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《Nature》作为殿堂级顶刊，发表在上面的论文往往具有广泛的影响力和重要意义。下面我们一起来回顾2019年材料领域发表的部分成果！主要介绍国内的成果以及部分国外重要成果。哪篇让你“怦然心动”呢？ 1《Nature》颠覆性发现！第四种热传递方式找到了 热在真空环境下很难被传递，这是经典物理学中的一个基本概念，在中学物理课上，我们学习了热量的3种传递方式：热传导、热对流、热辐射。现在，第4种热传递方式被发现了，而教科书也会改写。 2《Nature》重大突破：麦克斯韦方程扩展到纳米领域了！ 新模型和实验无论是对基础科学还是对各种应用学科都有重大意义，它在电磁学、材料科学和凝聚态物理之间建立了全新的联系，可能带来包括化学和生物学在内所有相关领域的新发现。 3《Nature》中国科学家首次证实“临界冰核”存在！ 水是怎么变成冰的？近百年前，美国物理学家吉布斯基于简单假设，给出了 “临界冰核”这一答案。然而，“临界冰核”的真实面目却始终没人见过。中国学者证实了水结冰过程中临界冰核的存在。 4 上海交大又发一篇Nature！控制光的一种全新手段 莫尔晶格为未来的光束控制、图像传输、信息处理提供了一种更加简单易行的手段。此外，光子莫尔晶格的研究也为二维材料和冷原子系统中莫尔晶格的研究提供了极其有益的借鉴。 5《Nature》成功研发新型触觉电子皮肤！ 皮肤是人体面积最大的感官系统。科学家成功研发出一套“皮肤集成的触觉界面”系统。这套以皮肤为媒介的VR和AR系统，可以通过紧贴皮肤的无线致动器，将能源转换成机械动能，将触觉刺激传送到人体。 6. 3D打印再发《Nature》！超细晶粒高强度钛合金 打印过程无需任何特殊的工艺控制或其他处理，打印的钛铜合金试样具有完全等轴的细晶粒组织。与在类似加工条件下的常规合金相比，它们还显示出有出色的力学性能，如高屈服强度和均匀的伸长率。 7 南科大《Nature》突破性进展！实现分子催化剂高效电还原二氧化碳 降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2具有重大研究意义。利用可再生能源产生的电能驱动CO2还原是实现化学品和燃料可持续生产的一种有效途径，也是一个学术竞争激烈的研究方向。 8 浙大最新Nature：让光急转弯，让物体隐身！ 光沿直线传播，这是我们的常识，科学家却有办法让光拐弯，发生许多有趣的现象，譬如隐身衣。浙江大学和新加坡南洋理工大学的科学家合作构建出世界上首个三维光学拓扑绝缘体。 9 3D打印再登《Nature》！突破多材料多喷头技术瓶颈 通过在单个喷嘴喷出材料时的快速切换，实现了体素级的多材料功能结构的快速打印，极大的拓展了3D打印在复杂功能结构的制造能力。也就是说，用一个喷头，快速切换打印材料，来实现多材料的精准打印。 10 复旦一天连发两篇《Nature》正刊！高温超导重要进展！ 复旦大学张远波课题组及合作者在二维铜基超导体领域的研究取得进展。团队首次提供直接实验证据，证明了二维极限下的单层铜基超导体具有和块体铜基超导体相同的超导特性。 11 谷歌重磅《Nature》！200秒完成超级计算机一万年计算量 谷歌表示，其54比特Sycamore处理器能够在200秒内完成世界上最强大的超级计算机花费10000年所需的随机数计算量，这让目前所有的非量子计算机相形见绌。 12《Nature》有机化学“圣杯”难题获解！ 实验室数据显示，原本需要几步、十几步，才能将一些初级石化产品转化为药物中间体，现在只需在室温，甚至更低温度下，一步就能实现，转化效率高达90%以上。 13《Nature》木头已经不再是那个木头啦！ 这种技术可以高效地获得复杂、多尺度的微纳图案。通过多次压印，该团队利用一维光栅实现了木材表面的二维点阵结构。通过有限的模板类型多次压印，可以在木材表面制备复杂的图案和多尺度的复合结构。 14 突破 ！浙大再发《Nature》或将改变无机材料！ 这一方法创造了“无机离子聚合”这类新型的反应体系，跨越了无机化学与高分子化学的分界，预示着无机材料将以崭新的结构与性能走进人类生活。 15 浙大又发《Nature》！一种全新的强韧化机制！ 高熵合金内部的各元素分布存在明显的浓度起伏。这是科学界首次在实验上解析高熵合金中的元素分布规律。学界认为，调控浓度波将成为一种普适性的方法，帮助人们高效地寻找到更优秀的合金材料。 16 南大再发《Nature》！史壮志团队另辟蹊径新发现 该无金属策略适用于其它芳杂环邻位的碳氢键硼化，具有非常高的普适性。首次发现了三溴化硼的双重角色：既作为反应原料又是催化剂。具有重要的合成化学价值和良好的工业应用前景。 17《Nature》意外发现！新的高通量有机合成方法 在寻找新的SuFEx反应砌块的过程中，意外发现一种安全，高效合成罕见的硫（VI）氟类无机化合物FSO2N3的方法，他们同时发现该化合物对于一级胺类化合物有极高的重氮转移反应活性和选择性。 18《Nature》北大研制出新型“双金属烯”大幅提升电池性能！ 研发了一类亚纳米厚且高端卷曲的双金属钯钼纳米片材料，突破了阴极反应的缓慢动力学对于相关电化学能源转换/存储器件的限制，显著提升了锌空电池和锂空电池的性能。 19《Nature》重大里程碑：史上最大碳纳米管芯片！ 迄今为止用碳纳米管制造的最大的芯片问世了！来自MIT的研究人员制造出一个完全由碳纳米晶体管构成的16位微处理器，包含14000多个碳纳米管晶体管。这是新型芯片制造的一个重大里程碑。20《Nature》封面重磅：清华发布新型类脑芯片！ 清华大学依托精密仪器系的类脑计算研究中心施路平教授团队发布了一项最新研究成果——类脑计算芯片“天机芯”。该芯片是面向人工通用智能的世界首款异构融合类脑计算芯片。 21 Nature：新型硅太阳能电池方案，效率有望升至35%！ 美国研究人员设计出一种新型硅太阳能电池方案，通过改变钝化层材料提高硅电池能量转化效率的上限，可从目前的约29%提升到35%。 22《Nature》封面发表一项重磅研究！史上最轻飞行机器人 哈佛大学开发出史上最轻的自主飞行机器人！这个蜜蜂机器人仅259毫克，只需太阳能供电就能实现持续、不受束缚的飞行！23 Nature：影响巨大，日本研究出无墨水显色技术！ 利用这一方法，团队制作了约1平方毫米大小的高清浮世绘和名画。据称该技术还有望实现多种应用，如使纸币具备难以模仿的特定显色功能以防止伪造等。“该技术可谓是最先进的调色板。大概会给产业界造成巨大影响吧。” 24 《Nature》科学家可能找到了接近室温的超导体材料！ 高温超导体的临界温度将再度突破吗？科学家最近发现称为“超氢化镧”的化合物，于高压环境中可以在零下23℃表现出超导特性，我们似乎越来越接近开发常温超导材料的愿景。 25《Nature》二维材料大面积单晶的制备！ 在国际上首次报道利用中心反演对称性破缺的单晶铜衬底实现分米级二维单晶六方氮化硼的外延制备。该生长机制具有普适性，可推广到其它二维材料大面积单晶的制备。 26《Nature》正刊：中科院开发出高温块状金属玻璃！ 设计了一种由铱/镍/钽三种金属和硼组合形成的金属玻璃，该金属玻璃的玻璃化转变温度已经高达1162K。报道的方法具有很强的实用性，对发现其他组合玻璃金属具有重要参考价值。 27《Nature》铁电领域再度取得重大突破！ 该项工作首次在实空间揭示了电极化体系中的斯格明子晶格。揭示了极化体系中的电偶极子在一定条件下也具有类似特殊自旋凝聚结构的准粒子行为，无疑将为电极化拓扑结构及其性能关系研究打开新的篇章。 28 华丽逆袭！面临毕业延期的南大博士，以一作发了Nature 以前的方法是比较低效的，所以说不适合大规模地寻找，我们基于之前发展的一个很高效的拓扑材料的搜索方案，然后对一个已经合成的晶体材料数据库进行了大规模搜索，从而发现了数千种拓扑材料。 29 重磅《Nature》：金属所新发现，为高效制冷提供新思路！ 报道的这些有机材料所需驱动压力小、成本低廉，具有明显的应用价值。同时，将塑晶引入固态相变制冷材料研究领域，将极大地丰富固态相变制冷研究的材料体系，为发现和设计性能更加优异的材料提供了可能。 30 南大《Nature》首例催化[6+4]环加成反应的酶 研究人员巧妙设计实验，通过体内敲除基因、体外酶催化反应、量子化学计算、分子动力学模拟以及蛋白晶体的研究等，表征了首例可催化[6+4]/[4+2]环加成反应的酶。 31《Nature》Wi-Fi信号可充电！ 科学家发明了一种将Wi-Fi信号转换为电能、无需电池即可为设备供电的机器。这是一个仅由通过的Wi-Fi波供能的小型二维设备。 32 登《Nature》正刊！中国科大攻克氢能源汽车应用关键难题 研制出一种新型催化剂,攻克了新能源汽车——氢燃料电池汽车推广应用的关键难题：解除氢燃料电池一氧化碳“中毒休克”危机，延长电池寿命，拓宽电池使用温度环境，在寒冬也能正常启动。 如想详细了解这32篇文章，请关注 材料科学与工程微信公众号（ID：mse_material）1月2日推文。 |
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