Science/Nature盤點：二月材料領域重大進展

1、Science：鈣鈦礦表面KTaO3（001）的極

性補償機制

維也納工業大學Martin Setvin（通訊作者）等人利用掃描探針顯微鏡和密度泛函理論研究了鈣鈦礦鉭酸鉀（KTaO3）（001）表面隨著自由度增加的補償機制。在真空中被切割的表面被固定在適當的位置，但是其能立即響應絕緣體到金屬的轉變以及可能的鐵電晶格失真。在真空中退火形成分離的氧空位，隨後將頂層完全重排成有序的KO和TaO2條紋圖案。最終通過形成具有理想幾何形狀和電荷的羥基化覆蓋層繼而置於水蒸氣後發現最佳解決方案。

文獻鏈接：Polarity compensation mechanisms on the perovskite surfaceKTaO3(001) （Science, 2018, DOI:10.1126/science.aar2287）

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2、Science: 電子束敏感材料的原子級解析度

TEM成像

阿卜杜拉國王科技大學的Daliang Zhang，Kun Li以及韓宇教授（共同通訊作者）發展了一系列策略來解決目前電子束敏感材料高分辨成像遇到的挑戰。該課題組設計方法在限制整體電子劑量的前提利用直接觀測電子計算（DDEC）相機分析了包括多種金屬有機框架材料在內的一系列電子束敏感材料。利用這類策略，研究人員可觀察到UiO-66中的苯環以及表面無配體和表面配體封端的共存現象。因此，該成果證明利用上述策略可以實現對電子束敏感材料的原子級解析度的透射電子顯微成像。

文獻鏈接：Atomic-resolution transmission electron microscopy of electron beam–sensitive crystalline materials（Science, 2018, DOI: 10.1126/science.aao0865）

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3、Science：基於納米結構范德瓦爾斯材料

的紅外雙曲變面

西班牙巴斯克大學Rainer Hillenbrand（通訊作者）等人通過納米結構化六面體氮化硼的薄層開發出中紅外雙曲線變面，該薄層支持深度亞波長尺度的聲子極化激元，其與面內雙曲線色散一起傳播。通過應用紅外納米成像技術，可以看到發散極化子束的凹（不規則）波前，這代表了雙曲極化子的標誌性特徵。這些結果說明了近場顯微鏡如何應用於揭示各向異性材料中極化激元的外來波前，並證明納米結構的范德華材料可以為雙曲線紅外變換設備和電路形成高度可變和緊湊的平台。

文獻鏈接：Infrared hyperbolic metasurface based on nanostructured van der Waals materials（Science, 2018, DOI:10.1126/science.aaq1704）

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4、Science：快速衝擊超薄薄膜產生液滴包

裹層

彈性薄膜能依靠毛吸力對液滴產生自主包裹，而對該過程的直觀觀察非常重要。美國馬薩諸塞大學Narayanan Menon（通訊作者）等人研究了水相中通過超薄聚合物薄膜實現對油滴的包裹。研究人員通過聚合薄膜的2D裁剪邊緣得到包裹層的3D形狀，並通過油包水和水包油薄膜兩方面展現了該技術的普遍性。

文獻鏈接：Wrapping with a splash: High-speed encapsulation with ultrathin sheets（Science, 2018, DOI: 10.1126/science.aao1290）

5、Nature：光催化碳炔類似物的生成及功能

化

巴塞羅那科學技術研究所Marcos G. Suero（通訊作者）等人意識到碳炔的本徵特點是可以連續形成3個新的共價鍵，猜測產生碳炔或相對穩定的其他碳形式的催化方法可以通過構建手性中心的組裝點分離法實現。該研究組設計了一種新的催化方法，利用可見光光氧化還原催化劑，生成重氮基甲基自由基作為碳炔的類似物。這些碳炔類似物可以誘導芳香環上碳-氫鍵裂的位點選擇，產生有效的重氮甲烷甲基化反應，這能穩定醫藥類化學物後期組裝點功能化的排序控制。這種方法為生物活性分子通過調整手性中心的位點提供了有效的路徑，也能進行有效後期功能化過程。

文獻鏈接：Catalytic assembly-point functionalization of carbyne equivalents with feedstock chemicals（Nature，2018，doi:10.1038/nature25185）

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6、Nature：小小木材到高性能結構材料的飛

躍

馬里蘭大學胡良兵、Teng Li（共同通訊）等人研發出了一種簡單而有效的策略，將塊狀天然木材直接轉變成高性能結構材料，其強度，韌性和防彈性提高了十倍，並具有更大的尺寸穩定性。通過在NaOH和Na2SO3的含水混合物中的沸騰過程從天然木材中部分去除木質素和半纖維素，隨後進行熱壓，導致細胞壁的完全塌陷和天然木材與高度一致的纖維素納米纖維的完全緻密化。這種策略被證明對各種木材都是普遍有效的，該加工木材具有比大多數結構金屬和合金更高的比強度，使其成為低成本，高性能，輕量級的替代品。

文獻鏈接：Processing bulk natural wood into a high-performance structural material（Nature, 2018, DOI:10.1038/nature25476）

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7、Nature：晶體有序轉變消除缺陷機制的新

發現

紐約大學Paul M. Chaikin（通訊作者）團隊題為「Freezing on a sphere」的文章，表明了球體表面的凍結是通過形成一個單一的，包含晶體的「大陸」而形成的，它將缺陷強制分成12個孤立的「海洋」。使用這種破碎的對稱性-將二十面體的頂點與缺陷「海洋」對齊，並將這些面展開到一個平面上，構造一個新的有序參數，以揭示晶格潛在的長程取向順序。幾何形狀對結晶的影響可以在納米級和微米級結構的設計中考慮到，其中可移動缺陷被隔離成自我排列的陣列。此外，缺陷在對稱位置上的分離以及在這些位置附近伴隨的流動性，在設計特定區域需要剛性和流動性的結構時實驗證明是有用的。

文獻鏈接：Freezing on a sphere（Nature,2018,DOI:10.1038/nature25468）

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8、Nature：由單層多晶二硫化鉬製成的多端

子憶阻晶體管

西北大學Mark C. Hersam（通訊作者）等人利用聚多晶單層二硫化鉬（MoS2）在實驗上實現了多端混合記憶電阻和晶體管。二維 MoS2憶阻器在單個電阻態中呈現出門控可調性。此外，六端子 MoS2憶阻晶體管還擁有門控異源突觸功能。該裝置有助於研究複雜的神經形態學習及二維材料中的缺陷動力學。

文獻鏈接：Multi-terminal memtransistors from polycrystalline monolayer molybdenum disulfide（Nature, 2018, DOI:10.1038/nature25747）

9、Nature：量產彈性超敏電子皮膚

斯坦福大學鮑哲南教授（通訊作者）等人設計了能實現量產和均一性製備各種本徵具可拉伸性的電子聚合物的方法，所製備的電子設備能實現本徵彈性聚合物晶體管陣列密度高達347個晶體管每平方厘米。同時拉伸應變1000次晶體管的導電能力及靈敏度等也沒有明顯下降，能夠與感測器陣列和數字電路等構建彈性可拉伸電子皮膚。所報道的製備方法同樣能適用於其他本徵彈性聚合物材料的應用以製備新一代彈性可拉伸電子皮膚設備。

文獻鏈接：Skin electronics from scalable fabrication of an intrinsically stretchable transistor array（Nature，2018，DOI:10.1038/nature25494）

本文由材料人學術組大黑天供稿，材料牛編輯整理。

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