《Science》、《Nature》化学材料科学前沿要闻一览

1. 集传感、驱动、计算、通信为一体的材料

（Materials that couplesensing, actuation, computation, and communication）

形状记忆合金可以通过响应温度的变化来改变其形状。这种行为可以被当作一种简单的自主响应，虽然它在材料加工之初便是被完全设计好的。如今，通过制作或组合材料使之可以感受并响应周围的环境已经成为可能，当然其中也会包括简单的计算和通信。McEvoy 和 Correll 就制备自主响应材料的最新研究进展撰写了一篇综述。他们主要讨论了这些特性是如何被赋予到材料上的，以及未来开发这类材料的局限性所在。（Science DOI: 10. 1126 /science. 1261689）

2. 两亲性柱状嵌段共胶束的多维度分层自组装

（Multidimensionalhierarchical self-assembly of amphiphilic cylindrical block comicelles）

当你控制化学成分、溶剂、温度、浓度到合适的参数时，表面活性剂和嵌段共聚物会自发组成胶束、棒状或其他结构。Qiu等人通过精确选择可以通过结晶过程进行自组装的长共聚物嵌段，实现了更长的自组装体。他们选择的聚合物带有亲水或极性嵌段，溶剂则为非常适合溶解某种嵌段溶解的混合溶剂。他们的三嵌段共聚物可以形成很多种稳定的三维超结构，形成这种结构的驱动力来源于并肩堆积作用及胶束末端作用力。（Science DOI: 10. 1126/ science. 1261816）

3. 效率为10.5%的聚合物与无定型硅杂化串联太阳能电池

（10.5% efficient polymer andamorphous silicon hybrid tandem photovoltaic cell）

以无定型硅（a-Si：H）或有机半导体制作的薄膜太阳能电池被认为是一种有希望的发电技术，其优势在于加工成本低且质量很轻。不过，单节硅电池或有机太阳能电池的效率一般都低于10%，这种效率不足以达到电网平价。Yang等人制备了一种高效串联电池，他们以硅薄膜为前电池，以窄带隙聚合物富勒烯薄膜为后电池，以玻璃为基板。串联电池的效率达到10.5%。这种串联电池可以通过光学调控和界面工程来充分发挥两层电池的效率。 （NatureCommunications DOI: 10. 1038/ ncomms 7391)

4. 用于柔性电子器件的聚合物-金属杂化透明电极

（Polymer-metal hybridtransparent electrodes for flexible electronics）

尽管发展了近20年，理想的柔性透明电极的缺乏仍是制约柔性可打印电子器件发展的最主要因素。Kang等人最近制作了一种高性能的聚合物-金属杂化电极材料，这种材料的弯曲半径小于1mm，可见光透过率超过95%，串联电阻小于10Ωsq-1。这些特性来自于用包含氨基的非共轭聚合物对塑料基体的表面修饰工程实现的。这种杂化电极完全可以胜任高度柔性的电子器件，如聚合物太阳能电池、有机发光二极管等。（Nature Communications DOI: 10. 1038/ ncomms 7503）

5. 利用过渡中间体实现配体激活的间位C-H活化

（Ligand-enabled meta-C–H activation using a transient mediator）

在C-H功能化反应中，实现反应位点的选择性是一项非常有挑战性的工作，尤其是当目标的C-H键与已有官能团距离较远时。在很多重要化学反应中，如不对称氢化反应、环氧化反应、锂化反应等，官能团与金属配位是促使反应发生的主要驱动力和调控因素。Wang等报道了一种通过冰片烯作为过渡中间体，在存在常见的间位定位基团的条件下，实现有选择性的间位C-H活化反应。在这个反应中，使用新型的吡啶基配体，对于实现先临位活化再间位活化的催化反应至关重要。这个催化反应证明了底物相同时，通过调控催化剂可以有效的转化C-H活化反应中由临位到间位选择位点的转换。 （Nature doi: 10. 1038/nature 14214）

6. 悬挂联氨的金属-有机框架中协同插入CO2

（Cooperative insertion of CO2 in diamine-appended metal-organic frameworks）

碳捕获和碳储存过程被当作一种缓和大气中温室气体积累的一种手段。不过，一旦实施，火力发电的成本将会大幅提高。因此急需一种更高效的气体分离技术，例如使用先进的固体吸附剂。McDonald等人最近报道，悬挂联氨的金属-有机框架可以作为“相变”吸附剂，这种吸附剂有不寻常的分段吸附CO2的温度曲线。光谱分析、衍射分析以及理论计算的结果显示，对CO2的强烈吸收是一种空前的协同过程。在高于依赖于金属的阈值压力下，CO2分子插入到金属-胺键中，诱导氨基重组形成有序排列的氨基甲酸铵分子链。结果在小的温度变化幅度下分离大量CO2的能力得以实现。 （Nature doi: 10. 1038/ nature 14327

7. 铁氧Keggin离子水溶液的形成及调控

（Aqueous formation andmanipulation of the iron-oxo Keggin ion）

无论是在自然界还是在实验室中，若想从溶液中生长出矿物质材料，都需要原子或离子簇的组装。从一些常见的铁氧化物可以获得启发，小的氧化铁簇可以作为矿物质的组成模块，但是分离它们却很困难，因为它们通常都很不稳定。最近，Sadeghi 等人不仅成功的氧化铁簇，并且可以控制它们的生长和溶解。这些氧化铁簇有可能是最常见的氧化铁矿物质——水铁矿的前驱体。（Science DOI: 10. 1126/ science. Aaa 4620）

8. 在低掺杂YBa2Cu3O6+y中通过电荷条纹序列来破坏水平和旋转对称

（Broken translational androtational symmetry via charge stripe order in underdopedYBa2Cu3O6+y）

氧化铜超导体的电荷密度会呈现出周期性的变化。一般来说，这种变化在整个晶体中是不一样的，而是以纳米尺度晶粒为单位的。实验研究证实电荷密度的变化是沿着氧化铜平面的轴向进行的，但是这一结论对晶粒是否成立还尚不清楚。Comin等人使用x射线共振散射技术分析了化合物YBa2Cu3O6+y中的电荷序列，结果发现这种变化是局域单向性的。 （Science DOI:10. 1126/ science. 1258399）

（via：新材料在线 编译者：Sky）