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1.卷对卷法制备柔性可穿戴自充电源 （Cotton-textile-enabled flexibleself-sustaining power packs via roll-to-roll fabrication） 太阳能取之不尽用之不竭，清洁无污染，然而其间断性和不稳定性迫切需要将太阳能转化为化学能进行储存。美国弗吉尼亚大学的研究人员利用卷对卷法将太能电池和超级电容器集成到棉纺织衣物上，完成了从太阳能到化学能的转化和储存。研究人员利用钴铝层状双氢氧化物和石墨烯分别作为超级电容器的正负极材料，电压能达到1.6V，能量密度55.04Wh/kg,功率密度5.44kW/kg,循环2000次后电容量仍然保持87.54%。集成的太阳能-超级电容器电源在有无太阳光时都能持续为商用LED灯供电，表现出巨大的应用潜力（Nature Communications DOI: 10.1038/ncomms11586）。 2.量化ZnO纳米颗粒对Cu催化剂在甲醇合成中的促进作用 （Quantifying the promotion of Cucatalysts by ZnO for methanol synthesis） 最近，丹麦科学家利用表面滴定、电子显微镜、活性测量和密度泛函理论计算等研究了ZnO纳米颗粒对Cu纳米颗粒在催化合成气（H2, CO, and CO2的混合物）制备甲醇过程中的促进作用。研究表明，ZnO纳米颗粒的促进作用与Zn原子在Cu表面的迁移有关。研究人员构建了Zn原子的覆盖量（θZn）与甲醇合成条件的函数关系，发现了Cu和ZnO纳米颗粒热力学活性的尺寸依赖性。实验数据揭示了甲醇合成和Zn覆盖率具有很强的相关性。纳米颗粒尺寸依赖性对于设计协同功能的二元纳米颗粒系统具有重要的借鉴意义。（Science DOI: 10.1126/science.aaf0718） 3.最优掺杂铁基超导中的向列量子临界点 （Ubiquitous signatures of nematic quantumcriticality in optimally doped Fe-based superconductors） 传统超导理论中的一个关键因素是虚拟集体波动调制的电子之间的感应相互作用。其它集体作用模型，特别是自旋波动模型，在高温和重费米子超导体中也被广泛应用。这些集体波动模型的强度可以通过测量相关的磁化率来进行评价。最近，美国斯坦福大学的科学家使用差分弹性电阻测试五个最优掺杂的铁基超导体，发现在很宽的温度范围它们的向列磁化率遵循简单的居里-外斯定律。这一结果意味着发散的向列磁化率在最优掺杂的区域可能是一个基本特征，向列波动可能也是一个基本的超导配对相互作用。（Science DOI:10.1126/science.aab0103） 4.探索共轭聚合物中高光学吸收率的起源 （Exploring the origin of high opticalabsorption in conjugated polymers） 有机半导体中的光学吸收对于有机光电子器件性能至关重要。例如，更高的光学捕获率能够为太阳能电池带来更高的光电流，从而突破目前太阳能电池中电子传输的瓶颈。英国科学家通过对比40余种共轭聚合物发现：很多不同的化学结构在相对较低的光子能量下都具有极高的光学吸收率。通过研究骨干结构的构造并结合理论计算，他们发现聚合物高的相关长度（λp）对于高光学吸收起着重要作用。他们利用这一理论设计了其它高光学吸收的聚合物。这一理论对于设计能够大幅提高可见光吸收的聚合物具有指导意义。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT4645） 5.亚稳高熵二元合金实现了高强度和高韧性的融合 （Metastable high-entropy dual-phasealloys overcome the strength–ductility trade-off） 几千年来，金属一直是人类赖以生存的最基本材料。通过减轻重量和能源消耗制备更高强度和韧性的合金材料，能够缓解生态和经济方面的后顾之忧。然而，大部分增加强度的冶金学机制往往会导致韧性的减弱，需要在强度和韧性之间寻求平衡，最近，德国马普所和美国麻省理工学院的科学家在高熵合金（通过各个物相熵的最大化实现物相稳定）的基础上提出了一种亚稳态策略，设计了兼具高强度和高韧性的纳米结构的块状高熵合金（TRIP-DP-HEA alloy）。研究人员通过减少高熵相的稳定性实现了两方面的结合，即硬度的增加和固溶强度的增大。这两大优点分别提高了晶间和晶内的滑移阻力，从而增加了强度。而且，稳定相的位错硬化和亚稳相转变导致的硬化增加了韧性。这种亚稳态策略未来能够指导近乎无限种成分的高熵合金的制备，具有广阔的应用前景。（Nature DOI: 10.1038/nature17981） 6.碱性水溶液中利用Ni(OH)2作为氧化还原的媒介电解水产氢产氧 （Separating hydrogen and oxygen evolutionin alkaline water electrolysis using nickel hydroxide） 碱性水溶液中电催化水解产氢被认为是利用可持续方式解决能源危机的有效方法之一。然而，在电解水的过程中产生的氢气和氧气往往容易相混合，为后续的应用带来挑战。复旦大学的研究人员利用Ni(OH)2作为氧化还原的媒介，通过合理设计电解池结构，克服了氢气和氧气混合的难题。在阴极，水还原产生氢气，同时阳极的Ni(OH)2氧化为NiOOH。接下来的产氧过程中OH-的氧化为氧气，NiOOH还原为Ni(OH)2。另一种设计方案为：氢气产生过程中，NiOOH与金属Zn组成Ni-Zn电池，放电产物Ni(OH)2能够再次用来产氢。这两种方案阻止了氢气和氧气的混合、无需使用中间隔膜、减少了电解水的成本，为电解水技术的应用提供了新的思路。（Nature Communications DOI: 10.1038/ncomms11741） 7. 单层贵金属在过渡金属碳化物纳米颗粒催化剂上的自组装 （Self-assembly of noble metal monolayerson transition metal carbide nanoparticle catalysts） 美国麻省理工学院和威斯康星大学麦迪逊分校的科学家利用高温自组装的方法合成了单层到多层一元贵金属或异种贵金属包覆的尺寸可控的过渡金属纳米颗粒催化剂（小于10纳米）。这种方法能够控制核壳的结构、颗粒尺寸、单层覆盖率和异种金属的成分。碳支撑的Ti0.1W0.9C纳米颗粒在覆盖了单层的Pt或PtRu之后表现出大幅提高的抗烧结能力和抗一氧化碳中毒能力，其催化活性在10000次循环后相比于传统的甲醇电氧化催化剂仍高出一个数量级。这种核壳结构的催化剂不仅表现出极好的催化活性和提高的稳定性，而且在各种环境的高温条件下仍然保持稳定。这种合成方法为大幅减少贵金属用量、增加催化剂的热催化或电催化活性提供了可控的新途径。（Science DOI: 10.1126/science.aad8471） 8. 开路电压大于1V、效率17%的单晶CdTe太阳能电池 （Monocrystalline CdTe solar cells withopen-circuit voltage over 1V and efficiency of 17%） 成熟的单结太阳能器件开路电压通常为400mV。多晶CdTe的开路电压低于900mV,即使单晶CdTe的开路电压也很少有高于1V。目前美国亚利桑那州立大学的研究人员开发的CdTe/MgCdTe双异质结太阳能电池的开路电压达到1.096V。与CdTe晶格匹配的MgCdTe势垒层对CdTe吸收层提供了极好的钝化，从而使载流子寿命达到3.6us。他们设计的太阳能电池由1-1.5um厚的n型CdTe吸收层和钝化的p型a-SiCy：H接触组成。这一设计使得CdTe太阳能电池能够更薄、更有效，最好的功率转化效率达到了17.0%。（Nature Energy DOI: 10.1038/nenergy.2016.67） |
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