1. Nature：超快全相干自旋切換的時間和光譜指紋
未來的信息技術需要更快，低損耗的量子控制。強烈的光場促進了這種方式的里程碑，包括誘導新的物質狀態，電子的彈道加速以及谷贗自旋的相干翻轉。這些動態留下了獨特的“指紋”，例如特征帶隙或高次諧波輻射。切換技術上最重要的量子屬性的最快和最耗散的方式-由勢壘隔開的兩個狀態之間的自旋是觸發全連貫的進動。皮秒電場和磁場的實驗和理論研究表明了這種可能性，但觀察到實際的自旋動力學仍然遙不可及。近日，雷根斯堡大學C. Lange聯合拉德堡德大學R. V. Mikhaylovskiy研究團隊展示了太赫茲電磁脈沖允許在勢壘上旋轉的相干轉向，并報道相應的時間和光譜指紋。該目標通過將反鐵磁性TmFeO3（thofium orthoferrite）中的自旋耦合到定制天線的局部增強的太赫茲電場來實現。在一皮秒的持續時間內，強烈的太赫茲脈沖突然改變磁各向異性并觸發大幅度的彈道自旋運動。與數值模擬一致，特征相位翻轉，集體自旋共振的不對稱分裂和法拉第信號的長壽命偏移是相干自旋切換到相鄰電位最小值的標志。低功耗和天線的亞波長空間定義可以促進以太赫茲速率工作的可擴展自旋設備。
Schlauderer, S. Lange, C. Mikhaylovskiy, R. V. et al. Temporal and spectral fingerprints of ultrafast all-coherent spin switching. Nature 2019.
DOI:10.1038/s41586-019-1174-7
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1174-7.pdf
2. Nature Mater.：用于量子光子器件的半導體納米結構的液滴外延
長期以來夢想的“量子互聯網”將由量子節點（固態或原子系統）網絡組成，這些節點通過飛行量子位連接，自然地基于光子，以光速長距離傳播，具有可忽略的退相干。關鍵部件是光源，能夠提供單個或糾纏的光子對。在不同平臺中，半導體量子點（QD）非常具有吸引力，因為它們可以與小型化芯片中的其他光子和電子元件集成。在20世紀90年代早期，科研人員開發了兩種方法來合成自組裝外延半導體QD，或“人造原子” - 即Stranski-Krastanov（SK）和液滴外延（DE）方法。由于其堅固性和簡單性，SK方法在基礎和技術領域中成為取得多項突破的主力。然而，對特定發射波長或結構和光學性質的需求促使對DE方法及其最近的發展，局部液滴蝕刻（LDE）的進一步研究成為獲得高質量半導體納米結構的補充途徑。最新的研究表明DE和LDE量子點可以補充（有時甚至優于）傳統的SK InGaAs量子點作為量子發射體。近日，米蘭大學Stefano Sanguinetti研究團隊對DE和LDE的現狀進行了一次批判性調查，突出了量子通信和技術應用中的優勢和劣勢，成就和挑戰。
Gurioli, M. Sanguinetti, S. et al. Droplet epitaxy of semiconductor nanostructures for quantum photonic devices. Nature Materials 2019.
DOI:10.1038/s41563-019-0355-y
https://www.nature.com/articles/s41563-019-0355-y.pdf
3. Nature Commun.：基于超純碳管的低壓高性能柔性數字和模擬電路
碳納米管（CNT）薄膜晶體管（TFT）可以用于柔性和可穿戴電子設備。然而，它通常具有低半導體管純度，低器件產率以及p型-n型TFT之間的不匹配。惠普實驗室Tsung-Ching Huang, 香港科技大學Kwang-Ting Cheng 聯合斯坦福大學的鮑哲南團隊報道了基于高產率（19.9％）和超高純度（99.997％）聚合物分選的半導體CNT的低壓和高性能數字和模擬CNT TFT電路。使用高均勻性沉積和偽CMOS設計，展示了CNT TFT在3 V的低工作電壓下具有良好的均勻性和高性能。通過這些高性能TFT，開發了以50 kHz運行的8級移位寄存器和第一個在20 kHz時具有1,000增益的可調增益放大器。該研究表明了采用溶液處理的CNT TFT具有用于大規模柔性電子設備的巨大潛力。
Lei, T. et al. Low-voltage high-performance flexible digital and analog circuits based on ultrahigh-purity semiconducting carbon nanotubes. Nat. Commun. 10, 2161, 2019
Doi:10.1038/s41467-019-10145-9.
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10145-9
4. 北京理工大學Nature Commun.：MOFs光催化殺菌，凈化空氣！
空氣過濾是被動污染控制的重要方法。然而，大多數商用空氣凈化設備都依賴于密集的濾嘴，它們具有良好的顆粒物(PM)去除能力，但生物殺滅效果較差。近日，北京理工大學Bo Wang、Xiaojie Ma團隊發現了一系列具有光催化殺菌性能的金屬有機框架（MOFs）。實驗發現，ZIF-8在模擬太陽照射后2小時內，在鹽水中可使大腸桿菌(E. coli)幾乎完全失活(>99.9999%失活效率)。機理研究表明，通過配體金屬電荷轉移(LMCT)，光電子被捕獲在ZIF-8 Zn+中心，然后生成氧還原相關活性氧物種(ROS)，是主要的消毒機制。用ZIF-8制備的空氣纖維具有良好的綜合污染控制性能，30分鐘內對空氣中的細菌具有>99.99%的光催化殺滅效率，對顆粒物的去除率也可達97%。
Ping Li, Xiaojie Ma*, Bo Wang*, et al. Metal-organic frameworks with photocatalytic bactericidal activity for integrated air cleaning. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-10218-9
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10218-9
5. 南開大學AM綜述：三維石墨烯基宏觀結構用于水處理
近年來，基于石墨烯的三維宏觀結構(3D GBMs)因其在水處理中的巨大應用潛力而受到越來越多的關注。3D GBMs獨特的結構特點(如，大表面積、相互連接的多孔網絡)以及優異的性質(例如，高導電性、良好的化學和熱穩定性、好的透光性和高光熱轉換效率)使其成為通過吸附、電容去離子作用、太陽能蒸餾凈化水的良好材料。此外，3D GBMs可以作為載體固定粉末納米材料，構建單片吸附劑和光/電催化劑，這大大拓寬了它們在水處理中的潛在應用。近日，南開大學展思輝等對近年來3D GBMs的合成及其在水凈化方面的應用進展進行了總結并闡述了今后的研究方向和面臨的挑戰及展望。
Haitao Wang, Sihui Zhan*, et al. 3D Graphene-Based Macrostructures for Water Treatment. Adv. Mater. 2019,
DOI:10.1002/adma.201806843
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201806843
6. AM：具有類似水果結構和功能的疏水水凝膠
通常，聚合物網絡在良溶劑中溶脹形成凝膠，且凝膠在不良溶劑中收縮。北海道大學Jian Ping Gong課題組報道了一種異常現象：一些疏水性凝膠在水中顯著膨脹，達到高達99.6wt％的水含量。非溶劑水中的這種異常溶脹行為在各種疏水性有機凝膠中能夠普遍觀察到，其含有對水比對疏水性聚合物更高親和力的有機溶劑。研究者發現，由于快速的相分離形成了半透性表層，此外，由有機溶劑-水混合的高滲透壓驅動的水分子不均勻擴散到凝膠中是該溶脹行為的主要原因。該類疏水性水凝膠具有水果狀結構，由疏水性表皮和水捕獲的微孔組成，以顯示各種獨特的性質，例如顯著增強的強度、表面疏水性和抗干燥性（盡管它們具有極高的含水量）。此外，疏水性水凝膠能夠從濃鹽水溶液中的選擇性吸水和在小壓力下快速釋放水，類似于從果實中擠壓果汁。疏水性水凝膠的這些新功能將發現有希望的應用，譬如，作為能夠自動從海水中獲取淡水的材料。
Hui Guo, Tasuku Nakajima, Dominique Hourdet, Alba Marcellan, Costantino Creton, Wei Hong, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Hydrophobic Hydrogels with Fruit‐Like Structure and Functions. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201900702
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201900702
7. AM：仿生制備粘彈性膠囊及其應用
微膠囊常被用作活性成分的載體以保護其不與周圍物質發生過早的反應。瑞士洛桑聯邦高等理工學院Esther Amstad團隊將微膠囊作為具有良好顆粒結構的宏觀三維材料的主要構件。該膠囊是由被兒茶酚（用于金屬配位）功能化的嵌段共聚物表面活性劑組成的。這些表面活性劑會在乳液滴的表面發生自組裝，通過離子交聯形成具有低滲透性粘彈性膠囊。結果表明，該膠囊具有良好的機械強度、柔韌性和黏性，因此可以將其用于構建宏觀的顆粒結構，進而為設計開發3D打印的柔軟自愈材料提供了新的方法。
Gianluca Etienne, Esther Amstad. et al. Bioinspired Viscoelastic Capsules: Delivery Vehicles and Beyond. Advanced Materials. 2019
DOI: 10.1002/adma.201808233
https://doi.org/10.1002/adma.201808233
8. Angew：探索能源材料功能界面的新興電子顯微鏡技術
界面在許多化學領域發揮著重要作用。然而，它們的局部性質需要具有高空間分辨率的表征技術，以便完全理解它們的結構和性質。最先進的原子分辨率或原位掃描透射電子顯微鏡和電子能量損失光譜是表征單原子分辨率的材料的局部結構和化學不可或缺的工具，但它們無法測量許多屬性，例如振動模式或電荷轉移，并且僅限于不含液體的室溫樣品。近日，橡樹嶺國家實驗室Miaofang Chi研究團隊概述了允許克服這些限制的新興電子顯微鏡技術，并重點介紹了這些技術所啟用的幾項最新研究。作者還提供了這些技術如何相互配對和使用原位方法的愿景，以提供對功能接口的靜態和動態行為的新見解。
Zachman, M. J. Chi, M. et al. Emerging Electron Microscopy Techniques for Probing Functional Interfaces in Energy Materials. Angew.2019
DOI:10.1002/ange.201902993
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.201902993
