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1. 可由電場控制的自組裝納米機器人手臂

（A self-assembled nanoscale robotic arm controlled by electric fields）

材料名稱：基於DNA的納米機器人手臂

研究團隊：慕尼黑工業大學Simmel研究組

納米機器人想要利用動態自組裝 DNA 納米結構，需要有快速可靠的驅動機制。因此，Kopperger 等人創建了一個 55 納米見方的基於 DNA 的分子平台，並在上面集成了長度為 25 納米的機器人手臂，該手臂可以擴展到 400 納米以上，並可以通過外部施加電場來進行操縱。通過單對 F?rster 共振能量轉移實驗和熒光顯微鏡證明了，可以在毫秒內實現機器人手臂在平台上任意位置間精確的切換。該機器人手臂可用於數十納米的分子或納米顆粒的電驅動運輸，這對於控制光子和等離子體激元過程是很有用的。在外力誘導的 DNA 雙鏈解鏈實驗中，演示了通過機器人臂施加皮牛頓大小的力。（Science DOI: 10.1126/science.aao4284）

2. 光敏有機異質結構中的厘米級電子擴散

（Centimetre-scale electron diffusion in photoactive organic heterostructures）

材料名稱：光敏有機異質結構

研究團隊：美國密歇根大學Forrest研究組

有機半導體的獨特性能，諸如柔韌性和輕便性，對於信息顯示、照明和能源生產等都變得日益重要了。但是有機物同時存在靜態和動態無序，這會導致可變程載流子躍遷，從而導致電特性差、電子和空穴遷移率低以及相對應的電荷擴散長度短（低於 1 微米）。Burlingame 等人展示了一個光活性（光響應的）有機異質結構，其包含電子阻擋層和混合供體：C70 富勒異質結，以及夾在其兩者之間一個薄富勒烯通道，並通過離解激子產生電荷。在富勒烯通道中觀察到了電子的厘米級擴散，並可以與簡單的電子擴散模型擬合。該實驗使得能夠直接測量有機半導體中的電荷擴散係數，如室溫下在 C60 通道中的電荷擴散係數高達 0.83±0.07 平方厘米每秒。富勒烯的高擴散性與極長的電荷重組時間相結合產生了超過 3.5 厘米的擴散長度，比有機體系預期的高出了幾個數量級。（Nature DOI: 10.1038/nature25148）

3.手性磁性納米顆粒和凝膠

(Chiromagnetic nanoparticles and gels)

手性無機納米結構具有較高的圓二色性，但對其光學活性的實時控制至今只能通過不可逆的化學變化來實現。但對於手性光器件來說場調製才是一種更為理想的手段。Yeom 等人假定手性納米結構可以獲得磁場調製，且磁性轉變偶極矩對偏振旋轉的貢獻很大。並發現，具有晶格手性扭曲的順磁性 Co3O4 納米顆粒的分散體和凝膠在可見光範圍內顯示出的光動力學活性，相當於同等尺寸非順磁性納米顆粒的 10 倍。納米顆粒凝膠對紫外光範圍內圓偏振光束的透過率可以通過磁場可逆調控。這種現象同樣在其他具有印跡氨基酸和其他手性鍵修飾晶格扭曲的納米金屬氧化物中觀察到。這系列手性陶瓷納米結構和凝膠對於手性和磁性的連接以及推進相關新技術和領域的發展都是至關重要的。（Science DOI: 10.1126/science.aao7172）

4. 玻色-愛因斯坦凝聚體混合物中的量子液滴

(Quantum liquid droplets in a mixture of Bose-Einstein condensates)

材料名稱：量子液滴

研究團隊：西班牙巴塞羅那科學技術學院Tarruell研究組

量子液滴是由吸引力和排斥力平衡自我約束的小原子簇。Cabrera 等人報導了在兩種玻色-愛因斯坦凝聚體的混合物中通過接觸相互作用而完全穩定的液滴的觀察結果。通過原位成像直接測量它們的大小和密度，證明了它們比液態氦要稀釋多個數量級。而且表明了液滴要是穩定的，需要其中最小的原子數量是穩定的，用以防止量子波動引起的崩潰。在這個數量之下，量子壓力會驅動液體-氣體轉變，Cabrera 等人將其作為相互作用強度的函數映射了出來。這些超稀釋的各向同性液體保持弱相互作用，構成了一個理想的量子多體理論的基準平台。（Science DOI: 10.1126/science.aao5686）

5. 3D 列印全無機Bi2Te3-基油墨實現形狀貼合的熱電材料

(3D printing of shape-conformable thermoelectric materials using all-inorganic Bi2Te3-based inks)

材料名稱： Bi2Te3熱電材料

研究團隊：韓國烏爾山國家科學技術研究所Jae Sung Son研究組