顶刊封面: 一月材料领域优秀成果十大精选

大黑天 6年前 (2018-02-13) 7175浏览

1、Science封面：电场调控纳米机器手自组装

慕尼黑工业大学Friedrich C. Simmel（通讯作者）等人制备了一个具有25 nm长机器手的55 nm × 55 nm的DNA基分子平台，具有的机器手可以延伸至400 nm，并且可以通过施加外电场调控。在毫秒内就可以实现对机器手在平台任意位置的精准和计算机调控。通过电场调控，机器手可以用于分子或纳米颗粒的传输。

文献链接：A self-assembled nanoscale robotic arm controlled by electric fields（Science，2018，DOI: 10.1126/science.aao4284）

2、Nature Materials封面：过渡金属二硫化物中的狄拉克锥及拓扑表面态

东京大学M. S. Bahramy和圣安德鲁斯大学 P. D. C. King（共同通讯作者）等人通过DFT理论计算和自旋、角分辨光电效应，发现在过渡金属二硫化物（TMDs）中普遍存在Ⅰ型和Ⅱ型三维块体狄拉克费米子的共存以及拓扑表面态和表面谐振的转变。并已证实这存在于六种TMDs中，为进一步调整，并探索他们的拓扑物理结构开辟了道路。

文献链接：Ubiquitous formation of bulk Dirac cones and topological surface states from a single orbital manifold in transition-metal dichalcogenides（Nat. Mater.，2017，DOI: 10.1038/nmat5031）

3、Nature Nanotechnology封面：细菌对Ag纳米颗粒抗药性产生原因及解决方法

帕拉茨基大学 Libor Kvítek和 Radek Zbořil（共同通讯作者）等人研究了不同菌种对Ag纳米颗粒抗药性的产生原因，发现抗药性源于细菌鞭毛分泌的鞭毛蛋白所起的粘结作用，从而导致纳米颗粒的聚集。这种抗药性没有涉及任何的基因改变，仅仅是表型的改变，改变了纳米颗粒的胶体稳定性因而降低了它们的抗菌活性。而减少这种抗药性可以通过添加石榴皮提取物来抑制鞭毛蛋白的分泌。

文献链接：Bacterial resistance to silver nanoparticles and how to overcome it（Nature Nanotechnology，2017，DOI：10.1038/s41565-017-0013-y）

4、Nature Chemistry封面：光谱法研究TiO₂键合的分子催化剂的连续氧化过程

加州大学尔湾分校Shane Ardo（通讯作者）等人利用光谱学手段研究了分子Ru（Ⅱ）吡啶燃料经过低强度可见光激发后，二重氧化态TiO₂键合的分子催化剂的产生。电子从激发态的燃料相TiO₂转移，产生Ru（ⅠⅡ）态，随之与邻近的Ru（Ⅱ）燃料进行多次自电子交换反应，最终在电荷重组前氧化远处锚定的催化剂。

文献链接：Direct observation of sequential oxidations of a titania-bound molecular proxy catalyst generated through illumination of molecular sensitizers（Nature Chemistry，2017，Doi:10.1038/nchem.2892）

5、Nature Energy封面：用于安全电池的有机电解质

日本东京大学Atsuo Yamada（通讯作者）团队报道了一种浓缩盐电解质设计，通过在阳极上自发形成坚固的无机钝化膜来解决上述的困境。实验证明使用盐和普通阻燃溶剂（磷酸三甲酯）的浓缩电解质，不含任何添加剂或软粘合剂，使硬碳和石墨阳极的稳定充放电循环超过1000次循环（超过一年），这种性能与常规可燃碳酸盐电解质的性能相当或更为优越。浓缩电解液的非常规钝化特性与其灭火性能相结合，有助于开发安全，持久的电池，从而开发出更高能量密度的电池。

文献链接：Fire-extinguishing organic electrolytes for safe batteries（Nat. Energy，2017，DOI:10.1038/s41560-017-0033-8）

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6、Nature Catalysis封面：过渡金属MN₄C₄型单原子电催化剂的普适性合成方法

美国加州大学洛杉矶分校段镶锋、黄昱以及沙特阿拉伯沙特国王大学Imran Shakir（共同通讯作者）等人报道了一种合成具有明确结构的过渡金属（Fe、Ni、Co）MN₄C₄型单原子电催化剂的普适性方法，并系统研究了MN₄C₄型单原子电催化剂的构效关系。并结合DFT计算，经过电化学测试证实不同过渡金属单原子催化剂的ORR催化活性趋势为Ni>Co>Fe。

文献链接：General synthesis and definitive structural identification of MN4C4 single-atom catalysts with tunable electrocatalytic activities（Nature Catalysis，2018，Doi:10.1038/s41929-017-0008-y）

7、Chem封面：新型高吸水高稳定性的MOF合成

阿卜杜拉国王滚球体育大学Mohamed Eddaoudi（通讯作者）等人成功合成了集化学和水解稳定性于一身的铬基MOF，命名为Cr-soc-MOF-1。除了具有必需的热和化学稳定性外，Cr-soc-MOF-1还具有很高的吸附性，具有高孔隙率（表面积为4549 m²/g）,可以吸收其自重两倍的水量（200 wt%），吸收-解吸循环可超过100次。这种MOF结构在湿度调控、去湿及脱盐等领域有着潜在的应用。

文献链接：Reticular Chemistry in Action: A Hydrolytically Stable MOF Capturing Twice Its Weight in Adsorbed Water（Chem，2017，DOI: https://doi.org/10.1016/j.chempr.2017.11.005）

8、JACS封面：BN掺杂纳米石墨烯的硼化方法

日本关西学院大学Takuji Hatakeyama（通讯作者）等人通过选择合适的硼源和布朗斯特碱，发现一次实现三芳胺的多重硼化反应的方法。在硼化反应的辅助下，一系列BN掺杂的纳米石墨烯从传统的原材料经由两步反应转变得到。

文献链接：One-Shot Multiple Borylation toward BN-Doped Nanographenes（JACS，2018，DOI: 10.1021/jacs.7b10578）

9、Angew. Chem. Int. Ed. 封面：金属电池中构建原位有机/无机杂化SEI膜

康奈尔大学Lynden A. Archer（通讯作者）等人报道了利用SiCl4交联化学法在金属负极上原位合成稳定SEI膜。这种混合态的SEI膜由Si连接的OOCOR分子组成，可以装载LiCl盐，表现出很高的电荷传输动力学特性，同时，相较自发形成类似物来说，交换电流密度要高5倍。经过电化学分析及光学表征，在对称Li/Li和Na/Na电池中，Li和Na的沉积情况表面杂化SEI膜在高电流密度下（3-5 mA cm^-2）表现出很好形貌控制。

文献链接：Building Organic/Inorganic Hybrid Interphases for Fast Interfacial Transport in Rechargeable Metal Batteries（Angew. Chem. Int. Ed.，2017，DOI: 10.1002/anie.201711598）

10、Angew. Chem. Int. Ed. 封面：钠金属负极中电解液分解及气体析出机制