材料。近日，來(lái)自波蘭科學(xué)院的Janusz Lewiński(通訊作者)等人概述了各種未改性的CD-金屬絡(luò)合物和CD-無(wú)機(jī)納米粒子體系的合成材料及其應(yīng)用，并指出其未來(lái)的發(fā)展方向。CD的疏水空穴與金屬離子或各種無(wú)機(jī)納米顆粒的關(guān)聯(lián)可以在水環(huán)境下控制無(wú)機(jī)物的性質(zhì)。此外，作者還討論了CD對(duì)CD-金屬絡(luò)合物中金屬離子的配位靈活性，并總結(jié)了CD-金屬絡(luò)合物的合成和表征及其在催化和磁性材料中的應(yīng)用進(jìn)展。最后介紹了CD在材料科學(xué)和納米技術(shù)中的新興應(yīng)用。

       9、Chemical Reviews綜述：可持續(xù)聚合物的研究

圖9 塑料產(chǎn)業(yè)的不同工業(yè)生態(tài)模型圖

       以可持續(xù)替代品來(lái)取代當(dāng)前的石油基塑料是現(xiàn)代社會(huì)所面臨的艱巨挑戰(zhàn)，催化劑為促進(jìn)可持續(xù)聚合物的研發(fā)提供了有利的工具。近日，來(lái)自斯坦福大學(xué)的Robert M. Waymouth(通訊作者)等人概述了可持續(xù)聚合物的合成方式以及使用期限選擇的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。可持續(xù)聚合物定義為一種源自可再生原料并呈現(xiàn)閉環(huán)生命周期的材料，脂肪族聚酯和聚碳酸酯由于其可再生性和優(yōu)異的生物降解性可作為這類材料。另外，作者還介紹了“創(chuàng)新杠桿點(diǎn)”，用來(lái)描述新的科學(xué)和催化技術(shù)可能降低在系統(tǒng)級(jí)分析中實(shí)現(xiàn)閉環(huán)生命周期的技術(shù)障礙。