假期總是過得很快，狗年已去，豬年已來，新的學期已經正式開始。據很多老師說，很多同學還沉浸在假期的狀態，是時候該收收心了！有鑒于此，納米人整理了豬年春節期間（臘月二十四至正月十五）材料、化學、物理相關領域發表在Science和Nature上的9篇重要成果，希望能激起你的斗志，喚醒你的意氣，燃燒你的卡路里！
1. Nature：攻克氫燃料電池關鍵難題丨2019.01.30
氫燃料電池汽車是未來新能源清潔動力汽車的主要發展方向之一，其中一個關鍵難題是氫燃料電池電極的CO中毒問題。富氫氛圍CO優先氧化（PROX）是車載去除氫氣中微量CO的最理想方式。然而現有PROX催化劑工作溫度相對較高（室溫以上）且區間窄，無法在寒冷條件下為氫燃料電池頻繁冷啟動過程中提供有效保護。有鑒于此，中國科學技術大學路軍嶺教授、韋世強教授、楊金龍教授等課題組密切合作，利用原子層沉積技術（ALD），首次設計出一種新型Fe1(OH)x-Pt單位點界面催化劑結構，并實現了在低溫高效去除氫氣中微量CO制備高純氫氣。
Lina Cao, Shiqiang Wei, Jinlong Yang,Junling Lu et al. Atomically dispersed iron hydroxide anchored on Pt for preferentialoxidation of CO in H2. Nature 2019, 565, 631–635.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0869-5
2. Science：同位素標記無損分析技術突破丨2019.02.01
作為化學實驗中最常用的分析方法之一，同位素標記法被廣泛應用。問題在于，現有同位素標記檢測的方法難以滿足日益精確和大量的研究需求。有鑒于此，美國橡樹嶺國家實驗室J. A. Hachtel和J. C. Idrobo團隊利用STEM實現了具有納米尺度空間分辨率的位點特異性同位素標記無損檢測。
Identification of site-specific isotopic labels by vibrational spectroscopy in the electronmicroscope. Science, 2019.
DOI:10.1126/science.aav5845
http://science.sciencemag.org/content/363/6426/525.full
3. Nature：量子霍爾鐵磁體新發現丨2019.02.06
量子霍爾鐵磁體（QHFMs）是一類二維電子相，其具有自發破缺的自旋或贗自旋對稱性，且其波函數具有拓撲性質。對稱性和拓撲學是理解QHFMs的核心。雖然在不同材料中已經鑒別出各類QHFMs，其疇壁處相互作用的電子態并未探測。有鑒于此，普林斯頓大學Ali Yazdani等人直接觀測到量子霍爾谷系統中相互作用的多通道拓撲邊界態。研究人員采用掃描隧道顯微鏡，直接觀察了Bi表面具有不同谷極化（即，在電子結構中占據能量相同但量子力學上具有差異性的能谷）的QHFM相之間疇壁處邊界態的自發形成。光譜學表明，這些電子態出現在拓撲能隙內，隨著谷極化轉變穿越疇壁而閉合/開放。通過改變能谷的特點和疇壁處電子態的數目，作者采用了不同的方案，使得谷極化通道為金屬性，或者具有光學帶隙。這種行為是庫侖相互作用受能谷特點影響的結果，后者決定拓撲態電子能否背散射，從而使這些通道成為一類獨特的相互作用的一維量子線。
Randeria M T, Agarwal K, Feldman B E, etal. Interacting multi-channel topological boundary modes in a quantum Hallvalley system.Nature, 2019.
DOI: 10.1038/s41586-019-0913-0
https://www.nature.com/articles/s41586-019-0913-0#article-info
4. Science : 揭示鈣鈦礦對堿金屬的影響丨2019.02.08
堿金屬陽離子可增強鹵化鈣鈦礦太陽能電池的效率，但是其中作用機理尚不清楚。有鑒于此，MIT等機構的研究人員基于納米X-射線熒光成像技術發現，適當濃度的堿金屬離子可增強鈣鈦礦中電荷-載流子壽命！研究表明，堿金屬的引入，將使Br和I等鹵素的分布都變得更加均勻化。同時，堿金屬含量必須控制在較低濃度，一旦含量升高，就容易團聚并形成團簇，增加復合活性。
J-P. Correa-Baena, Y. Luo, et al, Homogenized halidesand alkali cation segregation in alloyed organic-inorganic perovskites.Science.2019.
http://science.sciencemag.org/content/363/6427/627?rss=1
5. Science：智能織物，冷暖自如丨2019.02.08
人體與環境的熱交換有超過40%是通過紅外輻射進行的，然而，無論是我們的皮膚還是構成服裝的紡織品，都不能依據環境的變化動態地控制這種紅外輻射。有鑒于此，馬里蘭大學王育煌、歐陽敏團隊及其合作者用涂有導電材料的特殊設計纖維制成紡織品，這種紡織品在不同的溫度或濕度條件下顯示出很好的紅外輻射“門控”效應，使得人體通過紡織品有效地“打開”和“關閉”紅外輻射以響應環境變化成為可能。研究人員指出，這種智能織物要么阻止紅外線輻射，要么允許它通過，這種響應幾乎是瞬間發生的，所以在人們意識到自己正在變熱之前，這件衣服可能已經冷卻了。
Zhang X A, Yu S, Xu B, et al.Dynamic gating of infrared radiation in a textile. Science, 2019.
DOI: 10.1126/science.aau1217
http://science.sciencemag.org/content/363/6427/619
6. Science：Cu配合物實現高效藍光LED丨2019.02.08
銥（Ir）、鉑（Pt）、釕（Ru）等重金屬元素的發光配合物在光催化、能量轉化以及有機發光二極管（OLED）領域起著重要作用。對地球上儲量更高的Cu而言，要想實現同等性能，必須克服輕金屬存在的弱自旋-軌道耦合，并抑制Cu(I)配合物中通常具有的高重組能。有鑒于此，美國南加州大學Mark E. Thompson團隊及其合作者在二配位、配體呈共面構象的環(烷基)(氨基)卡賓-Cu-酰胺中，獲得了>99%的光致發光效率以及微秒級壽命。研究團隊設計了一種氧化還原活性配體呈共面構象的二配位Cu(I)配合物，非輻射衰減受到抑制，結構重組降低，且存在充足的軌道重疊以實現高效電荷轉移。基于此，作者獲得了>99%的光致發光效率以及微秒級壽命，實現了高效的藍光OLED。
Hamze R, Peltier J L, Sylvinson D, et al.Eliminating nonradiative decay in Cu(I) emitters: >99% quantum efficiency and microsecond lifetime. Science,2019.
DOI: 10.1126/science.aav2865
http://science.sciencemag.org/content/363/6427/601
7. Nature：首次實驗證明弱拓撲絕緣態的存在丨2019.02.11
過去十年，拓撲材料的重大突破都基于Z2型拓撲絕緣體的發現，后者是一類內部絕緣，表面導電的材料。在三維空間，拓撲絕緣體分為強/弱拓撲絕緣體，且實驗很快證實了對強拓撲絕緣體的理論預測。相比之下，弱拓撲絕緣體（WTI）尚未被實驗證實，因為拓撲表面態只出現在特定側端面上，一般情況下無法在實際的三維晶體中檢測。有鑒于此，東京大學Takeshi Kondo和東京工業大學T. Sasagawa團隊及其合作者首次從實驗上證明了β-Bi4I4中存在WTI態。特別之處在于，該晶體具有明顯自然劈裂的上端面和側端面——通過范德華力堆疊，這對實驗上實現WTI態十分有利。作者在側端面（100晶面）發現準一維狄拉克拓撲表面態——WTI態的決定性特征，而上端面（001晶面）不具有拓撲表面態。作者同時發現，接近室溫下，β至α的晶相轉變驅動了拓撲相變——從非平凡WTI至普通絕緣體。
Noguchi R, Takahashi T, Kuroda K, et al.A weak topological insulator state in quasi-one-dimensional bismuth iodide.Nature, 2019.
DOI: 10.1038/s41586-019-0927-7
https://www.nature.com/articles/s41586-019-0927-7#auth-22
8. Science：全噴墨印刷制備高效有機晶體管丨2019.02.15
克服功耗，制造成本和信號放大之間的權衡一直是可穿戴電子產品的長期問題。有鑒于此，劍橋大學Arokia Nathan團隊報道了一種高增益，全噴墨印刷的肖特基勢壘有機薄膜晶體管放大器電路。晶體管信號放大效率為38.2 S/A,接近理論熱離子極限，同時具有超低功耗(<1納瓦)。這些晶體管表現出良好的可靠性，可忽略不計的閾值電壓偏移，使用超低功率，高增益放大器來檢測電生理信號。
Jiang, C. et al. Printed subthreshold organic transistors operating at high gain and ultralow power. Science 363, 719
DOI:10.1126/science.aav7057.
http://science.sciencemag.org/content/363/6428/719.abstract
9. Science：超級氣凝膠隔熱材料丨2019.02.15
在極端環境中，譬如需要在高溫和反應氣氛中操作的航空航天領域，材料必須同時具備超輕，高力學強度和絕熱三大特點。通過非常規策略的多尺度多級次結構設計，可以獲得既具有負泊松比（使其在拉伸時沿法線方向膨脹），又具有負熱膨脹系數（使其在加熱時收縮）的雙負指數材料，從而提高斷裂韌性并減輕陶瓷的脆性。然而，由于加工限制，制造具有分層結構的塊狀三維陶瓷超材料氣凝膠依然困難重重！有鑒于此，加州大學洛杉磯分校段鑲鋒、黃昱團隊和哈爾濱工業大學Hui Li團隊合作，報道了一種具有雙曲結構的三維hBN陶瓷氣凝膠，同時具有負的熱膨脹系數和負的泊松比，具備超輕、高力學強度和超級隔熱三大特點。這種氣凝膠具有負泊松比（-0.25）和負的線性熱膨脹系數（-1.8X10-6 per ℃）等系列優勢：
1. 超輕：密度接近0.1 mg cm-3。
2. 超低導熱性：真空和空氣中的熱導分別約為2.4mW/m K和20 mW/m K。
3. 超高力學性能：高達95％的超高彈性變形，具有數百次循環的抗熱沖擊性，在275℃/s熱沖擊或1400℃強烈熱應力下強度損失幾乎為零。
Xiang Xu, Qiangqiang Zhang, Menglong Hao,Yu Huang, Xiangfeng Duan et al. Double-negative-index ceramic aerogels forthermal super insulation. Science 2019, 363, 723-727.
http://science.sciencemag.org/content/363/6428/723
