1. Science：首次解析出新冠病毒細胞受體ACE2全長結構
2. Nature：打破常規認知，鐵磁體亦可是奇異金屬！
處于量子臨界點（QCP）時，許多金屬表現出異常的電學和熱力學性質，然而，這類奇異金屬的起源尚未弄清。奇異金屬和非傳統超導性以及反鐵磁QCP之間頻繁的聯系讓人相信奇異金屬是高度糾纏的量子態。相比之下，傳統觀點認為鐵磁體不太可能產生奇異金屬行為，因為其量子糾纏較弱，且QCP被多個競爭相或一階相變打斷。
最近，浙江大學HuiqiuYuan、Michael Smidman，羅格斯大學Piers Coleman等人的實驗發現，純凈的鐵磁Kondo晶格CeRh6Ge4在壓力誘導的QCP下成為奇異金屬。
本文要點：
1）通過測量壓力下的比熱、電阻率，作者發現在溫度降到0K的過程中鐵磁轉變一直被抑制住，這表明CeRh6Ge4在QCP附近表現出奇異金屬行為。
2）作者認為，在上述過程中，強磁各向異性起到了十分關鍵的作用——即以三重態共振價鍵的形式將糾纏注入有序鐵磁體中。
3）在QCP處，從三重態共振價鍵到Kondo糾纏單對的轉變導致費米面突然增大，進一步驅動奇異金屬行為。
總之，該研究為研究鐵磁量子臨界狀態開辟了一個新的方向，并發現了奇異金屬現象存在的新環境。最重要的是，鐵磁QCP處的奇異金屬行為表明量子糾纏才是奇異金屬變化行為的公有驅動因素，而非反鐵磁態的破壞。
Bin Shen et al.Strange-metal behaviour in a pure ferromagnetic Kondo lattice. Nature, 2020.
DOI:10.1038/s41586-020-2052-z
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2052-z
3. Nature：莫爾超晶格中可調諧的關聯陳絕緣體和鐵磁性
強磁場中的二維電子系統可實現量子霍爾效應——物質的一類拓撲態，該拓撲態具有有限陳數C（Chern number）和手性邊緣態。Haldane隨后推論，具有整數量子霍爾效應的陳絕緣體可能會出現在具有復雜跳躍參數的晶格模型中，即使是在零磁場的情況下。ABC-三層石墨烯/六方氮化硼（ABC-TLG/hBN）莫爾超晶格是探索陳絕緣體的理想平臺，因為其具有近乎平坦的莫爾微帶，且相應的陳數隨能谷變化、可電調諧。
有鑒于此，勞倫斯伯克利國家實驗室/加州大學伯克利分校王楓團隊、復旦大學張遠波團隊、SLAC國家加速器實驗室David Goldhaber-Gordon團隊聯合報道了ABC-TLG/hBN莫爾超晶格中關聯陳絕緣體的實驗觀測。
本文要點：
1）磁輸運測試發現，改變外加垂直電場的方向能使ABC-TLG/hBN的莫爾微帶在零和非零有限陳數之間切換。
2）對于調諧為具有有限陳數的拓撲空穴微帶，作者著重研究了其四分之一填充，即每個莫爾晶胞中一個空穴的情況。
3）磁場大于0.4T時，霍爾電阻具有h/2e2的量子化間隔，表明C=2。
4）關聯拓撲絕緣體具有鐵磁性，在零磁場下表現出極大的磁滯和反常霍爾信號。
總之，零磁場下C=2陳絕緣體的發現為探索新的關聯拓撲態提供了機會。
圖1. ABC-TLG/hBN莫爾超晶格以及其可調諧的Chern帶。
GuoruiChen et al. Tunable correlated Chern insulator and ferromagnetism in a moiré superlattice. Nature, 2020.
DOI:10.1038/s41586-020-2049-7
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2049-7
4. Nature: 使用聚電解質溶液和剪切流來促進晶體生長
生長出合適尺寸以及高質量的晶體是進行單晶衍射的基礎。通常來說單晶的生長需要消耗數小時甚至數天的時間，并且在這個過程中要盡量避免機械應力的影響，尤其是攪拌和剪切這種應力會導致晶體質量不佳。不過，最近韓國蔚山國家科學技術研究院的Bartosz A. Grzybowski發現在聚電解質溶液中使用剪切流反而能夠促進晶體的生長。
本文要點：
1) 研究人員通過對20余種有機分子、無機鹽、金屬絡合物甚至蛋白質分子的晶體生長過程進行研究發現當晶體處于聚電解質溶液（最好是聚離子液體）中時能夠在常規溶劑中在高速攪拌的剪切流作用下實現穩定的生長。
2) 在時間尺度約幾分鐘到幾十分鐘的范圍內，這些晶體最終生長成了規則的多面體晶體，而且相比未經聚電解質溶液剪切流處理的晶體相比其尺寸要大得多，最大的線性長度增長高達16倍。研究人員將這種晶體生長的促進效應歸因于兩種作用：一種是在剪切作用下，聚合物及其聚集體分離來共同與溶劑分子競爭從而發生高效“鹽析”（即通過降低結晶物種的溶解度誘導沉淀）。第二種是，晶體小顆粒周圍的局部剪切速率與顆粒尺寸有關并最終促進更大晶體的生長（但不像經典的Ostwald熟化理論那樣通過表面能效應實現）。
3）研究人員認為這種由剪切驅動的封閉系統恒溫結晶可以成為晶體生長技術的一個有價值的補充，從而降低材料加工和制藥工業中有關晶體生長的生產成本。
Jian-KeSun et al, Enhancing crystal growth using polyelectrolyte solutions and shearflow, Nature, 2020
DOI: 10.1038/s41586-020-2042-1
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2042-1
6. Nature Chemistry: 2-羥基雙芳基類分子的合成
2-羥基雙芳基在有機化學，藥物化學，材料化學中都由比較廣泛的應用，因此這類型分子的合成非常重要。英國諾丁漢大學的Liam T. Ball等發展了應用范圍比較廣泛的合成方法，通過使用硼酸對酚、萘酚的鄰位進行修飾。該反應中主要過程是通過大量易得的Bi(III)與芳基硼酸反應，原位氧化脫硼酸基團生成Bi(V)芳基試劑進行的。
本文要點：
1）在溫和的反應條件下，通過芳基（雜芳基）和酚（萘酚）進行偶聯反應，得到多種多樣的有機分子。
2）該反應過程中Bi(III)物種能夠在多次反應中循環使用。
3）拓展了有機鉍的化學。
Jurrat,M., Maggi, L., Lewis, W. et al. Modular bismacycles for theselective C–H arylation of phenols and naphthols. Nat. Chem. 12, 260–269 (2020). DOI: 10.1038/s41557-020-0425-4
https://www.nature.com/articles/s41557-020-0425-4
7. Nature Commun.: 室溫液相擴散誘導結晶制備高質量鈣鈦礦單晶
近年來，鹵化物鈣鈦礦材料在光電領域得到了廣泛應用，且取得了極大進展。鈣鈦礦單晶作為研究鈣鈦礦本征特性及光電器件的理想材料，已被廣泛地研究。目前，鈣鈦礦單晶的制備主要采用逆溫度結晶（升溫或降溫）方法，這些方法的原理都是基于逆溶解度，通過改變溫度或溶劑成分以改變前驅體濃度達到過飽和結晶。這些方法生長單晶時都需要較高的溫度，然而已有報道表明，鈣鈦礦單晶生長溫度越高，其缺陷態密度就越高；升溫或降溫產生的熱對流會對鈣鈦礦單晶結構產生不利影響，容易生成孿晶或多晶；變溫速率的精確控制比較困難。因而開發一種恒低溫鈣鈦礦單晶的生長方法具有重要意義。
武漢大學方國家教授、林乾乾教授和陶晨研究員等人報道了一種室溫液相擴散誘導結晶制備高質量鈣鈦礦單晶的新方法（LDSC）；利用硅油與溶劑二甲基甲酰胺（DMF）互不相溶，硅油密度介于DMF溶劑和鈣鈦礦前驅體之間的特性，DMF從前驅體溶液中擴散進入硅油上層改變前驅體溶液的體積來改變濃度達到過飽和，從而形核生長得到高質量的鈣鈦礦單晶。LDSC單晶生長方法，不僅提供了一種新的室溫鈣鈦礦單晶生長的普適性方法，而且為其他晶體生長提供了一種策略。該工作為高質量單晶材料本征特性研究奠定了基礎，推動了高性能鈣鈦礦光電器件的發展。
本文要點：
1）通過建立晶體生長模型，揭示了該方法制備鈣鈦礦單晶的生長動力學機制，即密度差導致的溶劑擴散、前驅體體積漸減而濃度恒定的析晶機制。
2）通過XRD分析發現，LDSC制備的MAPbBr3晶體表現出了良好的單晶特性，對比高溫（90℃）生長的單晶，LDSC制備的單晶表現出更窄的搖擺曲線半高寬（0.0096°）。通過穩態PL和時間分辨PL分析發現，LDSC方法制備的MAPbBr3單晶表現出更好的熒光特性和更長的載流子壽命（1 μs）；SCLC分析表征表明，LDSC-MAPbBr3單晶具有更低的缺陷態密度(4.4×109 cm-3)。
3）LDSC方法不僅可以制備三維的MAPbX3(X=Cl,Br, I)單晶，還可以制備二維PA2PbBr4，BA2PbBr4、PMA2PbBr4單晶，是一種普適性的制備高質量鈣鈦礦單晶方法。LDSC方法制備的MAPbBr3單晶組裝的器件，在可見光和X-ray探測方面表現出了良好的應用前景。
Yao,F., Peng, J., Li, R. et al. Room-temperature liquid diffused separation inducedcrystallization for high-quality perovskite single crystals. Nat. Commun. 11,1194 (2020).
DOI:10.1038/s41467-020-15037-x
https://doi.org/10.1038/s41467-020-15037-x
8. Nature Commun.：在水中，鈣鈦礦納米晶實現強雙光子激光發射
由于其大的吸收截面和高的光致發光量子產率，鹵化鈣鈦礦鉛量子點（PQD）被認為是各種光電應用的有前途的材料。但是，在水中和潮濕的環境中，PQD容易降解是其應用的關鍵障礙。香港城市大學Dangyuan Lei團隊開發了一種Pb-S鍵合方法來合成耐水的鈣鈦礦@二氧化硅納米晶，使其在水中的穩定時間超過六周。
本文要點：
1）由這些超穩定納米晶制成的雙光子激光裝置在水中浸泡13 h時可保留其初始發射量子產率的80％。將納米點分散在水中長達15天后，基于鈣鈦礦@二氧化硅納米點粉末的雙光子隨機激光器仍然可以工作。
2）該綜合方法為在水環境中使用PQD開辟了一條全新的途徑，這將大大拓寬PQD在光電學，生物成像和生物傳感領域的應用。
SiqiLi et al. Water-resistant perovskite nanodots enable robust two-photon lasingin aqueous environment. Nat. Commun. 11, 1194 (2020).
DOI:10.1038/s41467-020-15016-2.
https://www.nature.com/articles/s41467-020-15016-2
9. Nature Commun.: 通過聚合物封裝對2D材料進行有效的應變調制
應變工程是操縱二維（2D）材料電子和光學特性的一種有前途的方法。但是，由于范德華相互作用弱，因此2D材料和基材之間的嚴重滑動會導致彎曲或拉伸，從而導致無效的應變傳遞。為了克服此限制，湖南大學Yuan Liu等人設計了一種簡單的應變工程方法，即通過旋涂法將單層2D材料封裝在柔性PVA基板中。
本文要點：
1）旋涂PVA與2D材料之間的強大相互作用力確保了機械應力可以有效地傳遞，而滑移的可能性可以忽略不計。
2）通過對單層MoS2施加單軸應變，觀察到高達300 meV或更高的帶隙調制和136 V meV/％的最高調制率，大約是以前獲得結果的兩倍。而且，這種簡單的策略可以很好地擴展到其他2D材料，如WS2或WSe2，從而能夠增強帶隙調制。
ZhiweiLi, et al. Efficient strain modulation of 2D materials via polymerencapsulation, Nat. Commun., 2020
DOI:10.1038/s41467-020-15023-3
https://www.nature.com/articles/s41467-020-15023-3
10. Nature Commun.：具有合理仿生設計的軟三維網絡材料
許多膠原組織具有一種螺旋形的三維微結構，其中一些具有規則的幾何構型。這些螺旋形的三維微觀結構對J形應力應變響應起著至關重要的作用。受此類3D螺旋微結構的啟發，清華大學張一慧教授提出了一種基于周期性三維晶格結構的柔性三維網絡材料仿生設計，其中周期性排列的螺旋微結構作為連接晶格節點的構件。
本文要點：
1）與金屬/聚合物泡沫材料只在壓縮下產生J形應力應變響應不同，該方法開發的軟三維網絡材料在壓縮和拉伸下幾乎沿任意加載方向都能產生J形應力-應變響應。對于以缺失微結構形式出現的隨機缺陷，實驗測量表明缺陷密度在5%以上的軟三維網絡材料具有缺陷不敏感性。
2）定量力學建模很好地捕獲了關鍵設計參數對非線性機械響應的影響，這為通過調整螺旋微觀結構的幾何形狀來實現真實生物組織（如心肌）的各向同性/各向異性應力-應變曲線提供了一種設計工具。導電層與軟三維網絡材料的集成使得柔性壓力傳感器和具有J形應力-應變曲線的可伸縮導體能夠與生物組織相匹配，這預示著其在生物醫學設備中的潛在應用。
DongjiaYan et al. Soft three-dimensional network materials with rational bio-mimeticdesigns. Nat. Commun. 2020, 11 (1), 1180.
DOI:10.1038/s41467-020-14996-5
https://doi.org/10.1038/s41467-020-14996-5
