1. 用於高產率環境穩定單分子層器件的金屬納米粒子接觸
原標題：Metallic nanoparticle contacts for high-yield, ambient-stable molecular-monolayer devices
材料名稱：金屬納米粒子
研究團隊：瑞士 IBM 蘇黎世實驗室 Gabriel Puebla-Hellmann 研究組
想要實現用於電子應用、光發射或感測的分子的固有功能，需要與這些分子的可靠電接觸。自組裝的由單層（SAM）組成的夾層結構是有利於技術應用的，但是需要非破壞性的頂部接觸製造方法。已有的各種方法，包含從直接金屬蒸發到聚（3,4-乙烯二氧噻吩）聚苯乙烯磺酸鹽（PEDOT：PSS）或石墨烯夾層到金屬轉移印刷。然而，在不損害薄膜完整性、內在功能或大規模製造兼容性的情況下，尚不可能製造基於 SAM 的器件。Puebla-Hellmann 等人開發了一種基於 SAM 的器件的頂部接觸方法，通過利用金屬納米粒子可以為各個分子提供可靠的電接觸這一事實，同時解決了所有問題。該製造步驟首先包括將一層金屬納米顆粒直接共形和非破壞性地沉積在 SAM 上（其本身橫向約束在介電基質中的圓形孔內，直徑範圍為 60 納米至 70 微米），然後通過直接金屬蒸發對頂部接觸進行加固。該方法能夠製造數千個相同的、環境穩定的金屬-分子-金屬器件。SAM 組成的系統變化表明，固有的分子特性不受納米顆粒層和後來的頂部金屬化的影響。Puebla-Hellmann 等人提出的這一概念通常針對配有兩個錨定基團的密集分子層，併為分子化合物大規模整合到固態器件提供了一條途徑（可以縮小到單分子水平）。（Nature DOI: 10.1038/s41586-018-0275-z）
2. 無金屬的三維鈣鈦礦鐵電體
原標題：Metal-free three-dimensional perovskite ferroelectrics
材料名稱：MDABCO-NH4I3
研究團隊：中國東南大學熊仁根研究組
無機鈣鈦礦鐵電體由於其優異的鐵電性和其它性質而廣泛用於非易失性存儲元件、電容器和傳感器中。但有機鐵電體因其機械柔韌性、低重量、環境友好的加工和低加工溫度則是理想的選擇。雖然自第一個鐵電 Rochelle 鹽以來已經過去了近一個世紀，但仍缺乏高度理想的有機鈣鈦礦鐵電體的例子。Ye 等人發現了一族具有特徵三維結構的無金屬有機鈣鈦礦鐵電體，其中 MDABCO(N-甲基-N'-二氮雜雙環[2.2.2]辛銨)-NH4I3 具有 22μC/cm2 的自發極化[接近鈦酸鋇(BTO)]，448 K 的高相變溫度（高於 BTO），以及八個可能的極化方向。這些屬性使其在柔性設備、軟機器人、生物醫學設備和其他應用中具有吸引力。（Science DOI: 10.1126/science.aas9330）
3. 一種用於高效穩定的鈣鈦礦太陽能電池的芴截端的空穴傳輸材料
原標題：A fluorene-terminated hole-transporting material for highly efficient and stable perovskite solar cells
材料名稱：芴截端的空穴傳輸材料
研究團隊：韓國化學技術研究所（KRICT） Jaemin Lee 和 Jangwon Seo 研究組
鈣鈦礦太陽能電池（PSC）如果要商業化，需要具備高效率和良好的長期穩定性。其中至關重要的是，對鈣鈦礦和空穴傳輸材料之間能級匹配的精細優化，從而獲得更好的性能。Jeon 等人合成了一種具有微調能級和高玻璃化轉變溫度的芴截端的空穴傳輸材料，能夠確保 PSC 的高效和熱穩定。並使用這種材料制了造效率達 23.2％ 的光伏器件（在反向掃描下），其中對於小面積（~0.094 cm2）電池，穩態效率為 22.85％，對於大面積（~1 cm2）電池，效率為 21.7％（在反向掃描下）。而且還實現了 22.6％（小面積電池，~0.094 cm2）和 20.9％（大面積，~1 cm2）的認證效率。所得器件顯示出比具有 spiro-OMeTAD 的器件更好的熱穩定性，在 60℃ 熱退火後超過 500 小時仍保持了其初始性能的近 95％。（Nature Energy DOI: 10.1038/s41560-018-0200-6）
4. 用於將氮還原成氨的催化劑
原標題：Catalysts for nitrogen reduction to ammonia
材料名稱：氮還原催化劑
研究團隊：美國阿肯色大學 Julie N. Renner 和 Lauren F. Greenlee 研究組
合成氨的生產至今仍然依賴於能源和資本密集型的 Haber-Bosch 工藝。分子催化方面的廣泛研究表明，儘管生產率很低，但由二氮產生氨是可行的。通過對分子催化劑結構的研究以及對天然存在的固氮酶的理解，使得對二氮還原成氨的機理性理解得以進一步深入。如何通過穩健的多相催化劑表面向 Haber-Bosch 替代選擇過渡，仍是一個未解決的研究挑戰。由於將二氮化物電化學還原為氨的催化劑有可能與 Haber-Bosch 工藝競爭並減少相關的二氧化碳排放，因此這種催化劑是研究的一個特定重點。但迄今為止進展有限，因為大多數電催化劑表面缺乏對固氮的特異性。Foster 等人討論了該領域在固氮酶和分子催化劑促進氨合成方面機制理解上的進展，並回顧了非均相電催化劑的現狀和科學需求。（Nature Catalysis DOI: 10.1038/s41929-018-0092-7）
5. 石墨烯量子點可預防帕金森病中的 α-突觸核蛋白病
原標題：Graphene quantum dots prevent α-synucleinopathy in Parkinson’s disease
材料名稱：石墨烯量子點
研究團隊：美國約翰霍普金斯大學醫學院 Byung Hee Hong 和 Han Seok Ko 研究組
雖然最新的證據表明帕金森病的發病機制與中腦中 α-突觸核蛋白（α-syn）聚集體的積累和傳遞密切相關，但在臨床上還沒有能夠成功治療該疾病抗聚集劑。對此 Kim 等人展示了石墨烯量子點（GQDs）能夠抑制 α-syn 的纖維化並直接與成熟原纖維相互作用並引發其解聚。此外，GQDs 還可以挽救神經元死亡和突觸損失，減少路易體和 路易神經突形成，改善線粒體功能障礙，並避免由 α-syn 預先形成的原纖維引起的 α-syn 病理學的神經元間傳遞。Kim 等人在體內觀察到了 GQDs 穿透血腦屏障並避免了由 α-syn 預形成原纖維、路易體/路易神經突病變和行為缺陷誘導的多巴胺神經元損失。（Nature Nanotechnology DOI: 10.1038/s41565-018-0179-y）
6. 表面耗盡對摻雜半導體納米晶體的等離子體特性的影響
原標題：Impacts of surface depletion on the plasmonic properties of doped semiconductor nanocrystals
材料名稱：Sn 摻雜 In2O3 納米晶體
研究團隊：美國德克薩斯大學奧斯汀分校 Delia J. Milliron 研究組
簡併摻雜半導體納米晶體（NCs）在電磁波譜的紅外範圍內表現出局部表面等離子體共振（LSPR）。與金屬不同的是，半導體 NCs 是通過摻雜或通過電化學或光化學充電提供可調諧的 LSPR 特性。通過載流子密度調製調節等離子體特性的能力表明了其在智能光電子學、催化和傳感中的潛在應用。Zandi 等人利用 Sn 摻雜的 In2O3（Sn：In2O3）NCs 中的動態載流子密度調諧，闡明瞭 LSPR 調製的基本方面。通過在均勻薄膜中合成並組裝成具有各種摻雜水平和尺寸的單分散 Sn：In2O3 NCs。然後將 NCs 膜裝入原位電化學電池中並監測 LSPR 調製光譜。基於 LSPR 的光譜偏移和強度調製，結合光學建模，發現了通常被忽略的半導體特性，特別是由摻雜和表面狀態引起的能帶結構改變，強烈地影響 LSPR 調製。由表面缺陷狀態固定的費米能級產生表面耗盡層，改變了 LSPR 特性；它決定了 LSPR 頻率調製的程度，減少了預期的近場增強，並大大降低了 LSPR 對周圍環境的敏感度。（Nature Materials DOI: 10.1038/s41563-018-0130-5）
7. 超導納米線中的配對破裂量子相變
原標題：Pair-breaking quantum phase transition in superconducting nanowires
材料名稱：超導納米線
研究團隊：美國猶他大學 Andrey Rogachev 研究組
物質的不同基態之間的量子相變（QPT）是普遍現象，但是隻有少數實驗系統可以測試和理解轉變的微觀機制。這些案例很獨特，為我們理解量子臨界現象奠定了實驗基礎。 Kim 等人報告了超導納米線[典型一維繫統（d = 1）]中磁場驅動 QPT 可以通過配對破裂轉換（特徵為相關長度指數 v≈1 和動態臨界指數 z≈2）的臨界理論得到完全解釋。並發現在量子臨界狀態下，電導率與理論預測的標度函數一致。此外，該理論定量地描述了電導率對臨界溫度、場強和取向、納米線橫截面積和納米線材料的微觀參數的依賴性。在臨界場，電導率遵循由現象學標度理論預測（最近在全息框架內也獲得了）的 T(d-2)/z 依賴性。該工作揭示了控制轉變的微觀過程：磁場對相互作用的庫珀對的配對破裂效應因其與電子自由度的耦合而過度阻尼。該工作還揭示了連續量子相變的普遍特徵。（Nature Physics DOI: 10.1038/s41567-018-0179-8）
8.抗燒結金屬納米顆粒催化劑
原標題：Sinter-resistant metal nanoparticle catalysts achieved by immobilization within zeolite crystals via seed-directed growth
材料名稱：抗燒結負載型金屬納米顆粒催化劑
研究團隊：中國浙江大學肖豐收研究組
負載型金屬納米顆粒催化劑廣泛用於工業中，但是受到高反應溫度下的金屬燒結和焦炭沉積而失活的困擾。Zhang 等人利用可控的晶種定向生長技術，通過固定沸石晶體（金屬@沸石）中的工業催化劑（0.8-3.6 nm）範圍內的金屬納米顆粒（鉑，鈀，銠和銀）的直徑，展示了製備具有非常高的抗燒結性的負載金屬納米顆粒催化劑的高效的一般策略。所得材料在 600-700℃ 下具有耐燒結性，並且同時均勻的沸石微孔能夠允許反應物的擴散，使得能夠與金屬納米顆粒接觸。金屬@沸石催化劑在 C1 分子的催化轉化過程中（包括水煤氣變換反應，CO 氧化，甲烷氧化重整和 CO2 加氫）表現出較長的反應壽命，優於傳統的負載金屬催化劑和由固體載體表面上的金屬納米顆粒組成的商業催化劑。（Nature Catalysis DOI: 10.1038/s41929-018-0098-1）
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