研究领域的祖师爷——这些研究领域引用最高的文章，你读过吗？

材料研究一直是基础科学研究中一个重要的分支，经过多年的发展，材料研究的门类也越来越广泛。这些分类包括金属材料、光电材料、纳米材料、二位材料、半导体材料等等。这篇文章以web of science为依据，人工选取了各个领域中引用最高的文章。他们是各个研究领域中的经典论文，甚至是开山之作，看看各位有没有读过呢？

二维材料

二维材料领域引用的最高的文章是关于石墨烯的，这篇文章以题为“Electric field effect in atomically thin carbon films”于2004年发表在Science上。文章作者是获得2010年诺贝尔奖的英国曼彻斯特大学的A.K.Geim和K.S.Novoselov教授。目前为止，这篇文章的引用量已经高达36,571 次。

在这篇文章中，作者表征了单晶石墨膜的一些基本物理性质。单晶石墨烯仅有几个原子厚但在环境条件下十分稳定，并且具有非常高的质量。这些石墨烯薄膜在价带和电导带之间有微小的重叠，并且它们表现出强烈的双极电场效应，使得电子和空穴的浓度高达10¹³每平方厘米，通过施加栅极电压可以诱导10,000平方厘米的室温迁移率。

文章链接：https://science.sciencemag.org/content/sci/306/5696/666.full.pdf

计算

计算领域引用最高的文章是关于金属和半导体的ab-initio计算，这篇文章以题为“Efficiency of ab-initio total energy calculations for metals and semiconductors using a plane-wave basis set”于1996年发表在Computational Materials Science上。值得注意的是，这篇文章的作者是维也纳工业大学的Georg Kresse。他本人是DFT软件VASP的作者，而这篇文章也是使用VASP必须引用的文章。这篇文章的引用量已经高达28164次。

在这篇文章中，作者使用赝势和平面波基组进行ab-initio量子力学计算算法的详细描述和比较。作者在文章中讨论了：（a）线性四面体方法和有限温度密度泛函理论框架内的部分占用，（b）Kohn-Sham哈密顿量对角化的迭代方法和基于有效迭代方法的讨论Pulay剩余最小化的想法，即使对于相对较大的系统也接近于N_atoms²的缩放，（c）高效的类Broyden和Pulay混合方法，包括针对平面优化的新的特殊“预处理”-波基组，（d）共轭梯度法，用于同时最小化所有自由度的电子自由能。作者在VAMP（Vienna ab-initio分子动力学软件包）的软件包中实现了这些算法。该程序和技术已成功用于大量不同的系统（液态和非晶半导体，液态简单和过渡金属，金属和半导体表面，简单金属中的声子，过渡金属和半导体），结果证明是非常可靠。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0927025696000080?via%3Dihub

金属材料

金属材料领域引用量最高的文章发表于1972年，这篇文章以题为“Optical Constants of the Noble Metals”发表在Physical Review B上，引用次数为12438次。

在这篇文章中，作者通过在室温下在真空蒸发的薄膜上的反射和透射测量，在0.5-6.5eV的光谱范围内获得贵金属（铜，银和金）的光学常数n和k。膜厚范围为185-500Å。反转三次光学测量以获得膜厚度d、n和k。d的估计误差为±2Å，并且在大多数光谱范围内，n，k小于0.02。膜厚度范围250-500 Å的结果与厚度无关，并且在真空退火或在空气中老化后没有变化。由近红外结果得到的自由电子光学有效质量和弛豫时间与先前的值一致。通过减去自由电子贡献来获得对介电常数的虚部的带间贡献。一些理论计算与铜和金的结果进行了比较，基本一致。

文章链接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.6.4370

能源材料

能源材料领域引用最高的文章是关于太阳能电池的，这篇文章以题为“A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sentitized colloidal TiO2 films”于1991年发表在Nature上。这篇文章的作者是染料敏化太阳电池之父Michael Grätzel和Brian O' Regan。这篇文章的引用量已经高达21470次。

在这篇文章中，作者描述了一种光伏电池，通过低成本工艺从低纯度到中纯度的材料制成，具有商业上现实的能量转换效率。该装置基于10微米厚的光学透明的二氧化钛颗粒薄膜，其尺寸为几纳米，涂有单层电荷转移染料，使薄膜对光捕获敏感。由于半导体薄膜的高表面积和染料的理想光谱特性，该装置可以收集高比例的入射太阳能通量（46％），并显示出将入射光子转换为电流的极高效率（超过80％）。模拟太阳光的总光电能量转换率为7.1-7.9％，日光下的总光电能量转换率为12％。这种光伏电池具有较大电流密度（大于12 mA/cm2）和出色的稳定性（在不分解的情况下至少维持500万次转换）以及低成本使得实际应用成为可能。

文章链接：https://www.nature.com/articles/353737a0.pdf

发光材料

发光材料领域引用最高的文章是关于有机电致发光二极管，这篇文章以题为“Organic electroluminescent diodes”于1987年发表在Applied Physics Letters上。这篇文章的作者是“OLED之父”邓青云和S. A. VanSlyke。这篇文章的引用量已经高达12058次。

在这篇文章中，作者使用有机材料作为发光元件构造新型电致发光器件。二极管具有通过气相沉积制备的有机薄膜的双层结构。从铟-锡-氧化物阳极和合金化的Mg：Ag阴极提供有效的空穴和电子注入。电子-空穴复合和绿色电致发光发射被限制在有机界面区域附近。在低于10 V的驱动电压下，可实现高外部量子效率（1％光子/电子），发光效率（1.5 lm/W）和亮度（> 1000 cd/m2）。

文献链接：https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.98799%40apl.2019.APLCLASS2019.issue-1

光催化

东京大学的Akira Fujishima教授于1972年在Nature上发表了二氧化钛（TiO2）单晶表面在紫外光照射下水的光分解现象，这一被称为Honda-Fujishima效应的开创性科研成果及其随后的一系列重要成果使得Akira Fujishima被公认为"光催化之父"。这篇题为“Electrochemical Photolysis of Water at a Semiconductor Electrode”的文章至今累计被引19144次，是光催化领域引用最高的文章。

在这篇文章中，作者向全世界介绍了光催化，同时也拉开了光催化研究的序幕。光触媒在光的照射下，产生类似光合作用的光催化反应，产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水和二氧化碳，因而具有极强的抗菌、脱臭、防污、净水、大气净化等功能。光催化反应产生的氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，进而将细胞核氧化而使其致死；除臭作用是对氨气、乙醛、一氧化碳、苯乙烯、丙烯、乙烯、及甲硫醇、硫化氢、苯酚、尼古丁等具有强氧化作用，使其转化为无毒无味的其它物质，有效去除臭味；防污作用主要是对于家庭或公共场所的顽垢、油污及附着粉尘等均可有效分解。

文献链接：https://www.nature.com/articles/238037a0.pdf

纳米材料

1992年美国Mobil公司的Kresge和Beck等首次以表面活性剂为模板，报道合成了有序介孔氧化硅材料MCM-41，这是分子筛与多孔物质发展史上的一次飞跃。这篇文章以题为“Ordered mesoporous molecular sieves synthesized by a liquid-crystal template mechanism”发表在Nature上。目前为止，这篇文章的引用为14364次，成为纳米材料研究领域引用最高的文章。

由于较大的内表面积，微孔和中孔无机固体被认为作为催化剂和吸附介质具有很大的实用性。典型的微孔材料是结晶骨架固体，例如沸石，但到目前为止发现的最大孔尺寸是10-12Å，中孔固体的实例包括二氧化硅和改性的层状材料，但它们总是无定形或次晶，具有不规则间隔并且尺寸分布广泛的孔。孔隙尺寸可以通过层状硅酸盐与表面活性剂物质的嵌入来控制，但最终产品部分地保留了前体材料的层状性质。在这个工作中，作者报道了在表面活性剂存在下煅烧硅铝酸盐凝胶合成的中孔固体。该材料具有规则的均匀通道阵列，通过选择表面活性剂，辅助化学品和反应条件，可以调整其尺寸。这些材料的形成通过液晶“模板”机制进行，其中硅酸盐材料在有序的表面活性剂胶束之间形成无机壁。

文献链接：https://www.nature.com/articles/359710a0.pdf

表界面

1938年，美国乔治华盛顿大学的Stephen Brunauer、P. H. Emmett和Edward Teller在JACS上发表了题为“Adsorption of gases in multimolecular layers”的文章，奠定了大名鼎鼎的BET理论的基础。目前为止，这篇文章的被引频次高达18055，成为了表界面研究中引用最高的文章。

BET理论计算是建立在Brunauer, Emmett和 Teller三人从经典统计理论推导出的多分子层吸附公式基础上，得到单层吸附量 Vm，然后计算出比表面积。

V—平衡压力为P时，吸附气体的总体积。

Vm—催化剂表面覆盖第一层满时所需气体的体积。

P—被吸附气体在吸附温度下平衡时的压力。

P0—饱和蒸汽压力。

C—与被吸附有关的常数。

BET方程在多层吸附理论的基础上建立了单层饱和吸附量Vm与多层吸附量V之间的关系，与许多物质的实际吸附过程更相似，测试可靠性高。

文献链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja01269a023

有机合成

Suzuki反应是一个十分经典的有机偶联反应。在零价钯配合物催化下，芳基或烯基硼酸或硼酸酯与氯、溴、碘代芳烃或烯烃发生交叉偶联。该反应由铃木章在1979年首先报道，在有机合成中的用途很广，具有较强的底物适应性及官能团容忍性，常用于合成多烯烃、苯乙烯和联苯的衍生物，从而应用于众多天然产物、有机材料的合成中。

日本北海道大学的Akira Suzuki和Norio Miyaura一起于1995年以题为“Palladium-catalyzed cross-coupling reactions of organoboron compounds”在Chemical Reviews上发表综述。在这篇综述中，作者对不同类型的Suzuki反应进行了总结。这篇综述也成了有机合成领域的一篇经典文章，目前这篇文章的引用高达9965次。

文献链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cr00039a007

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