1. Cu/ZnO 催化劑上的活性位點(diǎn)
　?。ˋctive sitesfor CO2 hydrogenation to methanol on Cu/ZnO catalysts） 　　近年來(lái)，二氧化碳（CO2）氫化成甲醇的商業(yè)用銅/氧化鋅/氧化鋁（Cu/ZnO/Al2O3）催化劑中的活性位點(diǎn)，即 Zn-Cu 雙金屬位點(diǎn)或 ZnO-Cu 界面位點(diǎn)引起了激烈的爭(zhēng)論。Kattel 等人報(bào)導(dǎo)了典型催化劑ZnCu和ZnO/Cu 對(duì)甲醇合成的活性的直接比較。他們結(jié)合x(chóng) 射線光電子能譜、密度泛函理論和動(dòng)力學(xué)蒙特卡羅模擬，可以識(shí)別和表征每種催化劑的反應(yīng)活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論結(jié)果都表明，ZnCu 在反應(yīng)條件下經(jīng)歷表面氧化，使得表面 Zn轉(zhuǎn)變成 ZnO，從而使 ZnCu 達(dá)到ZnO/Cu 中相同 Zn 覆蓋率的活性。Kattel 等人的研究結(jié)果突出了 Cu 和ZnO界面處的協(xié)同作用在促進(jìn)甲酸中間體合成甲醇的重要性。（Science DOI: 10.1126/science.aal3573）

　　2.層狀二維鈣鈦礦邊緣態(tài)實(shí)現(xiàn)高效的內(nèi)部激子解離
　?。‥xtremely efficient internal exciton dissociation through edgestates in layered 2D perovskites） 　　理解和控制目前半導(dǎo)體量子阱中的電荷和能量流可以實(shí)現(xiàn)高效率光電器件。二維Ruddlesden-Popper 鈣鈦礦是可溶液處理的量子阱，其帶隙可以通過(guò)改變鈣鈦礦層厚度來(lái)調(diào)節(jié)，從而有限制效電子空穴。經(jīng)典的量子限制系統(tǒng)中光生電子和空穴受到庫(kù)侖相互作用或激子的強(qiáng)約束。Blancon 等人報(bào)導(dǎo)了厚度超過(guò)兩個(gè)鈣鈦礦晶體單位（>1.3 納米）的 Ruddlesden-Popper 鈣鈦礦薄膜的光物理機(jī)制，是由鈣鈦礦層邊緣的局部本征電子結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的較低能態(tài)主導(dǎo)。這些能態(tài)提供了將激子解離成壽命更長(zhǎng)的自由載流子的直接途徑，從而顯著提高了光電器件的性能。（Science DOI: 10.1126/science.aal4211）

　　3.晶粒邊界穩(wěn)定性控制極細(xì)納米晶金屬的硬化和軟化
　?。℅rain boundary stability governs hardeningand softening in extremely fine nanograined metals） 　　常規(guī)金屬遵循經(jīng)典霍爾-彼特關(guān)系，晶粒越小越堅(jiān)硬。但是，這種關(guān)系在一些納米級(jí)尺寸合金的晶粒情況下卻是失效的，而且還會(huì)有軟化發(fā)生。Hu 等人研究發(fā)現(xiàn)極細(xì)納米金屬晶粒的塑性變形機(jī)理及其硬度可以通過(guò)調(diào)節(jié)晶界（GB）的穩(wěn)定性進(jìn)行調(diào)整。電沉積的鎳鉬（Ni-Mo）納米晶粒樣品經(jīng)過(guò) GB 調(diào)整處理，在晶粒尺寸低于10 納米時(shí)變軟。通過(guò)弛豫和分離Mo 實(shí)現(xiàn)的 GB 穩(wěn)定，納米晶粒樣品實(shí)現(xiàn)了超高硬度，具有由延伸部分位錯(cuò)產(chǎn)生所主導(dǎo)的塑性變形機(jī)制。晶粒邊界穩(wěn)定性為生產(chǎn)具有超常特性的新型納米晶粒金屬提供了除晶粒尺寸之外的另一種選擇。（Science DOI: 10.1126/science.aal5166）

　　4.低溫產(chǎn)氫催化劑Pt/α-MoC
　　（Low-temperaturehydrogen production from water and methanol using Pt/α-MoC catalysts） 　　聚合物電解質(zhì)膜燃料電池（PEMFCs）以氫氣為燃料，是十分有吸引力的電力供應(yīng)系統(tǒng)。但是在使用之前，所需的氫氣原位地從穩(wěn)定的液體中產(chǎn)生，能夠確保存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)陌踩?。在這方面，甲醇的使用尤其引人注目，因?yàn)樗畠r(jià)且能夠與水重組從而釋放高質(zhì)量密度的氫氣（18.8 wt.%）。但是傳統(tǒng)的甲醇蒸氣重組方式需要在高溫下（200-350攝氏度）進(jìn)行。因此，汽車(chē)用和便攜PEMFC的研究焦點(diǎn)一直是甲醇的液相重組（APRM）。這種方法需要更加節(jié)能、簡(jiǎn)便和更加密集的器件設(shè)計(jì)來(lái)直接集成PEMFC電池堆。然而，目前仍然需要一種有效的PEMFC催化劑。Lin等人將Pt在原子級(jí)分散在α-MoC的上，從而可以通過(guò)APRM高效地產(chǎn)生氫氣，這一過(guò)程的平均轉(zhuǎn)化頻率達(dá)到每mol Pt每小時(shí)轉(zhuǎn)化18046 mol H2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)以前報(bào)導(dǎo)的低溫APRM催化劑。他們將這一極好的產(chǎn)氫性能歸結(jié)于：α-MoC促進(jìn)水分解的優(yōu)異活性，和Pt與α-MoC共同活化并重組甲醇的協(xié)同效應(yīng)。

　　5. 膠體量子點(diǎn)光激發(fā)膜的電子-空穴交流阻滯和無(wú)記憶復(fù)合
　?。‥lectron–holeexchange blockade and memory-less recombination in photoexcitedfilms of colloidal quantum dots） 　　理解光激發(fā)膠體量子點(diǎn)（QD）固體中的電荷傳輸和復(fù)合動(dòng)力學(xué)，對(duì)其在光電子器件中的應(yīng)用非常關(guān)鍵。Fidler 等人對(duì)電耦合、器件級(jí) PbSe QD 膜瞬態(tài)光電流進(jìn)行了研究。觀察發(fā)現(xiàn)，用100fs 短脈沖激發(fā)后檢測(cè)到的光電流振幅實(shí)際上與6K 以上時(shí)的溫度無(wú)關(guān)，這表明了前期光電導(dǎo)的隧道機(jī)制。后期時(shí)間信號(hào)表現(xiàn)出明顯的熱激活特征，其特征能量令人驚奇地穩(wěn)固且與QD 表面處理的具體類(lèi)型無(wú)關(guān)。Fidler 等人將這種現(xiàn)象歸因于內(nèi)在精細(xì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)的參與，特別是電子-空穴交換相互作用，這產(chǎn)生了相鄰量子點(diǎn)之間的電子-空穴分離的能量勢(shì)壘。在遠(yuǎn)高于最大活化能的室溫下，光導(dǎo)的弛豫主要由非成對(duì)復(fù)合控制，其涉及存在于內(nèi)隙態(tài)中的移動(dòng)帶邊緣載流子和其相反符號(hào)（預(yù)先存在的和光激發(fā)的）的低遷移率載流子。當(dāng)光電流弛豫時(shí)間直接與瞬時(shí)載流子密度相關(guān)時(shí)，該過(guò)程引起無(wú)記憶動(dòng)力學(xué)。（Nature Physics DOI: 10.1038/NPHYS4073）

　　6. 鐵電疇壁處的功能性電子反轉(zhuǎn)層
　?。‵unctionalelectronic inversion layers at ferroelectric domain walls） 　　因其獨(dú)特的電子性質(zhì)，鐵電疇壁具有作為功能性二維材料的良好前景。特別引起人們興趣的是所謂的帶電壁，其中極性不匹配導(dǎo)致需要電荷補(bǔ)償?shù)木植俊l(fā)散的靜電勢(shì)，并因此導(dǎo)致了電子結(jié)構(gòu)的變化。這些壁可以顯示出顯著增強(qiáng)的導(dǎo)電性并用作電路通道。然而，全疇壁器件的發(fā)展也需要具有可控輸出的壁來(lái)模擬諸如二極管和晶體管的電子納米元件。Mundy 等人展示了對(duì)鐵電疇壁電子傳輸?shù)碾妶?chǎng)控制，以及在半導(dǎo)體ErMnO3 中的帶電壁處可逆地由電阻性轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)電性，將反轉(zhuǎn)層作為電荷傳輸通道的形成和最終激活相關(guān)聯(lián)。這些發(fā)現(xiàn)為鐵電體中的疇壁物理學(xué)提供了新的見(jiàn)解，并預(yù)示了設(shè)計(jì)全疇壁電路的基礎(chǔ)數(shù)字元器件的可能性。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT4878）

　　7.混合范德華異質(zhì)結(jié)中的周期勢(shì)
　?。≒eriodic potentials in hybrid van derWaals heterostructures formed by supramolecular lattices on graphene） 　　2D 材料的興起，使得通過(guò)較弱的晶面范德華相互作用，形成保持在一起的異質(zhì)結(jié)構(gòu)成為可能。在這樣的范德瓦爾異質(zhì)結(jié)構(gòu)中，二維周期位勢(shì)的發(fā)生顯著地改變了堆疊內(nèi)單片的電子結(jié)構(gòu)，從而調(diào)節(jié)了材料的性質(zhì)。但是，這些周期性位勢(shì)是由相鄰2D 材料的機(jī)械對(duì)位確定的，這既麻煩又耗時(shí)。Gobbi 等人的研究表明，當(dāng)石墨烯被自組裝的超分子晶格覆蓋時(shí)，能夠在延伸超過(guò)104nm2 的區(qū)域上出現(xiàn)穩(wěn)定的可編程 1D 周期性位勢(shì)。并且，可以通過(guò)使用光敏分子或其反應(yīng)產(chǎn)物來(lái)改變電位的振幅和符號(hào)而不改變其周期。在這方面，超分子晶格/雙層石墨烯表現(xiàn)為完全無(wú)機(jī)范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)的混合類(lèi)似物，突顯了通過(guò)分子設(shè)計(jì)創(chuàng)造特殊材料的豐富前景。（Nature Communications DOI: 10.1038/ncomms14767）

　　8. 納米線量子點(diǎn)接觸中相互作用誘導(dǎo)的螺旋帶隙的特征
　?。⊿ignatures of interaction-inducedhelical gaps in nanowire quantum point contacts） 　　具有強(qiáng)自旋軌道耦合（SOC）的半導(dǎo)體器件中的自旋動(dòng)量鎖定被認(rèn)為是形成馬約拉那（Majorana）束縛態(tài)的重要先決條件。在一維（1D）納米線中預(yù)測(cè)這種螺旋態(tài)受強(qiáng) Rashba SOC 和自旋混合的影響（其特征是電導(dǎo)中的特征性?xún)?nèi)曲現(xiàn)象）。Heedt 等人報(bào)導(dǎo)了InAs 納米線的最低 1D 次能帶中內(nèi)曲電導(dǎo)特征的直接實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果，揭示了螺旋液的形成。令人驚訝的是，在沒(méi)有磁場(chǎng)的情況下，該特征也非常突出。這種現(xiàn)象表明交換相互作用對(duì)設(shè)備中的傳輸有重大影響。Heedt 等人將贗能隙的產(chǎn)生歸因于自旋翻轉(zhuǎn)二粒子后向散射。理想螺旋傳輸?shù)娜娀赡軐?duì)拓?fù)淞孔佑?jì)算有重要的意義。（Nature Physics DOI: 10.1038/NPHYS4070）