1. Nature：光在莫爾晶格中的定域和離域
莫爾晶格在生活中經常可見。將兩個周期結構重疊在一起、并且彼此之間轉過一定的角度，人們會在其上看到明暗相間的條紋，此即莫爾條紋。莫爾晶格在日常生活中有多種應用，包括藝術設計，紡織工業，建筑，圖像處理，計量學和干涉測量。研究石墨烯的科學家發現，由兩層石墨烯堆疊而成的莫爾結構在某個特定的轉角下，魔幻般地呈現出超導性：電流在其中流動時完全沒有損耗。這種超導性是單層石墨烯所完全不能想象的，莫爾晶格會從根本上改變材料的性質。人們接著研究了其它各種各樣的莫爾結構，發現了莫爾晶格更多新奇獨特的物理性質。然而，一個根本的科學問題，波在莫爾晶格中如何演化，卻一直懸而未決。
近日，上海交通大學葉芳偉等利用光學誘導的辦法，將兩個周期晶格寫入到同一塊晶體中，得到了首個高度可調的光子莫爾晶格。借助于該莫爾晶格的連續可調性，并通過大量的數值模擬和實驗證實，作者發現了波包在莫爾晶格中的演化規律：隨著兩個周期晶格的相對權重和它們之間相對轉角的變化，波包在莫爾晶格中演化時，出現了波形散開和局域的急劇變化。通過嚴格的理論分析并輔助以大量的數值模擬，作者發現在一般情況下（除非莫爾轉角剛好落在某些離散的特殊角上），莫爾晶格對應的準能帶結構中各級能帶都是極平帶，因此光子在莫爾晶格里失去了動能，無法擴散，只能局域。莫爾晶格提供了對光控制的一種全新手段，為未來的光束控制、圖像傳輸、信息處理提供了一種更加簡單易行的手段，也為研究低功率下的非線性光學提供了一個易于執行的平臺。此外，光子莫爾晶格的研究也為二維材料和冷原子系統中莫爾晶格的研究提供了極其有益的借鑒。（本文參考自上海交大官網）
Peng Wang, Yuanlin Zheng, Fangwei Ye*, et al. Localization and delocalizationof light in photonic moiré lattices. Nature, 2019
DOI: 10.1038/s41586-019-1851-6
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1851-6
2. Nature: 用氧化石墨烯納米片探測結冰的臨界核尺寸
低溫下水結冰等相變現象無處不在，對氣候、化學工業、低溫生物學和材料科學等各種領域有著重要影響。冰核是水凍結的控制步驟，近一個世紀以來，人們一直認為低溫下水結冰需要形成臨界冰核。但由于冰核的短暫性和納米級尺寸，還沒有直接的實驗證據證明這種冰核的存在。近日，中科院化學所王健君研究員與中國科學院大學周昕教授等人合作利用含有受控尺寸的氧化石墨烯納米薄片去探測冰成核，并表明僅當納米顆粒的尺寸大于某個臨界值時才能有效地促進冰成核發生，而較小尺寸的氧化石墨烯納米薄片則幾乎不能幫助冰核形成。
從實驗數據和理論計算中推斷，氧化石墨烯的臨界尺寸反映了臨界冰核的大小，并得到與經典成核理論一致的結果。相比之下，當氧化石墨烯的尺寸小于臨界冰核的尺寸時，氧化石墨烯的邊緣會隨著冰核的生長而發生釘扎變形，這使得成核的自由能壁壘大大提高，并抑制了石墨烯氧化物的促進作用。這些結果提供了關于臨界冰核存在以及它的尺寸和過冷溫度的依賴關系的實驗結果，以前只是理論和模擬得到的研究結論。該方法可以擴展到探測其他成核過程中的臨界核探測，從而可能改進對整個相變成核領域的認識。
GuoyingBai, Dong Gao, Zhang Liu, Xin Zhou & Jianjun Wang. Probing the criticalnucleus size for ice formation with graphene oxide nanosheets. Nature, 2019.
DOI: 10.1038/s41586-019-1827-6
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1827-6
3. Nature: Bi2Te3/MnBi2Te4異質結的狄拉克點處的大磁隙
磁性摻雜的拓撲絕緣體可實現量子異常霍爾效應（QAHE），該效應可為無損電荷傳輸應用提供量化的邊緣狀態。邊緣狀態由狄拉克點上的磁能隙占據，但是迄今為止，未曾直接觀測該隙。觀察到間隙對于克服QAHE的局限性是必不可少的，QAHE局限性迄今為止僅在比鐵磁居里溫度TC低1-2個數量級的溫度下才會發生。亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心O. Rader和林茨大學G. Springholz團隊使用低溫光電子能譜法清楚地揭示了Mn摻雜的Bi2Te3的磁隙，該磁隙顯示出鐵磁面外自旋織構并且僅在TC以下打開。分析表明，在1 K處，最大的間隙尺寸高達90 mV，是理論上的五倍。
多尺度分析表明這種增強是由于Mn摻雜引起的顯著結構修飾：代替無序雜質系統，形成了MnBi2Te4六元組和Bi2Te3五元組層的自組織交替序列。這增強了波函數的重疊和磁隙的大小。Mn摻雜的Bi2Se3和Mn摻雜的Sb2Te3形成相似的異質結構，但對于Bi2Se3，僅形成非磁性間隙，并且磁化處于表面。與Mn摻雜的Bi2Te3相比，自旋軌道相互作用較小。該發現提供了一些見解，這些見解對于將拓撲絕緣子的無損傳輸推向室溫應用至關重要。
Largemagnetic gap at the Dirac point in Bi2Te3/MnBi2Te4 heterostructures, Nature , (2019)
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1826-7
4. Nature Commun.：基于病毒的納米疫苗用于癌癥免疫治療
基于病毒的癌癥疫苗在目前被認為是用于癌癥免疫治療的一種有效方法，但是它們所引起的大多數免疫反應其實往往是針對病毒而非腫瘤的。赫爾辛基大學Hélder A. Santos教授和Vincenzo Cerullo教授合作利用多疫苗接種策略構建了帶有腫瘤抗原的、腫瘤細胞膜包裹的溶瘤病毒作為納米疫苗ExtraCRAd。
實驗結果表明，ExtraCRAd在體內外均能夠表現出增強的感染性和溶瘤作用，并且這個納米疫苗平臺也可以在體內控制侵襲性黑色素瘤和肺腫瘤的生長，同時也可以產生高度特異性的抗癌免疫反應。因此，ExtraCRAd可以作為下一代個性化的癌癥疫苗以增強改進對癌癥的靶向免疫治療。
ManlioFusciello, Hélder A.Santos, Vincenzo Cerullo. et al. Artificially cloaked viral nanovaccine forcancer immunotherapy. Nature Communications. 2019
https://www.nature.com/articles/s41467-019-13744-8
5. Nature Commun.：胍基杯[5]芳烴用于敏感熒光檢測和全氟污染物的磁性去除
全氟烷基物質，如全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)，是已知的在全球污染水、空氣和土壤資源的有毒物質。需要同時檢測和清除這些化合物的戰略，以解決這一新興的健康和環境問題。近日，南開大學化學學院郭東升的研究小組，開發了一種能夠選擇性且強結合PFOS和PFOA的胍基杯[5]芳烴，利用熒光指示劑置換法對污染水中的這些化合物進行了敏感定量檢測。
此外，通過將氧化鐵納米顆粒與兩親性的胍基杯[5]芳烴共聚合，可以利用簡單的磁性吸收和過濾，有效地去除污染水中的PFOS和PFOA。這種利用大環兩親體的分子識別和自組裝相結合的超分子方法在水污染的檢測和修復中具有廣闊的應用前景。
Zhe Zheng, Huijuan Yu, Wen-Chao Geng, et al. Guanidinocalix[5]arenefor sensitive fluorescence detection and magnetic removal of perfluorinatedpollutants. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-13775-1
https://www.nature.com/articles/s41467-019-13775-1?utm_source=other_website&utm_medium=display&utm_content=leaderboard&utm_campaign=JRCN_2_LW_X-moldailyfeed
6. JACS：一種賦予金納米團簇具有催化活性和水溶性雙性能的策略
近年來，金納米團簇因其超小尺寸和明確的組成和結構而吸引了廣泛的催化應用研究興趣。但是，在這個新興領域至少存在兩個挑戰。首先，配體的空間位阻抑制了團簇的催化活性；其次，使用金納米團簇進行水相催化的機理常常是不明確的。近日，中科院固體物理研究所伍志鯤等報道了一種“一石二鳥”的策略，通過主客體化學來應對這兩個挑戰。作者合成了一種新型的金剛烷硫醇保護的Au40（S-Adm）22納米團簇，并將其與一種剛性的水溶性組分，γ-環糊精-金屬有機框架（γ-CD-MOF）結合，然后應用到HRP-mimicking反應系統中。
研究發現，Au40（S-Adm）22團簇與γ-CD-MOF結合所獲得的催化劑表現出優異的水溶性和催化活性，與原始的Au40（S-Adm）22納米團簇完全不同。此外，作者還通過DFT計算對HRP-mimicking反應的催化機理進行了研究。另一個有趣的發現是Au40（S-Adm）22具有獨特的結構，可以將其視為Au13二十面體單元衍生的結構，這與廣為報道的包含Au13二十面體為中心的的納米簇不同。該工作新穎，有趣的結果對金屬納米團簇的性能調節和實際應用具有重要意義。
YanZhao, Shengli Zhuang, Zhikun Wu*, et al. A Dual Purpose Strategy to Endow GoldNanoclusters with Both Catalysis Activity and Water Solubility. J. Am. Chem.Soc., 2019
DOI:10.1021/jacs.9b11017
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b11017
7. JACS：具有巨大壓電電壓系數的二維層狀鈣鈦礦鐵電體
隨著物聯網的到來，能夠在各種條件下以優異性能工作的壓電傳感器顯得尤為重要。對于實際應用，較大的壓電電壓系數g和較高的居里溫度Tc對壓電傳感器的性能至關重要。
近日，東南大學熊仁根，浙江師范大學Da-Wei Fu等報道了一種二維鈣鈦礦鐵電體（4-氨基四氫吡喃）2PbBr4[（ATHP）2PbBr4]，其飽和極化為5.6 μC cm-2，Tc達503 K[高于BaTiO3（BTO，393 K）]，g33達660.3×10?3 Vm N?1 [比Pb（Zr，Ti）O3（PZT）陶瓷大得多（20至40×10?3 Vm N-1），比poly(vinylidene fluoride)（PVDF，約286.7×10-3 Vm N-1）高出兩倍多]。此外，（ATHP）2PbBr4結合了分子鐵電的優點，例如重量輕，簡單和環境友好的加工以及良好的機械柔韌性，將成為柔性設備，軟機器人和生物醫學設備中下一代智能壓電傳感器的有競爭力的候選產品。
Xiao-GangChen, Da-Wei Fu*, Ren-Gen Xiong*, et al. Two-dimensional layered perovskiteferroelectric with giant piezoelectric voltage coefficient. J. Am. Chem. Soc.,2019
DOI:10.1021/jacs.9b12368
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b12368
8. Angew: 規模化合成MOF基超多孔炭氣凝膠的
炭氣凝膠(carbonaerogel)是一種輕質、多孔、非晶態、塊體納米炭材料，其連續的三維網絡結構可在納米尺度控制和剪裁，孔隙率高達80~98%，典型的孔隙尺寸小于50nm，網絡膠體顆粒直徑3~20nm，比表面積高達500~1100m2/g。與傳統的無機氣凝膠(如硅氣凝膠)相比，炭氣凝膠具有許多優異的性能和更加廣闊的應用前景，具有導電性好、比表面積大、密度變化范圍廣等特點，在污染物處理、儲能和電催化等領域具有廣闊的應用前景。然而，以一種簡單和可持續的方式大規模合成高性能CAs仍然具有較大的挑戰性。近日，青島科技大學的山內悠輔教授和南京理工大學的李建生教授等人合作報道了一種利用廉價且廣泛使用的瓊脂糖(AG)生物質作為碳前體，可大規模合成超輕和超多孔CAs的環境友好方法。
高孔隙率的沸石型咪唑鹽框架-8 (ZIF-8)被引入AG氣凝膠中，以增加比表面積并使雜原子摻雜成為可能。在惰性氣氛中熱解后，ZIF-8/AG衍生的氮摻雜CAs呈現出高度互聯的多孔結構，其低密度為24 mg cm?3，高比表面積為516 m2/g，大孔隙體積為0.58 cm3/g。使用該策略合成的CAs在有機污染物的吸附方面有很大的應用潛力。
ChaohaiWang; Jeonghun Kim; Jing Tang; Jongbeom Na; Yong‐MookKang; Minjun Kim; Hyunsoo Lim; Yoshio Bando; Jiansheng Li; Yusuke Yamauchi.Large-Scale Synthesis of MOF-Derived Superporous Carbon Aerogels withExtraordinary Adsorption Capacity for Organic Solvents. Angewandte, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201913719
https://doi.org/10.1002/anie.201913719
9. AM: 體相陰離子鹽衍生的固態電解質界面助力可逆金屬鎂負極
可充鎂電池憑借高容量、高豐度以及最重要的無枝晶特性等優勢而成為后鋰離子電池時代有力的競爭者。然而，金屬鎂負極表面形成的不導通Mg2+的鈍化層嚴重限制了可充鎂電池的發展。最近。中科院青島能源所的Guanglei Cui、Zili Cui與青島科技大學的Xinhong Zhou等通過電化學部分分解含鋰的電解液在金屬鎂負極表面構建了具有Mg2+電導率的固態電解質界面。這種含鋰電解液很容易通過將Li[B(hfip)4]鹽溶解在二甲氧基乙烷中制備。
在前幾周電化學循環形成固態電解質界面的過程中，Mg2+能夠參與成膜因此該固態電解質界面同時具有Mg2+電導和Li+電導。這種穩定的固態電解質界面的存在阻擋了金屬鎂與電解液的進一步反應，因而電解液和負極在長期電化學循環過程中都能保持穩定。這種原位構建SEI膜的方法為可充金屬鎂電池的發展開辟了一條新的道路。
KunTang, Guanglei Cui, Xinhong Zhou, Zili Cui et al, A Stable Solid ElectrolyteInterphase for Magnesium Metal Anode Evolved from a Bulky Anion Lithium Salt,Advanced Materials, 2019
DOI: 10.1002/adma.201904987
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201904987?af=R
10. AM: 高效交聯的硫辛酸雙向鈍化處理助力高性能MAPbI3鈣鈦礦太陽能電池
鈣鈦礦-傳層界面（PTLI）內不可避免地會產生缺陷，這會對功率轉換效率（PCE）和鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的穩定性造成不利影響。近日，電子科技大學Ning Wang、北京大學郭少軍等人發現將可交聯的有機小分子硫辛酸（TA）通過配位效應同時化學固定在TiO2和MAPbI3的表面上，然后熱處理后的，原位交聯形成堅固的連續聚合物（Poly（TA））網絡，可以作為一種新的雙面鈍化劑引入PSC中，可以實現極大地鈍化缺陷。
研究還發現，Poly（TA）可以進一步提高鈣鈦礦薄膜的電荷提取效率以及耐水和耐光能力。基于Poly（TA）的PSC達到了有史以來報道的MAPbI3最佳PCE的20.4％，具有可忽略的滯后性，并且穩定性大大提高。密度泛函理論計算表明，Poly（TA）對MAPbI3和PTLI的鈍化是通過Poly（TA）中的官能團（-COOH，-C-S）與MAPbI3中的Pb2 +配位和TiO2中的Ti4 +配位而相互作用發生的，這同時也得到了實驗測試的證明。
Wang, N. Guo, S. et al. Efficient BifacialPassivation with Crosslinked Thioctic Acid for High-Performance MethylammoniumLead Iodide Perovskite Solar Cells. AM 2019.
DOI:10.1002/adma.201905661
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201905661
11. AM：錫改進誘導無枝晶鋅沉積制備穩定的鋅基液流電池
近年來，鋅(Zn)電鍍/剝離電化學反應由于具有安全性高、成本低、雙電子轉移、反應動力學快等優點，使其成為一種有前景的水性電池的負極材料。然而，鋅的枝晶生長已經成為阻礙其進一步商業化的最大障礙之一。近日，中國科學院大連化物所李先鋒研究團隊通過一種簡單普適性的策略，為水性鋅基液流電池（ZFB）構建了多功能無粘結劑錫(Sn)改性的3D碳氈負極(SH)。
與原始碳氈（PH）相比，制備的SH具有更強的Zn成核位點，更低的析氫反應電位和更低的Zn成核過電位，從而更好地誘發均勻的鍍鋅/脫鋅，并且具有很高的庫侖效率（CE）。基于這樣的SH，對稱液流電池表現出優異的庫侖效率（290次循環，平均CE為99.4％），Zn-Br液流電池具有更長的循環壽命（142個循環，平均CE為97.2％），遠優于原始PH。該方法是一種抑制Zn枝晶生長并改善ZFBs性能的簡單，新穎且有效的方法。
YanbinYin, Shengnan Wang, Qi Zhang, Yang Song, Nana Chang, Yanwei Pan, Huamin Zhang,Xianfeng Li. Dendrite‐Free Zinc Deposition Induced by Tin‐ModifiedMultifunctional 3D Host for Stable Zinc‐Based FlowBattery. Advanced Materials. 2019
DOI: 10.1002/adma.201906803
https://doi.org/10.1002/adma.201906803
