1. Science：形狀記憶納米復合纖維用于無束縛的高能微型發動機
經典的旋轉發動機功能強大，應用廣泛，但存在設計復雜，難以小型化的問題。長期以來，制造具有大沖程、高速、高能量、簡單、堅固的微型發動機一直是一個具有挑戰性的課題。法國波爾多大學Jinkai Yuan、Philippe Poulin等人最新的研究結果表明，形狀記憶納米復合纖維在發生扭轉時進行轉換存儲能量，從而提供快速、高能量的旋轉。扭曲形狀記憶納米復合纖維結合了高扭矩和大角度旋轉，提供的重量工作能力是自然骨骼肌的60倍。觸發光纖旋轉的溫度是可以調節的，與傳統發動機相比，這種溫度記憶效應提供了一個突出的優勢，它使得操作溫度可調以及存儲能量可以逐步釋放。
Jinkai Yuan,*, Wilfrid Neri, Cécile Zakri, Pascal Merzeau, Karl Kratz, Andreas Lendlein, Philippe Poulin. Shape memory nanocomposite fibers for untethered high-energy microengines. Science. 2019
DOI: 10.1126/science.aaw3722
https://science.sciencemag.org/content/365/6449/155
2. Nature Rev. Mater.：六方氮化硼光子學
七十多年來，六方氮化硼（hBN）已被用作惰性，熱穩定的工程陶瓷;自2010年以來，它還被用作納米電子和光電器件中石墨烯的最佳基板。最近的研究表明，hBN具有獨特的光學特性組合，可實現新的（納米）光子功能。此外，hBN存在可以設計用于獲得室溫，單光子發射的缺陷;表現出強烈的二階非線性，對實際器件有廣泛的影響;是一種寬帶隙半導體，非常適合深紫外發射器和探測器。受這些有希望的屬性的啟發，對hBN特性的研究以及大面積體積和薄膜生長技術的發展已經大大擴展。近日，范德堡大學Joshua D. Caldwell研究團隊綜述了當前的研究的進展，探討了將hBN用于未來光子學功能和潛在應用的基礎，并討論了一些應用障礙。
Caldwell, J. D. et al. Photonics with hexagonal boron nitride. Nature Reviews Materials 2019.
DOI:10.1038/s41578-019-0124-1
https://www.nature.com/articles/s41578-019-0124-1
3. Nature Photon.：結晶Kerr微諧振器中的八度跨越可調參量振蕩
參數非線性光學過程允許產生新的相干電磁輻射波長。它們產生波長可調的輻射的能力特別有吸引力，應用范圍從光譜學到量子信息處理。遺憾的是，現有的可調參數源因缺陷而受損，這妨礙了他們的廣泛應用。近日，奧克蘭大學Stuart G. Murdoch團隊展示了由氟化鎂制成的超高Q晶體微諧振器可以克服這些限制，使緊湊和節能的器件能夠產生干凈和廣泛可調的邊帶。研究人員使用精心設計的色散曲線的幾種不同諧振器，在每個器件中實現數百納米的邊帶可調諧性。除了在1,083 nm至2,670 nm的光學倍頻程上直接觀察離散可調性之外，研究人員還記錄了近4,000 nm的中紅外邊帶的特征。該工作所展示器件的簡單性 - 由于其卓越的可調性 - 為低成本，廣泛可調的電磁輻射源鋪平了道路。
Sayson, N. L. B. Murdoch, S. G. et al. Octave-spanning tunable parametric oscillation in crystalline Kerr microresonators. Nat. Photon. 2019.
DOI:10.1038/s41566-019-0485-4
https://www.nature.com/articles/s41566-019-0485-4
4. Nature Commun.： 原子顯微鏡方法研究MXene與二氧化硅之間的范德瓦爾斯相互作用
MXene在2011年第一次被Yury Gogotsi課題組報道。它是一類具有二維層狀結構的金屬碳化物和金屬氮化物材料，是目前最具潛力的納米材料。通過HF酸刻蝕的方法，目前已有將近30種具有不同原子結構的MXene被合成。MXene具有高導電率，高強度和良好的親水性能等優點，在鋰離子電池，超級電容器等領域中具有廣泛的應用前景。理解MXene與其他材料的范德瓦爾斯（vdW）相互作用對于MXene在實際應用中的組裝過程具有至關重。目前還未出現相關方面的實驗研究。
有鑒于此，美國密蘇里科技大學吳承霖教授課題組和Vadym Mochalin教授課題組使用表面覆蓋二氧化硅的探針，通過原子力顯微鏡實驗探究了最為常見的兩種MXene（Ti3C2Tx和Ti2CTx）與二氧化硅，石墨烯與二氧化硅，以及二氧化硅與二氧化硅之間的vdW相互作用力，并且在考慮表面粗糙度的條件下得到粘附能。結果表明，MXene與二氧化硅之間的粘附能與石墨烯與二氧化硅之間的粘附能，以及二氧化硅與二氧化硅之間的粘附能在一個數量級上。Ti3C2Tx與二氧化硅的粘附能（0.90±0.03 J m-2）要大于Ti2CTx的0.40±0.02 J m-2，這是由于單層Ti3C2Tx的原子結構厚度要大于單層Ti2CTx的原子結構厚度。對比單層與多層的MXene與二氧化硅的粘附能發現，粘附能沒有隨著層數的增加而發生變化。然而，一層石墨烯的粘附能（0.58±0.02 J m-2）要小于兩層（1.36±0.02 J m-2）和三層石墨烯的粘附能（1.33±0.03 J m-2）。這是由于MXene的層間距是石墨烯層間距的兩倍。此外，在6%到24%的濕度范圍內，MXene與二氧化硅之間的粘附能不會受到濕度變化的影響。但是，MXene的氧化過程會減少粘附能。Dr. Gogotsi 對本文是這樣評價的：發現二氧化硅與MXene之間的粘附能與二氧化硅與單層石墨烯之間的粘附能在同一個數量級上是十分重要的，因為這說明MXene會比石墨烯有更大的應用前景。
Yanxiao Li, Shuohan Huang, Congjie Wei, Chenglin Wu, Vadym N. Mochalin, Adhesion of two-dimensional titanium carbides (MXenes) and graphene to silicon, Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-10982-8
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10982-8
5. 賓夕法尼亞大學Science Adv.：二維（2D）鹵化鈣鈦礦中不同的導電層邊緣狀態
具有天然“多量子阱”（MQW）結構的二維（2D）鹵化鉛鈣鈦礦顯示出光電應用的巨大潛力。持續進步需要對這些2D異質層中的電荷和能量流有基本的了解，特別是在層邊緣處。賓夕法尼亞州立大學Kai Wang和Shashank Priya團隊報道了（C4H9NH3）2PbI4 2D鈣鈦礦單晶中絕緣體積平臺區域之間的層邊緣處的明顯導電特征。2D的邊緣表現出高載流子密度~1021 cm-3。研究發現，層邊電子與表面充電效應無關;相反，它們與邊緣處的電子結構的局部能態相關聯。這種對2D鈣鈦礦層邊緣處的金屬樣導電特征的觀察提供了不同的尺寸，以增強下一代光電子器件的性能并開發創新的納米電子學。
Wang, K. et al. Distinct conducting layer edge states in two-dimensional (2D) halide perovskite. Sci. Adv. 5, eaau3241, 2019
Doi:10.1126/sciadv.aau3241.
https://advances.sciencemag.org/content/5/7/eaau3241
6. JACS：高熒光量子產率的WO3-WS2雙分子層異質結構
原子薄的二維過渡金屬雙硫化物(TMDCs)具有優異的物理性能，在光電子器件領域具有廣泛的應用前景。然而，由于TMDCs具有豐富的缺陷和強的多體效應，其熒光量子產率(PLQY)很低。近日，湖南大學Anlian Pan等多團隊合作，采用直接物理蒸汽法生長了WO3-WS2雙層異質結構， 其單層WO3小片附著在大面積單層WS2表面。光學表征表明，雙層WO3-WS2異質結構的PLQY可達到11.6%，高于物理氣相沉積生長方法(PVD-WS2)得到的WS2單層膜的兩個數量級，是機械剝落WS2 (ME-WS2)層的13倍，是目前報道直接生長的TMDCs材料PLQY的最高值。作者進一步通過時間分辨光學實驗研究了熒光增強機理。
Biyuan Zheng, Weihao Zheng, Ying Jiang, Anlian Pan*, et al. WO3-WS2 Vertical Bilayer Heterostructures with High Photoluminescence Quantum Yield. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b03453
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b03453
7. AM：先進軟材料，傳感器集成以及可穿戴柔性混合電子在醫療保健，能源和環境中的應用
軟材料和系統集成技術的最新進展為設計各種類型的可穿戴柔性混合電子設備（WFHE）提供了獨特的機會。軟件和生物相容性材料與小型無線可穿戴系統的混合集成無疑是一個極具吸引力的前景，因為成功的器件性能需要高度的機械靈活性，感應能力和用戶友好的簡單性。近日，喬治亞理工學院Woon‐Hong Yeo研究團隊提供了開發先進的WFHE的最先進的材料，傳感器和系統封裝技術。研究人員詳細的機械，電氣，物理化學和生物相容性的性能討論與集成傳感器在醫療保健，能源和環境的應用。此外，研究人員還討論了當前材料的局限性，以及WFHE的主要挑戰和未來發展方向。
Lim, H.-R. Yeo, W.-H. et al. Advanced Soft Materials, Sensor Integrations, and Applications of Wearable Flexible Hybrid Electronics in Healthcare, Energy, and Environment. AM 2019.
DOI:10.1002/adma.201901924
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201901924
8. 劉忠范/彭海琳Angew：通過CO2對無定形碳的選擇性蝕刻，合成大面積超潔凈石墨烯
污染，在石墨烯表面是常見的，它對石墨烯的性能有影響，并嚴重阻礙石墨烯的應用。低成本的生產大面積的潔凈石墨烯薄膜仍然是一個巨大的挑戰。近日，北京大學劉忠范、彭海琳等多團隊合作，報道了一種簡便且可規模化的合成尺寸達米級超潔凈石墨烯（平均清潔度為99%）的化學氣相沉積法，該方法依賴于CO2的弱氧化能力來腐蝕掉固有污染，即無定形碳。值得注意的是，無定形碳的消除能夠顯著減少轉移和制備步驟中的聚合物殘留，并有望大大提高石墨烯的電學和光學性能。大面積超潔凈石墨烯的快速合成將為石墨烯的基礎研究和工業應用開辟道路。
Jincan Zhang, Kaicheng Jia, Li Lin, Hailin Peng,* Zhongfan Liu*, et al. Large‐area synthesis of super‐clean graphene via selective etching of amorphous carbon by carbon dioxide. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201905672
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201905672
9. 北科大AM綜述：基于石墨烯的混合維范德華異質結用于先進的光電子學
目前對石墨烯的研究仍然是學術界和商界的關注焦點之一。由于其獨特的電子結構，石墨烯為探索新型2D材料提供了強大的平臺，并對能源、電子和光子學等廣泛領域產生了重大影響。將石墨烯與其他功能組件結合的多功能性為設計人造范德華（vdWs）異質結構提供了強有力的策略。除了堆疊的2D-2D vdWs異質結構之外，從廣義上講，石墨烯可以通過vdWs相互作用與其他非2D材料雜交。而這種多維的vdW（MDW）結構允許相當大的材料選擇自由度并且有助于利用不同尺寸的協同優勢，從而彌補石墨烯的固有缺點。
北京科技大學Yue Zhang課題組簡要概述了基于石墨烯MDW異質結構的代表性進展，領域范圍從裝配策略到光電子應用，強調了這些混合結構的科學價值和應用優勢。此外，考慮到工業規模的新物理和應用潛力的可能突破，研究者也分析了這一研究領域的挑戰和未來前景。
Zheng Zhang, Pei Lin, Qingliang Liao, Zhuo Kang, Haonan Si, Yue Zhang, Graphene‐Based Mixed‐Dimensional van der Waals Heterostructures for Advanced Optoelectronics, Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201806411
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201806411
10. AM：用于集成和柔性光電子學的石墨烯混合結構
石墨烯（Gr）具有許多獨特的性質，包括無間隙帶結構，超快載流子動力學，高載流子遷移率和靈活性，使其對超快速，寬帶和柔性光電子產品具有吸引力。為了克服其低吸收的固有限制，利用混合結構來改善器件性能。特別是，具有不同光敏材料和光子結構的范德瓦爾斯異質結構對于改善光電檢測和調制效率非常有效。這種混合結構，Gr混合光電探測器可以從紫外到太赫茲工作，具有顯著改善的R（高達109A W-1）和帶寬（高達128GHz）。近日，南京郵電大學 Li Gao、浙江大學 Yang Xu以及南京大學Xinran Wang綜述了近年來將Gr混合結構用于高性能光電探測器和集成光電應用的進展。此外，研究人員成功地展示了Gr與硅（Si）互補金屬氧化物半導體（CMOS）電路，人體和軟組織的集成，為可穿戴傳感器和生物醫學電子學開啟了有希望的機會。
Chen, X. Gao, L. Xu, Y. Wang, X. et al. Graphene Hybrid Structures for Integrated and Flexible Optoelectronics
. AM 2019.
DOI:10.1002/adma.201902039
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201902039
11. AM：3D打印制備具有優異的剛度和彈性的仿生多級石墨烯材料
具有多級結構的生物材料為設計和制備具有優異的力學性能和低密度的仿生材料提供了新的策略。然而，大多數的傳統仿生材料只能利用生物材料的單一尺度，這也在很大程度上限制了其最終的力學性能。蘇州大學梁志強博士、江林教授和馬里蘭大學帕克分校Teng Li教授合作提出了一種基于墨水的3D打印策略，并將其用于制備具有超高剛度和彈性的超輕多級石墨烯 (BHGMs)材料。該BHGMs可以在高達95%的壓縮力下保持超高的彈性和穩定性。研究表明，BHGMs的分層多級結構可以有效地降低宏觀壓力，并將微觀的壓縮形變轉化為石墨烯片的旋轉和彎曲。這種3D打印策略也有望可以將其他功能材料組裝成多級細胞結構，具有非常廣闊的應用潛力和價值。
Meiwen Peng, Zhiqiang Liang, Teng Li, Lin Jiang. et al. 3D Printing of Ultralight Biomimetic Hierarchical Graphene Materials with Exceptional Stiffness and Resilience. Advanced Materials. 2019
DOI: 10.1002/adma.201902930
