1. 哈佛大學Nature Phys.：耦合石墨烯雙層中的層間分數量子霍爾效應
當強磁場施加到二維電子體系時，電子之間的相互作用可以引起分數量子霍爾（FQH）效應。使兩個二維導體彼此靠近，由于相同和相對層中的電子之間的相互作用，可以出現一組新的相關狀態。哈佛大學Philip Kim課題組報道了由兩個平行的石墨烯層組成的器件中的層間相關FQH狀態，這兩個平行的石墨烯層由薄絕緣體隔開。一層中的電流在兩層中產生不同的量化霍爾信號。使用復合費米子（CF）理論解釋該結果，其具有不同的層內和層間Chern-Simons測量場耦合（Chern–Simons gauge-field couplings）。觀察到FQH狀態對應于兩個層中填充的CF Landau水平（LL）的整數值，以及“半量化”狀態，其中完整的CF LL耦合到連續變化的部分填充的CF LL。還在兩個耦合的半填充CF LL之間找到量子化狀態，并將其歸因于夾層CF激子凝聚物。
Interlayer fractional quantum Hall effect in a coupled graphene double layer，Nature Physics (2019)
https://www.nature.com/articles/s41567-019-0546-0
2. 哥倫比亞大學Nature Phys.：雙層石墨烯中復合費米子的配對狀態
垂直堆疊的石墨烯雙層的異質結構由薄的隧道勢壘隔開，提供高度可調的體系以探索強相互作用的電子態。這是因為可以通過改變阻擋層厚度來靈敏地調節層間庫侖相互作用。最近對雙層石墨烯的研究表明，在量子霍爾效應區域中，強層間耦合可以在兩層上引起電子-空穴配對，從而形成層間激子的超流相。哥倫比亞大學C. R. Dean團隊報道了在類似條件下出現的一系列分數量子霍爾效應（FQHE）狀態。研究發現，可觀察到的FQHE狀態序列與理論上提出的雙組分復合費米子（CF）模型之間存在極好的一致性，其中CF準粒子結構由夾層和層內相互作用產生。最值得注意的是，在分數填充中觀察到另外一系列不可壓縮狀態，這些狀態不適合單組分或雙組分CF模型。將這些狀態解釋為CF之間的殘余配對相互作用，表示石墨烯雙層結構特有的新型相關基態，而傳統的CF模型沒有描述。
Pairing states of composite fermions in double-layer graphene，Nature Physics (2019)
https://www.nature.com/articles/s41567-019-0547-z
3. 余桂華Science Adv.：構建水合的聚合物網絡，以調節太陽能水凈化的水狀態
太陽能蒸餾水凈化是一種很有前途的生產淡水的技術。然而，在自然陽光下產水量很低。因此，非常需要開發能夠降低水蒸發的能量需求并加速太陽能水凈化的新材料。美國德克薩斯大學奧斯汀分校的余桂華團隊介紹了一種高度可水合的光吸收水凝膠（h-LAH），它由聚乙烯醇和殼聚糖作為可水合骨架，聚吡咯作為光吸收劑，可以用較少的能量（<50％的大量水）進行水蒸發。研究證明，提高h-LAH的水合性可以改變水狀態并部分激活水，從而促進水的蒸發。在標準太陽光下，h-LAH將太陽能蒸汽的產生提高到約3.6 kg m-2h-1的創紀錄的速度。基于h-LAH的太陽能還具有對復雜離子污染物的長期耐久性和防污功能。
Zhou, X., Zhao, F., Guo, Y., Rosenberger, B. & Yu, G. Architecting highly hydratable polymer networks to tune the water state for solar water purification. Sci. Adv. 5, eaaw5484.
Doi:10.1126/sciadv.aaw5484.
https://advances.sciencemag.org/content/5/6/eaaw5484
4. 馬普所Science Adv.：線性偶極子發射圓偏振光
控制光子的偏振態和傳播方向是許多納米光子器件的基本先決條件，也是未來芯片通信的前提，尤其中各個發射器的發射特性密切相關性。德國馬克斯·普朗克光科學研究所的Sergey Nechayev團隊通過線性偶極子研究了部分圓偏振光子的發射。潛在的影響與偶極子的角譜的近場部分有關，并且它發生在任何類型的線性偶極子發射器中，范圍從原子和量子點到分子和偶極子狀天線。研究人員通過在平面介電界面處的近場到遠場變換實驗觀察，并通過將圓偏振光耦合到交叉波導的各個路徑來數值證明這種現象的效用。
Neugebauer, M., Banzer, P. & Nechayev, S. Emission of circularly polarized light by a linear dipole. Sci. Adv. 5, eaav7588,
Doi:10.1126/sciadv.aav7588.
https://advances.sciencemag.org/content/5/6/eaav7588/tab-figures-data
5. 堪薩斯大學JACS：界面能量分布對ZnPc-MoS2界面光致電荷產生的影響
單層過渡金屬二硫族化物晶體（TMDC）可以與其他功能材料（例如有機分子）結合，形成具有可定制特性的各種異質結構。盡管許多工作表明超快電荷轉移（CT）可能發生在有機-TMDC界面，但是有助于將界面CT激子分離成自由載流子的條件仍不清楚。堪薩斯大學Wai-Lun Chan團隊采用時間分辨和穩態光電子能譜用于研究鋅酞菁（ZnPc）/單層（ML）MoS2和ZnPc/塊狀MoS2界面的潛在能量分布，電荷轉移和激子動力學。令人驚訝的是，盡管兩個界面都具有II型帶對準并且顯示出低于100的飛秒CT，但是在兩個界面處形成的CT激子顯示出截然不同的進化動力學。 ZnPc/ML-MoS2表現得像典型的供體-受體界面，其中CT激子解離成電子-空穴對。相反，在ZnPc/塊狀-MoS2處發生反向電子轉移，這導致在ZnPc中形成三重態激子。差異可以通過在ML-MoS2和塊狀-MoS2上沉積的ZnPc膜中發現的不同帶彎曲量來解釋。該研究表明，界面附近的潛在能量分布在電荷分離行為中起著重要作用。因此，僅考慮界面處的能級對準不足以預測是否可以從界面有效地產生自由電荷。
Kafle, T. R. et al. Effect of the Interfacial Energy Landscape on Photo-induced Charge Generation at the ZnPc-MoS2Interface. J. Am. Chem. Soc., 2019
Doi:10.1021/jacs.9b05893.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b05893
6. Yury Gogotsi最新AM：過渡金屬氮化物納米晶的二維陣列
低維過渡金屬氮化物（TMN）納米材料的合成正在迅速發展，由于它們的基本特性例如高導電性，催生了許多重要的應用。然而，通過傳統策略合成的TMN納米結構不能同時實現活性位點的最大導電性和可接近性，而這卻是等離激元、能量存儲、傳感等中許多應用的關鍵因素。
德雷塞爾大學Yury Gogotsi課題組報道了幾納米TMN納米晶體各種2D陣列的合成。研究者使用表面化學合成，在恒定的氨氣流下，在鹽模板表面上的一層薄的前體（包括氯化鉻、乙醇鈦和乙醇鈮）逐漸轉化為黑色的TMN（氮化鉻、氮化鈦和氮化鈮）。在氨化期間，前體被“蝕刻”并重結晶以形成具有幾納米尺寸的互連納米晶體，以2D陣列排列。幾納米TMN納米晶的獨特互連2D陣列不僅具有平面內的電子傳導性，而且還允許離子和電解質通過多孔納米片傳輸。將其用于鋰硫電池，在高面載硫（>5 mg cm-2）下，可以在0.2 C時實現>1000 mAh g-1的高初始容量，在1 C1000次循環中降解僅約13％。
Xu Xiao, Hao Wang, Weizhai Bao, Patrick Urbankowski, Long Yang, Yao Yang, Kathleen Maleski, Linfan Cui, Simon J. L. Billinge, Guoxiu Wang, Yury Gogotsi, Two‐Dimensional Arrays of Transition Metal Nitride Nanocrystals. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201902393
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201902393
7. AM：二維黑磷的各向異性熱邊界電阻-界面能量輸運的實驗和原子模型
界面熱邊界電阻（TBR）在現代電子設備的熱管理中起著關鍵作用。特別是，TBR可以主導散熱，并且隨著具有電子和熱應用的新型納米材料的不斷出現而變得越來越重要。加州大學Yongjie Hu課題組報道了關于金屬-黑磷（BP）界面上依賴于晶體取向的熱傳輸的研究，并觀察了源自內在結構的高度各向異性TBR。測量結果表明，跨平面界面的金屬-半導體TBR分別比扶手椅和Z字形方向界面的金屬-半導體TBR高241％和327％。研究者使用DFT衍生的全聲子色散關系和分子動力學模擬，進行原子從頭計算以分析各向異性和溫度依賴性TBR。測量和建模工作表明，這種高度各向異性的TBR可歸因于固有能帶結構和聲子光譜傳輸。此外，不同分支之間的聲子跳躍對于調節界面傳輸過程是重要的，但具有方向偏好。
Man Li, Joon Sang Kang, Huu Duy Nguyen, Huan Wu, Toshihiro Aoki, Yongjie Hu, Anisotropic Thermal Boundary Resistance across 2D Black Phosphorus: Experiment and Atomistic Modeling of Interfacial Energy Transport. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201901021
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201901021
8. AM綜述：用于收集人體能量的纖維基能量轉換設備
隨著輕便柔性智能電子產品的迅速發展，如何為這些電子產品提供能量也成為了一個熱門的研究課題。人體在日常活動中會產生大量的機械能和熱能，這些能量往往可以用來為大多數可穿戴電子產品供能。纖維基能量轉換設備(FBECD)可以有效地將人體能量轉換為電能，從而為可穿戴電子設備提供動力。華中科技大學周軍教授團隊綜述了基于壓電、摩擦電、靜電、熱電等技術的纖維基功能材料的制造以及設計不同類型FBECD器件的策略；概述了纖維基自供電系統和傳感器的研究現狀、優點及成本效益；最后對纖維基能量轉換設備這一領域所面臨的挑戰和未來機遇進行了討論。
Liang Huang, Jun Zhou. et al. Fiber-Based Energy Conversion Devices for Human-Body Energy Harvesting. Advanced Materials. 2019
DOI: 10.1002/adma.201902034
