1. Science：介電超表面實現超快光脈沖整形
在之前的研究中，納米結構超表面已被研究人員賦予無源光學元件的功能。最近，美國國家標準與技術研究院Amit Agrawal團隊和Henri J. Lezec團隊證明超表面也可作為時變有源光學元件。作者使用介電納米結構陣列形成的超表面，通過控制頻率分量的相位和振幅，實現了近紅外區超快（飛秒級）光脈沖整形。該研究為開發用于時變微型化光學元件的動態超表面提供了一條新的途徑。
圖：利用介電超表面的超快光脈沖整形。
Shawn Divitt, Wenqi Zhu, Cheng Zhang, Henri J.Lezec, Amit Agrawal. Ultrafast optical pulse shaping using dielectricmetasurfaces. Science, 2019.
DOI: 10.1126/science.aav9632
https://science.sciencemag.org/content/364/6443/890
2. Science Advances：3D打印！鈣鈦礦納米線-嵌段共聚物墨水
具有高度各向異性光電特性的一維（1D）納米材料是能量收集、柔性電子和生物醫學成像設備的關鍵組件。精確局部控制的成分和取向的納米線的3D圖案化方法將使新的光電器件設計成為可能。哈佛大學Jennifer A. Lewis和加州大學伯克利分校A. Paul Alivisatos團隊開發納米復合材料墨水，并且3D打印出了多種器件。該墨水由懸浮在聚苯乙烯-聚異戊二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物基質中的發光的膠體鈣鈦礦（CsPbX3，X = Cl，Br和I）納米線組成。納米線對準由程序化的印刷路徑限定，產生具有高度極化的吸收和發射性質的光學納米復合材料。已經生產了幾種器件以突出該方法的多功能性，包括光學存儲，加密，傳感和全色顯示器。
Zhou, N.et al. Perovskite nanowire–block copolymer compositeswith digitally programmable polarization anisotropy. Science Advances, 2019.
DOI: 10.1126/sciadv.aav8141
https://advances.sciencemag.org/content/5/5/eaav8141?rss=1
3. Science Advances：有力證據！CH3NH3PbI3中極化子的存在
混合有機-無機鹵化物鈣鈦礦具有優異的光電性能，并表現出對缺陷的較高耐受性，這些缺陷被認為源于載流子的相關運動和形成大極化子的極化晶格。目前，鮮有實驗技術能夠直接探測這些相關性。美國西北大學David G. Cooke課題組采用了時間分辨多太赫茲光譜(multi-THz spectroscopy)，克服了對極化子的內部激發敏感，在時間上和能量上解決了電荷與單晶CH3NH3PbI3（MAPI）中縱向光學聲子的相干耦合。研究觀察到由耦合聲子云中電荷的相干位移引起的室溫帶內量子節拍(intraband quantum beats)。測量結果為室溫下MAPI中極化子的存在提供了有力證據，表明電子/空穴-聲子耦合是混合金屬鹵化物鈣鈦礦的一個決定性方面，有助于防止散射和增強載流子壽命。
Lan, Y. etal. Ultrafast correlated charge and lattice motion in a hybrid metal halide perovskite. Science Advances, 2019.
DOI: 10.1126/sciadv.aaw5558.
https://advances.sciencemag.org/content/5/5/eaaw5558?rss=1
4. Science Advances：二維雜化鈣鈦礦在室溫下維持強極化相互作用
極化器件利用激子和光子自由度之間的相干耦合來執行低輸入功率的高度非線性操作。目前大多數器件是利用外延生長的量子阱中的激子，并需要在低溫條件下進行，而并未在室溫下實現。意大利納米技術研究所V. Ardizzone和L. De Marco團隊研究表明，二維層狀鈣鈦礦的大單晶片能夠在室溫下維持強極化非線性，而不需要嵌入由高反射鏡形成的光學腔中。激子-激子相互作用能量與自旋有關，與在低溫下無機量子阱的非常相似，并且比迄今為止報道的室溫極化器件大一個數量級。由于其易于制造，具有較大的雙極振蕩器強度和較強的非線性，這些材料為在室溫下實現極化器件提供了一條有效途徑。
Fieramosca,A. et al. Two-dimensional hybrid perovskites sustaining strong polariton interactions at room temperature. Science Advances, 2019.
DOI: 10.1126/sciadv.aav9967.
https://advances.sciencemag.org/content/5/5/eaav9967
5. Science Advances：玻璃聚合物膜超選擇性高效節能酸氣分離
用膜從天然氣中分離出CO2和H2S混合酸性氣體引起了越來越多的學術和商業興趣。近日，喬治亞理工學院William J. Koros及阿卜杜拉國王科技大學Ingo Pinnau報道了一種具有超H2S選擇性的、獨特滲透性的玻璃態偕胺肟基功能化聚合物，該聚合物具有固有的微孔結構，可用于膜基分離。實驗發現，采用含20% H2S:20% CO2:60% CH4的三元混合物原料，在高達77bar的進料壓力下，玻璃態偕胺肟基功能化膜具有前所未有的分離性能。這些膜具有非凡的H2S/CH4選擇性（高達75%），且具有超高的H2S滲透性（>4000 Barrers），比商業上可用的玻璃聚合物膜高2~3個數量級。
Shouliang Yi, Ingo Pinnau, * William J.Koros*, et al. Ultraselective glassy polymer membranes with unprecedented performance for energy-efficient sour gas separation. Science Advances, 2019.
DOI: 10.1126/sciadv.aaw5459
https://advances.sciencemag.org/content/5/5/eaaw5459
6. Science Advances：炔基高選擇性電化學加氫：力致變色材料的快速制備
電化學加氫已成為一種環境友好、操作簡單的有機化合物催化還原方法。近日，印第安納大學與普渡大學印第安納波里斯聯合分校Haibo Ge團隊首次報道了在溫和的條件下，炔基化合物高效高選擇性電化學加氫制Z-烯烴。電化學加氫（氘）控制實驗表明，氫源來自于溶劑、支持電解質和堿。掃描電鏡和X-射線衍射實驗表明，電化學反應生成的Pd納米粒子具有化學吸附氫載體的作用。還可以通過稍微改變條件使炔基完全還原為飽和烷烴。此外，該方法有效地合成了一系列新型的力致變色材料，顯示了藍移變色機理。這是第一例cis-烯烴基有機力致變色材料。
Bijin Li and Haibo Ge*. Highly selectiveelectrochemical hydrogenation of alkynes: Rapid construction of mechanochromicmaterials. Science Advances, 2019.
DOI: 10.1126/sciadv.aaw2774
https://advances.sciencemag.org/content/5/5/eaaw2774
7. JACS：沸石限域的陽離子Ni催化劑催化乙炔選擇性加氫反應
炔烴選擇性加氫制烯烴具有重要的工業應用價值。這種轉化需要高效的催化劑和精確的選擇性控制，目前最常使用的是鈀基金屬催化劑。近日，南開大學Landong Li、中石化上海石油化工研究院Chuanming Wang等多團隊合作發現沸石限域的四配位陽離子鎳(II)可以有效催化乙炔選擇性加氫制乙烯，這是聚合前痕量乙炔脫除的關鍵工藝。在優化條件后，乙炔轉化率達到100%，乙烯選擇性達到97%。該催化劑體系具有良好的穩定性和可回收性，具有廣闊的應用前景。光譜研究和DFT計算揭示了H2分子的異裂以及H-和H+在乙炔選擇性加氫制乙烯中的重要性。
Yuchao Chai, Chuanming Wang,* Landong Li*, et al. Acetylene Selective Hydrogenation Catalyzed by Cationic Nickel Confined in Zeolite. Journal of the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.9b03361
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b03361
8. AFM：MOF衍生的納米碳化物用于化學-光熱殺滅細菌和傷口消毒
致病菌引起的嚴重傳染病已成為全球公共衛生面臨的重大威脅之一。與其他抗菌方法相比，具有化學-光熱治療功能的抗菌材料則有著更為明顯的優勢。而開發可以快速、安全、協同地對抗致病菌的抗菌納米制劑也仍然是目前研究領域中的一項難題。四川大學程沖教授、馬朗和趙長生教授等團隊設計了一種MOF衍生的，具有對近紅外(NIR)光響應能力和尺寸轉換能力的納米碳化物來解決這一問題。
實驗首先合成了具有化學光熱殺菌能力的MOF衍生納米碳化物，并在其表面包覆了一層熱敏凝膠層以使其獲得可以on-off捕獲細菌的能力。最終所制備的納米碳化物在近紅外輻射下具有較高的光熱轉換效率和由納米分散體向微米聚集體的快速尺寸轉化性能，這使得納米碳化物能夠產生大量局部熱量和豐富的Zn2+離子，進而直接破壞細菌膜和細胞內蛋白。這些納米碳化物不僅在極低劑量下就具有接近100%的殺菌率，而且具有與萬古霉素相當的高效、安全的傷口消毒活性，因此具有廣闊的應用前景，有望作為廣譜抗菌藥物的替代品。
Ye Yang, Chong Cheng, Lang Ma, Changsheng Zhao,et al. Size-Transformable Metal–Organic Framework–Derived Nanocarbons for Localized Chemo-Photothermal Bacterial Ablation and Wound Disinfection. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201900143
https://doi.org/10.1002/adfm.201900143
