为了让广大科研人员更多地了解国内期刊基本情况，支持国内优秀学术期刊的发展，纳米人编辑部联合国内材料化学和物理等领域的16本优质学术期刊，《国家科学评论》、《光学：科学与应用》、《科学通报》、《纳米研究》、《研究》、《纳微快报》、《中国科学：材料科学》、《中国科学：化学》、《中国科学：物理学 力学 天文学》、《中国物理 B》、《中国物理快报》、《物理学报》、《绿色能源与环境》、《能源环境材料》、《能源化学》、《浙江大学学报英文版A辑》，遴选了2019年最值得关注的81个研究成果（材料化学物理类），敬请读者赏析。National Science Review,NSR声波是纵波，所以人们普遍认为声波不具备自旋。但是不久前，来自美国加州大学伯克利分校、美国佐治亚理工学院以及中国同济大学的合作研究团队（石承志教授、赵荣阔博士、龙洋、杨隋博士、汪远教授、陈鸿教授、任捷教授以及张翔教授）发现并通过实验观测证明，在特定条件下声波自旋存在。此次声波自旋的突破性发现将为自旋相关的基础声学与物理学研究奠定基础。Shi, Cheng zhi et al. Observation of acoustic spin. National Science Review. 2019https://doi.org/10.1093/nsr/nwz0592. 用“MOF胶囊”封装催化剂，均相/多相优势互补丨NSR中国科学技术大学江海龙研究团队使用具有中空结构和大孔道窗口的层状双羟基氧化物（LDHs）材料，首先将可溶性活性分子吸附到其空腔中，然后再生长致密的金属有机框架材料（MOF）为壳层，以“封锁”中空模板原有的开放通道。基于这种模板辅助式的策略，研究者成功将分子级别的可溶性活性物种封装在以有序MOF孔道为唯一传输通道的中空多孔胶囊晶体中。这种新的材料合成理念为主/客体之间的性能妥协，以及均相/多相催化剂各自优势的完全理性整合提供了新的思路。Cai Guorui et al. Encapsulating soluble active species into hollow crystalline porous capsules beyond integration of homogeneous and heterogeneous catalysis. National Science Review. 2019.https://doi.org/10.1093/nsr/nwz1473. 扫描拉曼埃分辨显微术：精确重构单分子化学结构丨NSR由中国科学技术大学侯建国院士领衔的单分子科学团队基于埃级分辨的分子振动模式拉曼成像图，结合新技术背后的的新物理效应和化学基团的拉曼指纹数据库，提出了一种可视化构建分子结构的新方法：扫描拉曼埃分辨显微术（Scanning Raman Picoscopy，SRP）。SRP具备解析未知分子化学结构的能力，无疑将引起化学、物理、材料和生物等领域科研人员的广泛兴趣，催生出大量相关研究。Yao Zhang et al. Visually constructing the chemical structure of a single molecule by scanning Raman picoscopy. National Science Review. 2019.https://doi.org/10.1093/nsr/nwz1804. 固态基底-气溶胶生物合成宏观尺度功能纳米复合材料获得成功丨NSR中国科学技术大学俞书宏教授研究团队发展了一种通用的生物合成方法——固态基底-气溶胶生物合成法，首次成功制备了一系列纳米结构单元含量可控、形状规则的宏观尺度大块细菌纤维素纳米复合材料。相对于传统浆料法，该生物合成过程完整地保留了细菌纤维素的三维纳米网络结构。所制备的复合材料块材在保留其纳米单元纳米尺度优良性能的同时，具有更为优异的力学强度。Guan Q F , Han Z M , Luo T T , et al. A general aerosol-assisted biosynthesis of functional bulk nanocomposites. National Science Review, 2018.https://doi.org/10.1093/nsr/nwy144香港城市大学王钻开教授课题组将超润滑液体注入型表面（SLIPS）与摩擦纳米发电机（TENG）相结合，设计出了一种基于超润滑界面的液-液摩擦纳米发电机（SLIPS-TENG）。该器件在环境适应性、输出稳定性、自清洁性、柔性和光学透明性等方面表现出诸多优势，并可以在低温下保持与室温下相当的电能输出，为设计新型的水能转换器件以实现蓝色能源梦想提供了新思路。Wanghuai X , Xiaofeng Z , Chonglei H , et al. SLIPS-TENG: robust triboelectric nanogenerator with optical and charge transparency using a slippery interface. National Science Review. 2019https://doi.org/10.1093/nsr/nwz025Light: Science &Applications，Light Sci Appl6. LED：让城镇焕发红光丨Light SciAppl通过调整磷光物质中激活离子的电子结构，可以得到一种新的磷光物质，使白色发光二极管具有更自然的微红色。来自中国科学院长春应用化学研究所的Jun Lin等人将锗、镧和铋的氧化物结合在一起，制造出了一种略带红色的磷光物质。当把这种物质添加到LED芯片上的蓝光和绿光荧光粉中时，这种物质会发出与传统荧光粉转换型白光LED相比更自然的光。作为一种节能光源，LED不断被改进，但它们发出的光总是呈现出不自然的白色或蓝色。制造高质量的红光荧光粉来改变这一现状一直是个挑战。研究人员已开发出一种独特的微红色光致发光物质，其发光现象是由铋离子周围的电子引起的。该方法为探索无机材料的冷发光提供了新的视角。Wei, Y., Xing, G., Liu, K. et al. New strategy for designing orangish-red-emitting phosphor via oxygen-vacancy-induced electronic localization. Light Sci Appl 8, 15 (2019)DOI: 10.1038/s41377-019-0126-1https://www.nature.com/articles/s41377-019-0126-17. 光源：闪耀在青色峡谷中丨Light SciAppl高效发射470-500纳米窄带青色光的发光晶体可用于填补发光二极管（LED）中的空白或“峡谷”，以模拟日光的全光谱。人们对开发更高效，更具成本效益的全日光LED光源非常感兴趣。这种光源可以创造更自然的室内照明条件，也更有益于身体健康。来自北京科技大学的夏志国带领中国和俄罗斯的研究人员开发了一种分子式为Na0.5K0.5Li3SiO4:Eu2+的无机结晶化合物，它可发射窄带青色光，。该项研究有许多潜在应用，例如将全日光的LED灯用于治疗与季节性情绪失调（SAD）引起的情绪低落和抑郁。Zhao, M., Liao, H., Molokeev, M.S. et al. Emerging ultra-narrow-bandcyan-emitting phosphor for white LEDs with enhanced color rendition. Light Sci Appl 8, 38 (2019)DOI: 10.1038/s41377-019-0148-8https://www.nature.com/articles/s41377-019-0148-88. 光学相干层析成像：较长的波长可以改善深度成像丨Light Sci Appl在光学相干层析成像（OCT）中使用波长较长的光，可以在高散射材料中实现更深的穿透，从而使OCT可能在无损检测和增强型非侵入性生物医学成像中得到应用。OCT图像所依据的是将被测物体的反射光与未遇到该物体的参考光相结合之后生成的干涉模式。目前OCT最常见的用途是检查眼睛的视网膜。来自丹麦技术大学的研究人员等克服了使用中红外光获取图像的若干技术挑战，以揭示传统短波近红外光不可见的微观结构。该团队将宽带超连续光和频率转换相结合，实现了高分辨率实时图像采集。OCT的前景用途包括在缺陷检测和厚度测量方面取得的进展Israelsen, N.M., Petersen, C.R., Barh, A. et al. Real-time high-resolution mid-infrared optical coherencetomography. Light Sci Appl 8,11 (2019) DOI: 10.1038/s41377-019-0122-5https://www.nature.com/articles/s41377-019-0122-59. 卫星成像：地球极光可视化空间天气丨Light Sci Appl中国最近发射的“风云-3D”卫星上的成像系统可以揭示地球极光的精细特征，从而改善空间天气预报。当太阳风带电粒子沿地球磁力线沉降并与高层大气碰撞时，就会产生绚丽的极光。张效信、陈波及其团队开发了一种高分辨率成像仪，可以帮助研究人员通过极光的动态分布来预测地磁暴和亚暴。该成像仪使用两个摄像头从低地球轨道同时扫描极光区域，在轨测试表明，该设备的反射式光学系统和数据处理系统可以识别10千米级分辨率的极光边界和结构。Zhang, X., Chen, B., He, F. etal. Wide-field auroral imager onboard the Fengyun satellite. Light Sci Appl 8,47 (2019)DOI: 10.1038/s41377-019-0157-7https://www.nature.com/articles/s41377-019-0157-710. 等离激元装置：使用表面内光进行更好的控制丨LightSci Appl中国和新加坡的研究人员表示，沿着金属表面照射光束可以为光学器件提供前所未有的等离激元控制。局域表面等离激元共振（LSPR）是传导电子和光子耦合的振荡，它可以作为纳米级光学传感器甚至计算机的信息载体。大多数控制LSPR的尝试都是使用与表面成直角入射的“平面外”光；然而，以低角度穿过表面的 “平面内”光也有希望控制LSPR。来自南京理工大学的蒋立勇等人展示了金纳米盘上LSPR面内照射的两种新方法。他们不仅可以通过调整入射光将LSPR切换到不同的状态，还可以将逻辑数据编码到纳米磁盘链上，而这是平面外光照明无法实现的。Jiang, L., Yin, T., Dubrovkin, A.M. et al. In-plane coherent control of plasmon resonances for plasmonic switching and encoding. Light Sci Appl 8, 21 (2019)DOI: 10.1038/s41377-019-0134-1https://www.nature.com/articles/s41377-019-0134-111. 高性能稠环硫内酯聚合物给体材料丨Sci Bull国家纳米科学中心丁黎明团队首次将稠环芳香硫内酯用于构筑高性能聚合物给体材料，他们研发了一种名为DTTP的三环硫内酯单元，得益于DTTP单元吸电子性强、共平面性好的特点，基于DTTP的给体材料D16具有HOMO能级低、空穴迁移率高等优点，在单结有机太阳电池中实现了16.72%的能量转换效率，跻身明星给体材料行列。Ji Xiong et al. Thiol actone copolymer donor gifts organic solar cells a 16.72% efficiency. Science Bulletin, 2019, 64(21):1573–1576.https://doi.org/10.1016/j.scib.2019.10.00212. 16.27%!三元聚合物太阳能电池丨Sci Bull如何从器件物理的角度进一步提升有机光伏器件的效率已成为该领域的热点问题，三元策略为协同优化材料与器件制备工艺提供了一种极具潜力的解决方案。北京交通大学安桥石、马晓玲、高进华、张福俊在Science Bulletin上报道了效率达到16.27%的三元器件。所制备的器件未使用溶剂添加剂，而采用该课题组提出的“倒置溶剂熏蒸”方法处理有源层。基于效率为15.35%二元器件，利用三元策略将器件的效率提高了约5.9%，同时保持了简单的器件制备工艺。Qiaoshi An et al. Solvent additive-free ternary polymer solar cells with 16.27% efficiency. Science Bulletin, 2019, 64(8):504–506https://doi.org/10.1016/j.scib.2019.03.02413. 一种以可充放电液体燃料作为存储介质的新型储能系统丨 Sci Bull香港科技大学赵天寿教授团队提出了以可充放电的液态能量载体（简称电燃料）储电的新方法，实现了充电与放电的电极解耦，破解了以往电池因充放电共用电极导致氧化和还原反应相互制约的难题，发明了充、放电装置彼此独立的全新电燃料储能系统，可随时随地高效高功率提供新能源动力。Haoran Jiang et al. A novel energy storage system incorporating electrically rechargeable liquid fuels as the storage medium. Science Bulletin, 2019, 64(4):270-280https://doi.org/10.1016/j.scib.2019.01.01414. 石墨烯单晶晶圆的超快和可批量制备及其在液晶微棱镜阵列方面的应用| Sci Bull北京大学彭海琳/刘忠范团队制备了4英寸CuNi(111)铜镍合金单晶薄膜，并以其为生长基底实现了4英寸石墨烯单晶晶圆的超快速制备；实现了单批次25片4英寸石墨烯单晶晶圆的制备，设备年产能可达1万片，在世界范围内率先实现了石墨烯单晶晶圆的可规模化制备。该方法为电子级石墨烯单晶晶圆的大规模生产提供了可行的技术途径和装备基础。Bing Deng et al. Scalable and ultrafast epitaxial growth of single-crystal graphene wafers for electrically tunable liquid-crystal microlens arrays. Science Bulletin, 2019, 64(10): 659-668https://doi.org/10.1016/j.scib.2019.04.03015. 物理降铅-钙钛矿太阳能电池降铅新思路丨 Sci Bull北京大学物理学院“极端光学创新研究团队”的朱瑞研究员、龚旗煌院士与西安交通大学的吴朝新教授合作，提出了一种物理降铅（physical lead reduction, PLR）的新思路。此项工作所提出的PLR方案并不需要改变原本的钙钛矿晶体结构，因此可广泛适用于目前所研发的高效钙钛矿体系。更重要的是，在降低铅用量的同时，PLR方案也降低了有机组分与卤素的用量，既节约了制备成本，又大幅降低了钙钛矿太阳能电池的毒性，为钙钛矿光伏器件全面走向商业化应用提供了新思路。Yifan Zheng et al. Perovskite solar cell towards lower toxicity: a theoretical study of physical lead reduction strategy. Science Bulletin, 2019, 64(17):1255-1261https://doi.org/10.1016/j.scib.2019.06.00616. 压电光子学效应优化气体传感器性能| SciBull中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林、翟俊宜课题组设计并制备了一种柔性的单层硫化钼基的NO2气体传感器，通过施加应变和光强显著增强了NO2传感器的性能。首次研究了压电光电子学效应对单层硫化钼基NO2气体传感器性能的影响，发现应变诱导的压电势可以通过改善肖特基势垒有效地控制电子和光电子传输，进一步的优化气体传感器的性能。Junmeng Guo et al. Enhanced NO2 gas sensing of a single-layer MoS2 by photogating and piezo-phototronic effects. Science Bulletin, 2019, 64(2):128-135.https://doi.org/10.1016/j.scib.2018.12.009Green Energy& Environment，GEE17. 氧化还原活性离子液体：可见光催化B12反应的有效介质和溶剂丨GEE日本九州大学YoshioHisaeda教授课题组设计合成了新型氧化还原活性离子液体（RIL），并首次在RIL中实现了分子转化。RIL的催化效率明显高于DMF, MeOH, BmimNTf2等体系，这是由于RIL可以在光敏化B12复合催化体系中作为溶剂和电子介质，有效促进了从光敏剂到B12催化剂的电子转移效率。Yoshio Hisaeda et al. Redox activeionic liquid as efficient mediator and solvent for visible light-driven B12 catalytic reactions. Green Energy & Environment 4 (2019) 116-120https://doi.org/10.1016/j.gee.2019.03.00118. 生物质基多孔碳材料高效去除Pb(II)和Cd(II)污染物丨GEE中山大学严凯教授课题组采用双赢的策略，同时实现生物质废弃物的开发利用和重金属污染的脱除，提出以木质素为原料，简便地制备了多孔结构的层状石墨烯碳材料(LPC)用于高效去除Pb(II)和Cd(II)。LPC对Pb(II)和Cd(II)的吸附能力分别为250.5 mg/g和126.4 mg/g。此外LPC容易解吸再生，Pb(II)和Cd(II)脱除率保持在96%和92%。本研究为生物质废弃物的高值利用提供了一种可持续发展的策略，在废水处理方面具有巨大潜力。Kai Yan et al. Biomass-derived porous carbon highly efficient for removal of Pb(II) and Cd(II). Green Energy& Environment 4 (2019) 414-423https://doi.org/10.1016/j.gee.2019.05.00219. 不同阴离子插层层状双金属氢氧化物及其光催化NO脱除性能研究丨GEE重庆大学大学张育新教授课题组利用层状双金属氢氧化物（LDH）具有的“记忆效应”，成功制备了单一阴离子插层的ZnAl–LDH纳米结构，其中CO32-插层的ZnAl–LDH–CO3纳米结构展现出最好的光催化活性，借助DFT计算表明ZnAl–LDH–CO3表面更容易活化NO与O2 反应物，从而增强光催化性能。另外，结合原位红外分析技术，阐明了NO在ZnAl–LDH–CO3表面的反应过程。Yuxin Zhang et al. Anion intercalated layered-double-hydroxide structure for efficient photocatalytic NO remove. Green Energy & Environment 4 (2019) 270-277https://doi.org/10.1016/j.gee.2018.11.001暨南大学陈金铸教授课题组综述了近20年来由木质素制备的催化剂在绿色合成中的重要应用进展。综述系统介绍了木质素的结构、木质素的预处理和活化、木质素基催化剂在绿色合成中的应用、木质素基催化剂当前所面临的挑战及其展望。论文对木质素基催化剂的催化性能进行了合理评价，并与常规催化剂进行了体统比较，为木质素资源的绿色、高值化利用提供了一条重要途径。Chen et al. Applications of lignin-derived catalysts for green synthesis. Green Energy & Environment 4(2019) 210-244.https://doi.org/10.1016/j.gee.2019.01.00321. 螺旋聚氨基酸的取向调控纳米颗粒细胞内吞丨Nano Research北京大学化学院吕华研究员、孙聆东教授与国家纳米中心施兴华研究员合作，以聚谷氨酸三缩乙二醇酯(P(EG3Glu))为模型高分子修饰金纳米粒子，从实验与模拟等角度探究了聚氨基酸二级结构与表面锚定方向对纳米粒子的基本性质与细胞内吞行为的影响，提供了一种简单方便的调控纳米粒子细胞内吞的方法，为深入理解纳米粒子-细胞相互作用提供了新的思路。Chong Zhang, Jianhua Lu, Falin Tian, Lindong Li, Yingqin Hou, Yaoyi Wang, Lingdong Sun*, Xinghua Shi*, andHua Lu*. Regulation of the cellular uptake of nanoparticles by the orientation of helical polypeptides. Nano Research 2019, 12(4): 889–896https://doi.org/10.1007/s12274-019-2319-6所在期刊官网链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-019-2319-622. PtAu纳米晶催化的卤代芳基烯烃选择性加氢丨Nano Research卤代芳基烯烃选择性加氢，是药物合成中一个重要而又颇具挑战性的课题，而通过纳米催化实现其选择性加氢常常需要引入含硫毒化剂。国家纳米科学中心蔡双飞研究员和清华大学何伟教授通过简易调控PtAu纳米合金的组成，即可高效地实现烯/炔键的选择性加氢而保留芳卤键。进一步修饰手性配体后，还可较好地实现对映选择性加氢，据此合成出了RIP1抑制剂类似物7-Br-O-Nec1 (2b)。Le Guo, Junjie Mao, Shuangxi Guo, Qi Zhang, Shuangfei Cai*, and Wei He*. PtAu bimetallic nanocatalyst for selective hydrogenation of alkenes overaryl halides. Nano Research 2019, 12(7):1659–1662https://doi.org/10.1007/s12274-019-2416-6所在期刊官网链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-019-2416-623. 采用三维架构加速碳纳米管集成电路丨Nano Research集成电路的发展主要依赖于互补场效应晶体管（CMOS）的尺寸缩减，由于制造成本和功耗急剧增加，这种模式即将遭遇了发展瓶颈。三维集成电路（IC）是一种可能的解决方式。碳纳米管场效应晶体管 （CNTFET）是构筑未来集成电路的重要候选技术，而且由于其可低温加工，具有低功耗，能有效克服传统三维集成技术存在的热预算不足的瓶颈，因此是构建三维集成电路的理想技术。然而，已发表的基于碳管的三维电路性能通常比单层碳管电路低，并没有展示三维集成的优势。北京大学彭练矛院士和张志勇教授发展并优化了碳基三维集成的工艺，制备了两层碳纳米管晶体管，器件均保持平面工艺晶体管的高性能，并且两层器件之间阈值完全匹配，在此基础上，通过通孔工艺互联两层器件，首次实现了三维碳基环形振荡器电路。我们还探索了三维集成电路架构的优势，实验结果表明，采用三维架构的电路在速度上要提升38％。特别地，我们展示了振荡频率高达680 MHz的三维五阶环振电路，单级门延时为0.15 ns，该结果代表了目前三维集成电路的最高工作速度。Yunong Xie, Zhiyong Zhang*, Donglai Zhong, and Lianmao Peng*. Speeding up carbon nanotube integrated circuits through three-dimensional architecture. Nano Research 2019, 12(8):1810–1816https://doi.org/10.1007/s12274-019-2436-2所在期刊官网链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-019-2436-224. Polariton in cell: 高效、低耗能源材料设计的新思路丨Nano Research极化子(polaritons)以其奇异性质引起了物理、化学、材料等领域的极大兴趣，它们可以导致玻色-爱因斯坦凝聚、室温超流等量子现象。上海理工大学宋波教授团队和复旦大学团队合作合作研究发现，红外光子可以和神经细胞耦合形成一种新的极化子，为生物高效利用能量提供了新的理解方式，并有望成为生物信息载体。该研究成果同时为高效、低耗能源材料设计提供了新思路。Bo Song* and Yousheng Shu. Cell vibron polariton resonantly self-confined in the myelin sheath of nerve. Nano Research 2020, 13(1):38–44https://doi.org/10.1007/s12274-019-2568-4.所在期刊官网链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-019-2568-425. 碳纳米管/氮化硼复合高温导线丨Nano Research清华大学姜开利与柳鹏研究组展示了一种由碳纳米管线材与氮化硼复合形成的耐高温导线。碳纳米管线材从超顺排阵列中直接纺出、加捻绞制而成，作为导体，再通过化学气相沉积法在线材表面制备氮化硼作为绝缘层和耐烧蚀的保护层。该同轴导线轻质、耐高温，有望应用在航空航天、火灾防护、高温工艺、太阳探测等极端高温环境。Xinhe Yang, Peng Liu*, Duanliang Zhou,Feng Gao, Xinhe Wang, Shiwei Lv, Zi Yuan, Xiang Jin, Wei Zhao, Haoming Wei,Lina Zhang, Jiandong Gao, Qunqing Li, Shoushan Fan, and Kaili Jiang*. High temperature performance of coaxialh-BN/CNT wires above 1,000 °C: Thermionic electron emission and thermally activated conductivity. Nano Research 2019, 12(8): 1855–1861https://doi.org/10.1007/s12274-019-2447-z所在期刊官网链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-019-2447-zNano-Micro Letters, Nano-Micro Lett.新加坡南洋理工大学徐梽川教授和南京航空航天大学姬广斌教授：综述了生物质衍生纳米多孔碳在电磁波吸收领域的最新研究进展，从结构设计和组分优化两个方面对电磁波衰减机制进行了深入分析与讨论。并总结和展望了生物质衍生碳基纳米结构在制备和应用过程中面临的挑战和未来发展方向。该文章入选2019年web of science 热点文章（千分之一）Huanqin Zhao, Yan Cheng, Wei Liu, Lieji Yang, Baoshan Zhang, Luyuan Paul Wang, Guangbin Ji, Zhichuan J. Xu. Biomass-Derived Porous Carbon-Based Nanostructures for Microwave Absorption. Nano-Micro Lett. 2019.https://doi.org/10.1007/s40820-019-0255-3
南洋理工大学和香港城市大学张华教授：详细介绍了基于半导体纳米材料的外延异质结构的湿化学合成方法，并说明了基于不同种子或模板的各种体系，并详细讨论了它们的生长机制。同时，作者描述了外延异质结构在光电、催化和热电学中的应用实例，并对此类外延异质结构的未来研究方向提出了一些潜在挑战和个人理解。Junze Chen, Qinglang Ma, Xue-Jun Wu, Liuxiao Li, Jiawei Liu, Hua Zhang. Wet-Chemical Synthesis and Applications of Semiconductor Nanomaterial-Based Epitaxial Heterostructures. Nano-Micro Lett. 2019.https://doi.org/10.1007/s40820-019-0317-6
济南大学刘宏教授：总结了基于石墨烯及其衍生物构筑的各类型触觉传感器（电子皮肤）的研究现状。介绍了石墨烯及其衍生物在触觉传感应用的相关概念和制备方法。重点讨论了如何提高触觉传感器性能，总结了基于压容式、压阻式（基于一维、二维、三维石墨烯结构）、FET类型所使用的石墨烯材料的独特作用和优势。展望了石墨烯传感器的发展前景和面临的挑战。Pei Miao, Jian Wang, Congcong Zhang, Mingyuan Sun, Shanshan Cheng, HongLiu. Graphene Nanostructure-based Tactile Sensor for Electronic Skin Applications. Nano-Micro Lett. 2019.http://dx.doi.org/10.1007/s40820-019-0302-0
吉林大学崔小强教授：研究了一种新型单原子模拟酶催化剂：单原子Co-MoS2，发现基底和单原子部分均具有类过氧化物酶性质。以此材料作为模型，从实验和理论角度详细揭示了单原子金属中心和载体分别呈现不同催化机理：单原子Co依赖电子转移机制，而基底MoS2则为类芬顿反应机制。单原子和基底效应的协同作用，极大地提高了单原子Co-MoS2作为类过氧化物酶的酶催化活性，并成功应用于过氧化氢的比色和电化学传感检测。Ying Wang, Kun Qi, Shansheng Yu, Guangri Jia, Zhiliang Cheng, LirongZheng, Qiong Wu, Qiaoliang Bao, Qingqing Wang, Jingxiang Zhao, Xiaoqiang Cui,Weitao Zheng. Revealing the Intrinsic Peroxidase-Like Catalytic Mechanism of Heterogeneous Single-Atom Co-MoS2. Nano-Micro Lett. 2019.https://doi.org/10.1007/s40820-019-0324-7
中南大学梁叔全和周江教授：首次通过水热法与冷冻干燥处理，合成了石墨烯包裹的H11Al2V6O23.2纳米带复合材料，此材料在(001)晶面具有超大的层间距(13.36Å)，有利于锌离子的扩散。而石墨烯能够提高电极体系的电子导电性，有效包覆能够在一定程度上抑制H11Al2V6O23.2中钒元素在循环过程中的溶解。此新颖结构的构建，有效解决了钒基材料电子和离子导电性差的双重难题，也一定程度上缓解了正极材料溶解问题。将该材料应用于水系锌离子电池正极，在2M ZnSO4水系电解液中展现出了优异的储锌性能。尤其，在~15.7 mg/cm2的超高质量负载下，该正极仍有不俗的电化学性能表现。该文章入选2019年web of science 高被引论文。Wenyu Zhang, Shuquan Liang, Guozhao Fang, Yongqiang Yang, Jiang Zhou. Ultra-High Mass-Loading Cathode for Aqueous Zinc-Ion Battery Based on Graphene-Wrapped Aluminum Vanadate Nanobelts. Nano-Micro Lett. 2019.https://doi.org/10.1007/s40820-019-0300-2
Energy & Environmental Materials，EEM武汉理工大学刘金平教授团队针对“电池材料”和“赝电容材料”的界限在当前电化学和材料科学领域变得模糊这一问题，在Energy & Environmental Materials上发表了题为“Definitions of Pseudocapacitive Materials: A Brief Review”的文章。与双电层电容EDLC材料和电池材料相比，赝电容材料可同时具有较高比容量和高倍率特征，这促使了大量关于赝电容材料及相关储能体系的研究。近年来，纳米材料在储能领域得到了广泛应用，由于纳米材料尺寸效应造成的离子扩散长度极大缩短和表/界面的高度暴露等以及电极材料新型晶体结构的设计，许多电池材料在一定的情况下表现出堪比赝电容材料的快速氧化还原反应动力学或是类似的充放电行为。该文首先回顾了赝电容材料的定义和关键特性、定义的演变以及由此产生的混淆。然后，为了能够准确地区分电池材料和赝电容材料，作者提出了在优先考虑电化学特征（CV和GCD）的同时应正确使用基于CV曲线的定量动力学分析来阐明电极的电荷存储机制的判据。最后，简要介绍了非对称超级电容器和混合超级电容器的正负极匹配结构及区别。该综述将有助于正确理解和判断赝电容材料和电池材料，从而避免混淆。Yuqi Jiang, Jinping Liu. Definitions of Pseudoca-pacitive Materials: A Brief Review. Energy & Environmental Materials, 2019, 2(1): 30-37.https://doi.org/10.1002/eem2.1202832. 材料基因组方法有多强大？看DFT计算在全固态电池中从设计到合成的高效应用丨EEM郑州大学邵国胜教授研究团队在Energy & Environmental Materials上发表题“Application of the Materials Genome Approach to All-Solid-State Batteries”的文章。碱金属离子电池被广泛应用于便携式电子设备和电动汽车中，目前制约碱金属离子电池应用的瓶颈问题是潜在的安全隐患，与传统电池中使用的易燃、易爆的液态有机电解质息息有关。研发以无机类固态电解质（SSE）为基础的全固态电池是解决潜在电池安全性问题的有效途径。目前固态电解质体系大致分为两大类：氧化物电解质、硫化物电解质。氧化物电解质具有较好的稳定性、对空气和水分不敏感、同时具有较宽的电化学窗口等优势。但也存在离子电导率较低、晶界/晶粒电阻较、易脆断、制备烧结温度较高等问题。硫化物电解质具备超高的离子电导率、好的延展性、小的晶界/晶粒电阻、较低的制备烧结温度等特征。但电压窗口窄、与高压正极材料兼容性差、与金属Li负极稳定性糟糕、对空气和湿度敏感等。探寻综合性能更加优异的新型快离子导体成为亟需解决的关键课题之一。此外，全固态电池中的固-固界面的稳定性、兼容性、匹配度等诸多问题仍然严重制约着全固态电池的电化学性能。从庞大的数据库中，考虑无穷的化学成分组合，寻找新型固态电解质的体系，仅仅通过实验试错很难快速精准地寻找到性能优异的电解质配方。另外一方面，针对全固态电池中固-固界面问题，需要昂贵的原位测试才能辨析清楚，仅通过主观臆断很难把握关键性科学问题。因此，亟需一套客观的研究方法，加速新型电解质的探寻工作，并且为构筑一体化全固态电池提供合理化方案。郑州大学邵国胜教授课题组，通过整合材料基因组方法，针对固态电池中的关键问题进行高通量计算，探寻新型固态电解质以及提供解决全固态电池的固固界面兼容性的合理性方案，为后续实验研发提供了有力的理论支撑。Hongjie Xu, Yuran Yu, and Zhuo Wang, Guosheng Shao, First Principle Material Genome Approach for All Solid State Batteries. Energy & Environmental Materials, 2019, 2(4), 234–250.https://doi.org/10.1002/eem2.1205333. Ruddlesden–Popper 钙钛矿在高稳定性太阳能电池中的应用丨EEM澳门大学邢贵川教授在Energy & Environmental Materials上发表了题为“Ruddlesden–Popper Perovskite for Stable Solar Cells”的综述文章。近年来，三维的金属卤化物钙钛矿被视为一种非常有前景的光伏材料。在短短的八年时间中钙钛矿太阳能电池的效率已经从当时的3.8%提升到了现在的23.7%。然而，这种材料的不稳定性阻碍了其产业化进程。最近，准二维的Ruddlesden–Popper 钙钛矿由于具有更高的稳定性，得到了越来越多的关注。这种高稳定的性能主要是由于Ruddlesden–Popper 钙钛矿采用了更加疏水的长链有机阳离子。目前这种太阳能电池的效率已经突破了13%，非常具有产业化的前景。然而，这种新型的钙钛矿太阳能电池还没有被系统的总结。该综述系统总结这种准二维钙钛矿电池，包括铅基和非铅基结构。另外，作者对Ruddlesden–Popper钙钛矿的光电性能和载流子动力学过程进行的详尽的分析。最后提出了当前Ruddlesden–Popper钙钛矿太阳能电池存在的问题和可能的解决方案，为未来钙钛矿电池的实际应用提供了重要的研究思路。Chao Liang, Dandan Zhao, Yan Li, Xiaojun Li, Shaomin Peng, Guosheng Shao, and Guichuan Xing. Ruddlesden–Popper Perovskite for Stable Solar Cells, Energy & Environmental Materials, 2018, 1(4): 221-231.https://doi.org/10.1002/eem2.1202234. Mg-S电池综述：电解液、硫正极和镁负极的设计原则和策略丨EEM清华大学张强教授与北京理工大学黄佳琦研究员、宾夕法尼亚大学赵梦强博士、伦敦玛丽王后大学Maria-Magdalena Titirici教授、东京大学Rong Xiang教授合作，受邀在Energy & Environmental Materials上发表了题为“A Review of Advanced Energy Materials for Magnesium–Sulfur Batteries”的综述文章。电池的能量密度、安全性、能量效率以及价格对于电子器件和电动车至关重要。传统锂离子电池的能量密度已经接近理论极限（250 Wh/kg），因此开发下一代电池体系，进一步提升能量密度有望解决特殊器件的要求。镁硫电池因其较高的理论体积能量密度和良好的安全性逐渐受到人们的关注。与锂硫电池相比，金属镁电极的沉积不会产生枝晶而造成热失控，并且每个镁原子可以有两个电子参加氧化还原反应，使得其能量密度大幅提高。该综述系统总结了近期镁硫电池在电解液、硫正极和镁负极三方面的设计原则和策略，为未来镁硫电池在电极结构、界面和电解液组成方面的设计提供重要的研究思路。Long Kong, Chong Yan, Jia-Qi Huang, Meng-Qiang Zhao, Maria-Magdalena Titirici, Rong Xiang, Qiang Zhang. A Review of Advanced Energy Materials for Magnesium–Sulfur Batteries. Energy & Environmental Materials, 2018, 1(3): 100-112.https://doi.org/10.1002/eem2.1201235. Li-S电池正极材料综述，高能量密度解决方案丨EEM郑州大学付永柱教授报道了一篇Li-S电池的综述文章，该工作以“A Perspective on Energy Densities of Rechargeable Li-S Batteries and Alternative Sulfur-Based Cathode Materials”为标题发表在Energy & Environmental Materials上。锂离子电池已经达到了容量和能量密度极限，过去的十年已经做出了巨大的努力来探索新的电极材料，以实现电池的高能量密度。其中，硫元素是一种高容量的正极材料，在过去的十年中得到了深入的研究。在循环过程中，多硫化锂在醚状液态电解质中反复的形成，导致了活性物质溶解、穿梭效应和有限循环寿命等诸多挑战。尽管已经研发出了一些方法来克服这些问题，但是锂硫(Li-S)电池的可达到的能量密度仍然很低，主要原因是在硫正极中过高的电解质/硫(E/S)比率。该篇综述对硫正极能量密度的分析提供了新见解，提出硫正极的“平均质量密度”对于比较含硫的正极材料是一个很有用的参数。本文同时介绍了几种新型的硫基正极材料，如有机多硫化物和金属多硫化物，它们具有独特的性质和性能，尤其对电解液具有很低的依赖性，因此有望克服与硫正极相关的固有问题，并能真正实现Li-S电池的高能量密度。Wei Guo, Yongzhu Fu. A Perspective on Energy Densities of Rechargeable Li-S Batteries and Alternative Sulfur-Based Cathode Materials. Energy & Environmental Materials, 2018, 1(1): 20-27.https://doi.org/10.1002/eem2.12003Journal of Energy Chemistry，JEnergy Chem36. 金属锂电池：“房屋架构”复合金属锂负极构筑长循环丨J Energy Chem清华大学张强教授与北京理工大学黄佳琦研究员（共同通讯）团队构建了一种新型的房屋架构的复合金属锂负极（命名为housedLi），即上层为固态电解质层，下层为容纳有金属锂的碳纤维骨架层，成功实现了金属锂电池的安全稳定长循环。通过简单的机械辊压与液相反应法获得了房屋式的复合金属锂负极，有效地抵御了电解液对金属锂的侵蚀，并抑制了沉积过程的枝晶生长与体积膨胀。该工作为解决金属锂负极所面临的内忧外患提供了有效的解决策略。Xin Shen et al. Lithium–matrix composite anode protected by asolid electrolyte layer for stable lithium metal batteries. J Energy Chem, 2019,37, 35-42. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2018.11.01637. 运用回归模型研究钙钛矿型氧氮化物中阴离子有序性与体系稳定性的关系丨J Energy Chem日本东京大学Kazunari Domen团队发现，对于具有超大晶胞的钙钛矿型氧氮化物，机器学习能够显著降低热力学稳定性的计算成本，通过蒙特卡罗方法可以预测真实的阴离子有序性。研究者以在可见光区具有较高光催化水氧化活性的BaNbO2N为例，考察四种不同尺寸的超晶胞，共560个结构。通过机器学习方法，随机选取原子初始位置，无需结构优化，得到体系的总能量。这种方法可以节省99.99%的计算时间。Masanori Kaneko et al. Regression model for stabilization energies associated with anion ordering in perovskite-type oxynitrides. Journal ofEnergy Chemistry, 2019, 36, 7-14.https://doi.org/10.1016/j.jechem.2019.01.01238. 电容器：调控双电层结构来提高碳基电化学电容器的能量效率丨J Energy Chem中国科学院金属研究所先进炭材料研究部的成会明研究员、李峰研究员与澳大利亚新南威尔士大学王大伟博士合作，从双电层的反应机理出发，通过改变双电层结构，发明了固/固界面双电层的构筑方法，有效抑制了自放电现象，组装了具有高能量密度、高功率输出、长循环寿命、高能量效率的石墨烯锂离子电容器。Yu-Zuo Wang et al. Mitigating self-discharge of carbon-based electrochemical capacitors by modifying theirelectric-double layer to maximize energy efficiency. Journal of Energy Chemistry ，2019，38，214-218.https://doi.org/10.1016/j.jechem.2019.04.00439. 电催化：炭载Pt电催化氧还原活性位结构与性质的调控丨J Energy Chem华东理工大学段学志教授研究小组与中科院山西煤化所覃勇研究员团队合作，比较研究了原子层沉积（ALD）与传统浸渍法制备的Pt/CNT催化剂的电催化氧还原反应（ORR）性能之间的差异，发现在排除Pt粒径效应的条件下，ALD制备的Pt/CNT催化剂相较于浸渍法制备的催化剂表现出显著提升的ORR质量活性、比活性和选择性，且其性能优于商业的20 wt% Pt/C催化剂。通过电化学测试与分析、催化剂结构表征以及模型计算，揭示出ALD制备的催化剂良好的ORR性能主要归因于：(i)Pt纳米颗粒粒径分布较窄，暴露出更多的Pt(111)活性面；(iii)Pt纳米颗粒的局域环境无氯离子的存在，同时提高了ORR活性和选择性。这些研究结果可用于指导高活性、高选择性Pt/C ORR催化剂的理性设计及性能调控。Jie Gan et al. Active sites engineering of Pt/CNT oxygen reduction catalysts by atomic layer deposition. Journal of Energy Chemistry, 2020, 45,59-66.https://doi.org/10.1016/j.jechem.2019.09.02440. 基于金属-载体相互作用调控反应路径提高CO2加氢制甲醇选择性丨J Energy Chem大连理工大学曲振平教授研究小组与中科院大连化学物理研究所傅强研究员团队合作，通过构筑负载在两个载体CeO2和ZrO2的Cu基催化剂，揭示出金属-载体相互作用在CO2加氢反应中的调控机制，以及该相互作用如何通过调控反应路径提高CO2加氢制甲醇的选择性。原位高压漫反射红外研究结果显示，Cu/CeO2催化剂上形成的更多氧空位易与CO2反应生成CO32-物种，与活跃H原子进一步加成到CO2的C端形成HCOO*中间体，加氢形成甲醇。而Cu/ZrO2催化剂上具有更多的OH物种，与CO2反应易生成HCO3-物种，与活跃H原子进一步加成到CO2的O端形成COOH*中间体，脱羟基形成CO。该研究为优化CO2加氢路径、提高合成甲醇活性和选择性打开了一扇新的大门。Weiwei Wang, Zhenping Qu*, LixinSong, Qiang Fu*, CO2 hydrogenation to methanol over Cu/CeO2 and Cu/ZrO2 catalysts: Tuning methanol selectivity via metal-support interaction. Journal of Energy Chemistry, 2020,40, 22-30.https://doi.org/10.1016/j.jechem.2019.03.001测量物质在不同外加磁场方向下的电输运性质是近年来研究拓扑量子材料的一种重要实验方法，为探索物质的新奇特性提供了独特的视角和手段。研究表明，在超高强度的脉冲强磁场下，材料的电输运研究可能扩展至量子极限区域，将观察到更加丰富的物理现象。而现有的电输运测量系统中，稳态场下的样品测量杆受限于尺寸和材料，难以适应脉冲场测量要求；脉冲场下的传统样品测量杆的角度分辨率和空间利用率较低，亟需研制更高性能的转角测量系统。为此，本文提出一种拉杆式转角样品杆，基于该转角样品杆的脉冲强磁场电输运测量系统，能够在极低温、强磁场的极端环境下，于脉冲磁体中心通孔的微型样品腔内开展磁场方向190°范围内任意变化的电输运性质测量实验，其旋转结构稳定性良好，转角控制精度达到0.1°；通过合理设计集成电路布局、前置补偿放大和数字锁相提取等信号处理环节，电输运测量结果的精确度优于0.1 mΩ。本文详细阐述了该测量系统的组成、转角测量杆的设计与研制、校准原理与信号处理过程，并简要介绍了该测量系统在费米面重构、拓扑绝缘体表面态、量子极限输运、超导电性等前沿研究领域的应用。图1. 武汉强磁场中心转角样品杆 (a)机械结构图; (b) 转角示意图;(c) 角度标定原理图图2. 60 T脉冲强磁场下转角电输运实验相关数据处理过程刘沁莹，王俊峰，左华坤，杨明，韩小涛. 基于转角样品杆的脉冲强磁场电输运测量系统. 物理学报. 2019, 68(23):230701DOI: 10.7498/aps.68.20191115http://wulixb.iphy.ac.cn/CN/abstract/abstract74982.shtml同行评价：该论文重点介绍了基于转角样品杆的脉冲强磁场电输运测量系统和利用该系统所获得的部分实验结果。近年来，测量材料在不同外加磁场方向下的电输运性质是研究凝聚态物理和拓扑量子材料的一种重要实验方法，是探索物质新奇特性的重要手段之一。由于脉冲强磁场系统的空间受限，传统的电输运测量系统无法直接安装，需要发展脉冲强磁场条件下的测量杆。随着国内大科学装置的陆续建成，例如合肥国家强磁场中心（稳态场）、武汉脉冲强磁场中心（脉冲场）、东莞国家散裂中子源，亟需研发相关的测量系统。本文详细介绍了该系统及初步的实验结果，对国内用户进一步利用它开展相关研究具有重要意义。42. GaAs(001)图形衬底上InAs量子点的定位生长InAs/GaAs量子点是重要的单光子源，位置可控量子点对实现可寻址易集成的高性能量子点光源具有重要意义。本文详细研究了氢原子条件下GaAs (001) 图形衬底的低温脱氧过程，低温GaAs缓冲层生长中沟槽形貌的演化过程，以及沟槽形貌对量子点形核位置的影响。发现GaAs衬底上纳米沟槽侧壁的倾斜角较小时，InAs 量子点会优先生长于沟槽底部；当沟槽的侧壁倾斜角较大时，InAs 量子点则会优先生长于沟槽两侧的外边沿位置。此外，本文还研究了纳米孔洞侧壁的倾斜角对量子点成核位置的影响，实现了双量子点分子和四量子点分子的定位生长。图1. InAs 量子点在GaAs 纳米沟槽中优先成核位置与纳米沟槽侧壁倾斜角α1的关系图2. 调控纳米孔洞侧壁的倾斜角α1实现不同InAs量子点组合的定位生长 (a) 生长在纳米孔洞底部的双量子点分子; (b) 生长在纳米沟槽侧壁上的四量子点, 其中插图示意四量子点的位置; (c) 纳米孔洞外沿形成量子点环; (d) 图(a), (b)和(c)中纳米孔洞的AFM线扫描图, 倾斜角分别为10°,17°,28°王海玲，王霆，张建军. GaAs(001)图形衬底上InAs量子点的定位生长. 物理学报. 2019, 68(11):117301DOI: 10.7498/aps.68.20190317http://wulixb.iphy.ac.cn/CN/abstract/abstract74124.shtml同行评价：图形衬底生长是量子点寻址的重要技术手段之一，对于量子信息技术应用中精准定位某一个确定的量子光源的位置等具有重要的意义。中科院物理研究所张建军等详细研究了在GaAs(001)图形衬底上制备InAs量子点及量子点分子组合的实验规律，分析了成核的机制和规律，揭示了成核位置、量子点分布等随纳米沟槽侧壁倾斜度变化的规律。这些工作对于量子点及量子点分子组合的定位生长具有很好的指导意义。密度矩阵重正化群方法（DMRG）在求解一维强关联格点模型的基态时可以获得较高的精度，在应用于二维或准二维问题时，要达到类似的精度通常需要较大的计算量与存储空间。本文提出一种新的DMRG异构并行策略，可以同时发挥计算机中央处理器（CPU）和图形处理器（GPU）的计算性能。针对最耗时的哈密顿量对角化部分，实现了数据的分布式存储，并且给出了CPU和GPU之间的负载平衡策略。以费米Hubbard模型为例，测试了异构并行程序在不同DMRG保留状态数下的运行表现，并给出了相应的性能基准。应用于4腿梯子时，观测到了高温超导中常见的电荷密度条纹，此时保留状态数达到104，使用的GPU显存小于12 GB。图1. 异构并行的性能 (a) 加速比; (b) Davidson 方法中的向量占用GPU 显存; (c) 作用哈密顿量到波函数部分的性能图2. 对于16 × 4 Hubbard 模型, U = 8.0 时的基态电荷密度分布(可以观察到明显的电荷密度条纹)陈富州, 程晨, 罗洪刚. 密度矩阵重正化群的异构并行优化. 物理学报. 2019, 68 (12):120202 DOI:10.7498/aps.68.20190586http://wulixb.iphy.ac.cn/CN/abstract/abstract74272.shtml同行评价：在“密度矩阵重正化群的异构并行优化”一文中，作者提出了一种在CPU-GPU异构结构下，实现密度矩阵重正化群方法(DMRG)并行化的方法。作者通过在Tesla K80上的测试，证明了这种方法的有效性，并行的加速比能达到3左右。这一方法有助于提高DMRG算法的计算效率，所解决的算法和物理问题具有现实意义。44. 旋转对称表面等离激元结构中极端局域光场的准正则模式分析金属微纳结构中表面等离激元能够将自由空间光场局域到亚波长甚至纳米尺度，增强光与物质相互作用等各种物理过程，为等离激元光学在诸多领域带来诱人的应用。然而，目前对表面等离激元光学模场的局域性定量描述仍主要基于直观的空间几何尺寸确定的模式体积，并常被用于刻画模场与物质相互作用的强度。本文基于准正则模理论发展了表征表面等离激元结构中光场局域的理论描述方法，并针对两类典型结构的表面等离激元共振进行了系统的模式分析。结果显示表面等离激元共振可由多个本征模式构成，观察到的光场局域是所有模式共同作用的结果，只有当共振对应单一模式时可以用该本征模式的模式体积描述光场局域。最后，基于上述结果，本文探讨了极端局域光场和近来出现的“皮米腔”的光场局域本质。图1. PoM 纳米间隙中原子凸起结构对光场局域的影响和准正则模式分析 (a) 存在与不存在原子凸起时的结构示意图; (b) 纳米间隙中心高度位置的局域场增强效应,激励源为镜面上方716 nm处轴向偶极子; (c) BQP 谐振波长处纳米间隙中心高度的局域场增强效应; (d) PoM 结构的准正则模式谱分布以及纳米间隙中心处轴向 Purcell 因子的准正则模式重建; (e) BQP 模式的归一化模场和等效模式体积周强, 林树培, 张朴, 陈学文. 旋转对称表面等离激元结构中极端局域光场的准正则模式分析. 物理学报. 2019, 68(14):147104DOI: 10.7498/aps.68.20190434http://wulixb.iphy.ac.cn/CN/abstract/abstract74414.shtml同行评价：周强等利用准正则模式展开的办法研究了具有高度局域的等离激元结构中的光场。特别地，作者重点用准正则模式分析了近年来被提出的“皮米腔”中的模式，指出散射场中出现的高度局域场（hot spot）并没有对应的准正则模式。这是一个重要的结论，因为在光场与物质相互作用过程的描述时，通常是用准正则模式来描述，也即是把一份量子化的能量分布在单一模式中。而这一点在“皮米腔”的概念提出的前期文献中并未得到应有的注意。利用超构表面结构实现硅介质内局域电磁场的极大增强，进而实现强烈增强的三次谐波激发(THG)。该超构表面结构由L形的单晶硅共振子组成，通过调节抽运波长与超构表面共振波长重合，可以实现最高220倍的THG增强， THG的转化效率提升至～ 3 × 10–7。数值模拟和THG信号的空间扫描结果表明，场增强主要源于超构表面结构中心区域处的共振模式耦合效应。此外，实验结果表明该结构的共振模式具有明显的偏振选择性，且THG信号同样为线偏振光，消光比为15 dB。杨玖龙，元晴晨，陈润丰，方汉林，肖发俊，李俊韬，姜碧强，赵建林，甘雪涛. 硅超构表面上强烈增强的三次谐波. 物理学报. 2019, 68 (21): 214207 DOI: 10.7498/aps.68.20190789http://wulixb.iphy.ac.cn/CN/abstract/abstract74905.shtml同行评价：本文利用单晶硅制备了L型超构表面单元，实现了共振模式下的高效三次谐波激发（THG），验证了这种超表面在不同波长下的激发效率及对偏振态的控制。本文设计的硅基超构表面能够极大增强硅介质中的THG，在非线性光学领域具有一定的实践意义，实验及仿真分析过程清晰，叙述流畅，具有一定的创新性和应用价值。在过去的30年，无线数字通信系统发展迅速，无线通讯设备已成为人们日常生活中必不可少的设备之一，而无线通讯技术仍然不断追求具有更高保密度的通信方式，以应用于卫星对地通信和军用无线通信中。近日，东南大学崔铁军教授提出了一种基于数字编码超材料的全新数字无线通信体系结构，将要传送的信号由动态变化的辐射模式直接调制，在硬件和软件两个层面上都极大地简化了无线通信系统的架构。Tie Jun Cui et al. Direct Transmission of Digital Message via Programmable Coding Metasurface. Research. 2019DOI: 10.1155/2019/2584509https://spj.sciencemag.org/research/2019/2584509/光动力治疗（Photodynamictherapy，PDT）因具有较小的侵入性和较高的空间与时间精确度等特点，已经成为了一种新兴的癌症治疗手段。然而，实体肿瘤具有异常的血管分布和代谢，使其内部处于乏氧环境，限制了单线态氧的产生。并且，光动力治疗过程中会消耗氧气，使肿瘤的乏氧程度增加，导致临床上PDT对肿瘤的治疗效果受到限制。黄维院士和赵强教授课题组报道了一种新型的聚合物单线态氧载体，实现了乏氧肿瘤内单线态氧的高效、可控释放，成功抑制了肿瘤的生长。Tianci Huang et al. De Novo Design of Polymeric Carrier to Photothermally Release Singlet Oxygen for Hypoxic Tumor Treatment. Research.2019DOI: 10.34133/2019/9269081https://spj.sciencemag.org/research/2019/9269081/手性可以追溯到地球上生命的起源。它广泛存在于自然界的动植物的功能分子及其折叠的高级结构中，其中的多面手性在DNA/RNA和蛋白质的结构里充分体现。南京大学/美国德州理工大学李桂根团队报道了一种全新的多面3D手性。该手性具有三明治排列特征：由三个几乎平行的层面组成，中间层面为中心层，上下两个面是相互依存，相互制约, 以避免镜像异构体可能的异构化。多面3D手性分子和其前体化合物表现出了正常有机小分子极少具备的特征：形成长棒或雀巢穴型固体。同时表现出多种色彩的荧光和AIE，其中一些分子显示出超强的旋光特征。Guanzhao Wu et al. Multilayer 3D Chirality and Its Synthetic Assembly. Research. 2019DOI: 10.34133/2019/6717104https://spj.sciencemag.org/research/2019/6717104/3D打印是一种通过增材制造的方式来构造三维结构的快速成型技术，可以显著提高生产效率，减少材料与资源的浪费。中国科学院化学研究所宋延林研究员课题组与美国麻省理工学院方绚莱教授等合作，提出了一种普适性的高速、高精度3D打印策略。L. Wu, Z. Dong, H. Du, C. Li,N. X. Fang*, and Y. Song*. Bioinspired Ultra-Low Adhesive Energy Interface for Continuous 3D Printing. Research. 2018.DOI: 10.1155/2018/4795604https://spj.sciencemag.org/research/2018/4795604/金属锂由于其极高的理论比容量和最低的电极电势，被视为极具竞争力的下一代高比能电池的负极材料。然而，金属锂负极锂枝晶的生长是阻碍着高比能锂金属电池实用化的关键问题。清华大学张强教授课题组设计了一种卟啉骨架材料用作金属锂负极的沉积骨架，其中精准构筑的卟啉单元具有超高亲锂性，可以诱导金属锂均匀形核与生长并抑制金属锂枝晶的形成。Bo-Quan Li, Xiao-Ru Chen, XiangChen, Chang-Xin Zhao, Rui Zhang, Xin-Bing Cheng, and Qiang Zhang*. Favorable Lithium Nucleation on Lithiophilic Framework Porphyrin for Dendrite-Free Lithium Metal Anodes. Research. 2019.DOI: 10.1155/2019/4608940https://spj.sciencemag.org/research/2019/4608940/清华大学周济院士课题组提出了一种可人工产生高次谐波的超材料。通过超材料的局域磁电强耦合过程，使得固体中低速运动的自由电子激发出非线性汤姆逊散射，进而实现高次谐波的人工产生。这种不借助自然非线性材料产生的高次谐波具有极高的设计自由度，使得人工控制高阶光学非线性成为可能。Yi-Kwei Wenet al. Artificial Generation of High Harmonics via Nonrelativistic Thomson Scattering in Metamaterial. Research. 2019.DOI: 10.1155/2019/8959285https://spj.sciencemag.org/research/2019/8959285/香港科技大学唐本忠院士课题组报道了一种简单的无金属参与、无预修饰的一步法生物偶联新策略，实现多级对象的功能化标记与应用，如天然高分子、合成高分子、多肽、蛋白质、活细胞快速染色、活细菌快速识别染色、无机材料修饰等。Xianglong Hu, Xueqian Zhao,Benzhao He, Zheng Zhao, Zheng Zheng, Pengfei Zhang, Xiujuan Shi, Ryan T. K.Kwok, Jacky W. Y. Lam, Anjun Qin, and Ben Zhong Tang*. A Simple Approach to Bioconjugation at Diverse Levels: Metal-Free Click Reactions of Activated Alkynes with Native Groups of Biotargets without Prefunctionalization. Research. 2018.DOI: 10.1155/2018/3152870https://spj.sciencemag.org/research/2018/3152870/剑桥大学初大平团队联合华为慕尼黑研究中心的工程师们，构建了一种新的3D显示解决方案，克服了通常3D设备引起的“恶心、视疲劳、用户不能准确估算深度”等问题。采用随时聚焦显示的方式，使得它的计算机数据处理速度比通常的全息3D展示快了三个数量级。Pawan K. Shrestha, Matt J.Pryn, Jia Jia, Jhen-Si Chen, Hector Navarro Fructuoso, Atanas Boev, Qing Zhang,and Daping Chu. Accommodation-Free Head Mounted Display with Comfortable 3D Perception and an Enlarged Eye-box. Research. 2019.DOI: 10.34133/2019/9273723https://spj.sciencemag.org/research/2019/9273723/SCIENCE CHINA Materials，SCMs54. 石墨烯生长新纪录：液态铜上快速生长石墨烯大单晶丨SCMs武汉大学付磊教授研究团队通过化学气相沉积法在液态铜上实现了石墨烯大单晶的快速生长，生长速率高达79 μm/s，刷新了目前石墨烯快速生长的记录。他们利用碳同位素标记拉曼光谱和飞行时间二次离子质谱追踪了液态铜中碳原子的分布情况，探究了液态铜体系中石墨烯的生长动力学。该研究可为在液态金属上生长其他二维材料提供理论借鉴。Zheng et al. Insight into the rapid growth of graphene single crystals on liquid metal via chemical vapor deposition. SCIENCE CHINA Materials, 2019, 62(8), 1087-1095. https://doi.org/10.1007/s40843-019-9406-755. 超低温服役高熵合金：CoCrFeNi的优异塑性和锯齿流变行为丨SCMs北京科技大学张勇教授研究组深入研究了面心立方结构CoCrFeNi高熵合金的超低温服役行为，发现液氦环境下孪晶主导的变形机制引发了锯齿流变行为，变形孪晶和相变行为的共同作用导致了其优异的力学性能。该材料在4.2K时的拉伸强度达到1260MPa，同时延伸率达到62%。与传统的金属材料相比，这种高熵合金在极低温环境结构材料领域具有很大的工业应用潜力。Liu, et al. Excellent ductility and serration feature of metastable CoCrFeNi high-entropy alloy at extremely low temperatures. SCIENCECHINA Materials, 2019, 62(6),853-863. https://doi.org/10.1007/s40843-018-9373-y56. SMART：一种普适性超快速柔性电子制造技术丨SCMs刘静教授带领的清华大学、中科院理化所联合研究组提出了一种具有普适性的超快速柔性电子制造技术，可在数秒之内打印出大面积、高精度复杂液态金属电路，速度远远超过迄今已发展的各种电子加工技术。相应方法按其英文(semi-liquid metal and adhesion-selection enabled rolling andtransfer)缩写被命名为SMART Printing（智慧印刷）。该方法可快速制备多种柔性和可拉伸功能电路，为可穿戴电子医疗设备的实现提供了全新途径。Guo et al. Semi-liquid metal and adhesion-selection enabled rolling and transfer (SMART) printing: A general method towards fast fabrication off lexible electronics. SCIENCE CHINA Materials, 2019, 62(7), 982-994.https://doi.org/10.1007/s40843-018-9400-257. 非晶纳米催化剂：a-Cu2MoS4纳米笼的形貌和结构工程用于高效电解水产氢丨SCMs北航郭林教授团队报道了一种可控自水解蚀刻-沉淀(SHEP)法, 在常温常压下即可合成出空心多孔且形貌规则的非晶Cu2MoS4纳米笼(a-Cu2MoS4)。得益于其空心多孔结构和非晶的丰富硫缺陷，a-Cu2MoS4表现出比晶体相对物更强的析氢反应(HER)活性。该合成方法具有普适性，可扩展到更多的三元纳米笼材料的合成，为各种三元纳米笼的精确可控制备提供了新视角，并为开发高活性非晶催化剂开辟了新的途径。Yu et al. Morphological and structural engineering in amorphous Cu2MoS4 nanocages for remarkable electrocatalytic hydrogen evolution. SCIENCECHINA Materials, 2019, 62(9), 1275-1284. https://doi.org/10.1007/s40843-019-9431-458. 4轴打印多级结构管状支架用于气管软骨重建丨SCMs东华大学游正伟研究团队报道了一种4轴打印系统快速制备具有多级结构的管状组织工程支架，该方法适用于多种生物材料, 如水凝胶、热塑性生物材料以及热固性生物材料。他们以不同材料为例，成功制备了管状结构可调、类编织网格结构可控, 径向弹性、轴向柔性及管腔开放性良好的支架。所制备的支架接种软骨细胞后在体外培养和裸鼠皮下植入均可形成成熟的管状软骨组织，有望应用于气管软骨重建。Lei et al. 4-Axis printing microfibrous tubular scaffold and tracheal cartilage application.SCIENCE CHINA Materials, 2019, 62(12), 1910-1920.https://doi.org/10.1007/s40843-019-9498-5Science China Chemistry，SCC德克萨斯大学奥斯汀分校John B. Goodenough教授撰写了展望（Perspective）文章 “A Perspective on the Li-ion Battery”。文章首先回顾了锂离子电池正极材料的发展历史，进而指出了锂离子电池面临的挑战：（1）有机液态电解液的安全隐患依然存在；（2）锂离子电池的充电速度受到限制，快速充电会引起金属锂在石墨负极的沉积；（3）锂离子电池的过度充电会导致氧气的析出，有可能引起电池的爆炸。John B. Goodenough, Hongcai Gao. A perspective on the Li-ion battery. SCIENCE CHINA Chemistry 62(12), 1555-1556 (2019)https://doi.org/10.1007/s11426-019-9610-3华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室曹镛院士团队自主开发的基于酰亚胺功能化苯并三唑（TzBI）的宽带隙聚合物给体P2F-EHp与非富勒烯受体材料BTPT-4F和BTPTT-4F（或称为Y6）匹配，在吸收互补和能级匹配的基础上，通过进一步的薄膜形貌精细优化，实现了超过16%的能量转换效率，这是文献报道中单节有机太阳电池的最高转换效率记录，展示了PTzBI类聚合物给体的巨大应用潜力。Baobing Fan, Difei Zhang, Meijing Li, Wenkai Zhong, Zhaomiyi Zeng, Lei Ying, Fei Huang, Yong Cao. Achieving over 16% efficiency for single-junction organic solar cells. SCIENCE CHINA Chemistry 62(6),746-752 (2019)https://doi.org/10.1007/s11426-019-9457-5苏州大学李永舫院士团队的张茂杰教授基于自主研发的氟取代宽带隙聚合物PM6给体，制备了能量转化效率11.2%的单结全聚合物太阳能电池（all-PSCs），这是已报道的单结all-PSCs中的最高效率。Yuan Meng, Jingnan Wu, Xia Guo, Wenyan Su, Lei Zhu,Jin Fang, Zhi-Guo Zhang, Feng Liu, Maojie Zhang, Thomas P. Russell, YongfangLi. 11.2% Efficiency all-polymer solar cells with high open-circuit voltage. SCIENCE CHINA Chemistry 62(7), 845-850 (2019)https://doi.org/10.1007/s11426-019-9466-6上海交通大学韩礼元教授课题组提出了利用π共轭路易斯碱调控前驱体溶液结晶速率来制备均匀、无孔洞且空气中稳定的锡基钙钛矿薄膜的分子工程策略。首次在国际权威机构获得纯锡钙钛矿太阳电池认证效率（9.15%），是目前的最高效率。Tianhao Wu et al. Efficient and stable tin-based perovskite solar cells by introducing π-conjugated Lewis base. SCIENCE CHINA Chemistry,2019, doi:10.1007/s11426-019-9653-8https://doi.org/10.1007/s11426-019-9653-8华南理工大学唐本忠院士团队秦安军教授等人在活细胞内开展了自发的炔-胺点击聚合反应，制备了分子量为7300的聚合物，并基于聚集诱导发光特性实现了“点亮”型的细胞成像和对细胞的原位杀伤。Hu Rong, Chen Xu, Zhou Taotao, Si Han, He Benzhao, Kwok Ryan Tsz Kin, Qin Anjun, Tang Ben Zhong. Lab-in-cell based on spontaneous amino-yne click polymerization. SCIENCE CHINA Chemistry 62(9), 1198-1203(2019).https://doi.org/10.1007/s11426-019-9517-9SCIENCE CHINA: Physics, Mechanics & Astronomy；SCPMA中国科学院物理研究所孙培杰研究员课题组最新研究表明, 狄拉克半金属砷化镉Cd3As2在一个小的磁场中存在着一个很大的横向热电(能斯特)效应, 室温下可以获得高达0.5（2T）的横向热电优值zT (如图所示)。该结果意味着在拓扑电子材料中, 温差和电压相互垂直的横向热电效应远比我们以往所想象的要大, 热电材料的应用并不一定要局限于温差和电压平行的纵向方向。图: 横向和纵向热电优值随磁场的变化（左）和其峰值随温度的变化（右）J. S. Xiang et al. Large transverse thermoelectric figure of merit in a topological Dirac semimetal, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 63, 237011 (2020)http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCPMA/63/3/10.1007/s11433-019-1445-4?slug=fulltext65. 混合阳离子型钙钛矿太阳能电池的空间应用丨SCPMA北京大学物理学院“极端光学创新研究团队”朱瑞研究员、龚旗煌院士与中科院光电研究院徐国宁研究员、西北工业大学黄维院士合作, 在国内首次开展钙钛矿太阳能电池在临近空间的应用。通过将钙钛矿太阳能电池负载在高空气球上, 研究器件在临近空间极端环境下的稳定性。该成果填补了我国在此方面研究的空白, 丰富了钙钛矿太阳能电池在特殊领域的应用, 具有里程碑式的科学意义。Y. G. Tu et al. Mixed-cation perovskite solar cells in space, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 62, 974221(2019)http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCPMA/62/7/10.1007/s11433-019-9356-1?slug=fulltext66. 中国四吨级液氙暗物质探测器研发丨SCPMA暗物质之谜是当今物理学和天文学前沿的重大问题之一, 中国PandaX团队在锦屏地下实验室利用液氙作为靶物质对暗物质进行直接探测, 已先后开展了120和580公斤级液氙暗物质探测实验。为了进一步提高探测灵敏度, 上海交通大学季向东和周宁研究团队研制出四吨级两相型氙时间投影室探测器, 其灵敏度预期能够比当前世界水平提高一个数量级, 从而达到暗物质理论预言的中心区域。H. G. Zhang et al. Dark matter direct search sensitivity of the PandaX-4T experiment, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 62, 031011(2019)http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCPMA/62/3/10.1007/s11433-018-9259-0?slug=fulltext67. SymTopo：一种自动计算非磁性材料拓扑性质的软件包丨CPB中国科学院计算机网络信息中心高性能计算部的硕士研究生贺雨晴、黄荷副研究员、金钟研究员，以及中国科学院物理研究所的博士研究生蒋毅、张田田和方辰研究员，对他们2019年初在《自然》杂志上发表的文章Catalogue of Topological Electronic Materials（ “拓扑电子材料目录”）所用的算法进行了详细介绍，并将其制作成一个公开的软件包SymTopo，该软件包可以自动计算非磁性晶体材料的拓扑性质，有助于未来更多拓扑电子材料的发现。SymTopo软件包的安装及使用方法可以在网站http://materiae.iphy.ac.cn/symtopo上找到。Yuqing He et al. SymTopo:An automatic tool for calculating topological properties of nonmagnetic crystalline materials, Chin. Phys. B, 2019, 28 (8): 087102http://cpb.iphy.ac.cn/EN/abstract/abstract74485.shtml68. 基于准二维氧化镓忆阻器的电子类神经突触研究丨CPB中国科学院物理研究所张广宇研究员课题组通过刮擦的方法制备了超薄准二维氧化镓膜（几纳米），采用传统的微纳米加工方法将其制备成简单的垂直夹层结构。在这种基于超薄准二维氧化镓膜介质层的垂直结构忆阻器中观察到了连续阻变现象。通过改变施加脉冲次数、频率等测试条件，首次在这种超薄准二维氧化镓忆阻器实现了类神经突触模拟行为。本工作为开发低功耗类神经突触电子器件，构建高效率的神经网络计算机提供了新的思路。Shuopei Wang et al. Electronic synapses based on ultrathin quasi-two-dimensional gallium oxide memristor Chin. Phys. B, 2019, 28 (1): 017304http://cpb.iphy.ac.cn/EN/abstract/abstract73358.shtml中国科学院物理研究所杜世萱研究员、徐文焱博士和张礼智博士等利用扫描隧道显微镜技术和第一性原理计算研究了石墨烯中两个对称的单原子空位缺陷态之间的量子干涉行为。研究发现，当两个缺陷位于石墨烯中相同的子晶格时，缺陷之间的相互作用较弱，不会产生新的量子干涉；只有当两个缺陷位于不同子晶格时，缺陷之间的相互作用才会极大地影响电子散射，从而产生新的量子态。本文研究对提高石墨烯电子器件的性能以及进一步研究局域磁矩间的相互作用提供了有价值的参考。图1. 位于相同子晶格的两个缺陷态的STM图像(a)-(c)和对应的STM模拟图(d)-(f)。Wenyan Xu et al. Interaction of two symmetric monovacancy defects in graphene Chin. Phys. B 2019, 28(4): 046801http://cpb.iphy.ac.cn/EN/abstract/abstract73747.shtml70. 双层转角石墨烯超导的无节点s±波配对丨CPB中国科学院物理研究所杨义峰研究员、刘哲博士和李宇博士基于双层转角石墨烯电子结构及超导相图与典型重费米子超导体的相似性，将双层转角石墨烯超导置于强关联量子临界超导的大家族中，强调多带效应与量子临界涨落对超导配对的影响，预言在现有实验掺杂范围内，其超导能隙为无节点s±波对称性。本工作为理解双层转角石墨烯的超导机理提供了新的视角。图1. (a), (b) 半满附近超导能隙对称性随带内（r11）和带间（r12）散射强度的演化；(c)-(e) s±-波和d+id-波的能隙函数在两个费米面上的分布。Zhe Liu et al. Possible nodeless s-wave superconductivity in twisted bilayer graphene. Chinese Physics B, 2019, 28(7): 077103http://cpb.iphy.ac.cn/EN/abstract/abstract74197.shtml71. 少层1T’-MoTe2薄膜的本征性质及其非常规超导行为的研究丨CPB南方科技大学张立源老师课题组利用一种高质量的1T’-MoTe2薄膜制备方法，从实验上证明了少层1T’-MoTe2薄膜本征性质是超导行为，而不是此前报道的带隙打开的绝缘体行为。通常情况下，当超导体系从三维降维到二维薄膜时，会抑制超导转变温度，而少层的1T’-MoTe2薄膜却出现了异常的超导转变温度增强行为，显然这种非常规特性还需要进一步研究。此外，第一性原理计算表明，现在的晶格常数下，电子能谱仍然具有非平庸的拓扑属性。所以少层的1T’-MoTe2薄膜体系很可能同时具有非平庸的拓扑和超导特性，1T’-MoTe2薄膜的这些特性很可能为寻找拓扑超导体和马约拉纳零模态提供了一种新的材料体系。图1. 少层1T’-MoTe2常温下的拉曼谱及其三明治结构的器件示意图。Yuan Gan et al. Giant enhancement of superconductivity in few layers MoTe2 Chinese Physics B, 2019, 28(11): 117401http://cpb.iphy.ac.cn/EN/abstract/abstract74922.shtml72. Fe1-xSe单晶上临界磁场行为的不同特征丨CPB中国科学院物理研究所董晓莉课题组利用新颖的软化学水热离子脱插 (hydrothermal ion-deintercalation, HID) 方法，制备了一系列非化学计量的Fe1-xSe单晶，并实现了Tc从0到9 K的连续调控。这一系列HIDFe1-xSe单晶为研究FeSe体系超导态和正常态特性的相互演变规律提供了重要的新平台。并且，本文结果表明FeSe体系上临界磁场行为的不同特征与临近Tc的正常态输运性质的演变密切相关，并意味着FeSe体系本征的双能带特性。这些结果有助于进一步研究非常规铁基超导电性的微观物理起源。图1. 水热离子脱插(HID)生长方法示意图以及HID Fe1-xSe单晶的XRD结果Shunli Ni et al. Different behavior of upper critical field in Fe1−xSe single crystals. Chinese Physics B, 2019, 28(12): 127401http://cpb.iphy.ac.cn/EN/abstract/abstract74974.shtml Chinese Physics Letters，CPL73. 新量子自旋液体候选材料Cu3Zn(OH)6FCl丨CPL中国科学院物理研究所石友国研究员、孟子杨研究员、李世亮研究员以及日本国立材料科学研究所的衣玮等合作，首次合成了新的量子自旋液体候选材料Cu3Zn(OH)6FCl。该材料具有完美的Kagome结构，为人们研究量子自旋液体行为提供了新的素材，为下一步的中子散射与其它动力学测量奠定了基础；同时，该材料体系也提供了一个从反铁磁长程序到量子自旋液体相变的新的研究平台。Zili Feng et al. From Claring bullite to a New Spin Liquid Candidate Cu3Zn(OH)6FCl.Chin. Phys. Lett. 2019, 36 (1): 017502.https://doi.org/10.1088/0256-307X/36/1/01750274. 拓扑超导体(Li,Fe)OHFeSe磁通中心马约拉纳零能模的量子化电导丨CPL复旦大学张童教授和封东来教授研究组与中科院物理所董晓莉研究员、赵忠贤院士研究组合作，首次发现拓扑超导磁通中心零偏压峰的电导量子化证据，实验展示了马约拉纳零能模的一个关键特征。该实验为进一步理解磁通中马约拉纳零能模的性质，发展基于马约拉纳零能模的拓扑量子计算提供了重要信息。C. Chen et al. QuantizedConductance of Majorana Zero Mode in the Vortex of the Topological Superconductor (Li0.84Fe0.16)OHFeSe. Chin. Phys. Lett. 2019,36 (5): 057403.https://doi.org/10.1088/0256-307X/36/5/057403清华大学何珂教授、薛其坤院士、徐勇副教授、段文晖院士等带领的研究团队首次在实验上发现了一种内禀磁性拓扑绝缘体MnBi2Te4。此项研究为量子反常霍尔效应实现温度的提高和多种拓扑量子效应的探索指出了一条新的道路，必将引起拓扑物态、二维材料等多个领域研究者巨大的研究兴趣。Yan Gong et al. Experimental Realization of an Intrinsic Magnetic Topological Insulator. Chin. Phys. Lett.2019, 36 (7): 076801.https://doi.org/10.1088/0256-307X/36/7/07680176. 金刚石对顶砧中NV中心实现的高压原位磁测量丨CPL中国科学院物理研究所于晓辉副研究员、刘刚钦副研究员、潘新宇研究员、洪芳副研究员领衔的研究团队用金刚石氮空位中心(nitrogen-vacancycenter, NV 中心)解决了高压下的弱磁测量问题。他们首次实现了金刚石对顶砧中高压环境下NV中心自旋量子态的相干调控，并将该技术用于微米级样品的高压原位灵敏磁性测量。本文的研究结果为金刚石对顶砧中磁性测量开辟了一条全新的思路，为高压下的超导研究、磁性相变行为研究创造了新的条件。同时，这种NV中心量子探针技术还能够应用于高压下压力及温度的灵敏表征，对金刚石对顶砧中弱信号的原位探测具有重要意义。Yan-Xing Shang et al. Magnetic Sensing inside a Diamond Anvil Cell via Nitrogen-Vacancy Center Spins. Chin.Phys. Lett. 2019, 36 (8): 086201.https://doi.org/10.1088/0256-307X/36/8/08620177. 单层T-Graphene的超导及其合成路径丨CPL南京大学物理学院孙建教授和邢定钰院士等人理论预言了单层T-graphene是一种本征的二维碳单质超导体，其超导转变温度达到近20 K，并且设计了“高压合成，常压剥离”的巧妙路径来合成这种新奇的材料。这种材料一旦在实验上被合成出来，将不但成为基础研究上的重大突破，也将对超导器件的发展和实际应用起到很大的推动作用。Qinyan Gu et al. Superconducting Single-Layer T-Graphene and Novel Synthesis Routes. Chin. Phys. Lett. 2019, 36(9): 097401.https://doi.org/10.1088/0256-307X/36/9/097401Journal of Zhejiang University-SCIENCE A78. 中空纤维膜脱氧过程中Dean涡强化传质研究浙江大学朱宝库、朱利平领衔的膜材料与技术研究室建立新的螺旋中空纤维膜脱氧过程传质模型,探讨管程流体雷诺数、中空纤维膜结构参数、壳程真空度和操作温度对Dean涡强化传质效果的影响,并优化螺旋中空纤维膜脱氧过程操作参数.与线型中空纤维膜脱氧过程相比，传质速率显著提升。该传质模型可以应用于任何螺旋中空纤维膜气-液过程的传质行为描述。Qing-ran Kong, Yi-zhen Zhang, Hua Tian, Li-feng Fang, Ming-yong Zhou,Li-ping Zhu, Bao-ku Zhu. Mass transfer enhancement of hollow fiber membranede oxygenation by Dean vortices. Journal of Zhejiang University-SCIENCE A(Applied Physics & Engineering), 2019, 20(8):601-613.https://doi.org/10.1631/jzus.A190018179. 苎麻表面接枝改性及其对苎麻纤维增强环氧复合材料力学性能与界面性能的影响研究哈尔滨工业大学咸贵军团队将纳米二氧化硅颗粒接枝到苎麻纤维表面，大幅提升了纤维表面粗糙度,降低了纤维亲水性能,升高了纤维与环氧树脂的界面粘度,从而大幅提升苎麻纤维与环氧树脂的界面粘结性能与复合材料的力学性能。Anna Dilfi K. F., Zi-jin Che, Gui-jun Xian. Grafting of nano-silica ontoramie fiber for enhanced mechanical and interfacial properties of ramie/epoxycomposite. Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics &Engineering), 2019, 20(9):660-674.https://doi.org/10.1631/jzus.A190018680. 3D打印仿碳纳米管加筋混凝土单轴受压力学性能研究北京工业大学范立峰团队提出一种采用3D打印仿碳纳米管加筋结构对混凝土进行加固的方法，并研究其加固机制。仿碳纳米管加筋结构对混凝土的加固效果明显优于传统纵横加筋结构，并且仿碳纳米管加筋后试件的破坏形式随着加筋密度的增加由整体破坏转变为局部破坏。Li-feng Fan, Li-juan Wang, Guo-wei Ma, Peng-fei Li, Ming-jie Xia.Enhanced compressive performance of concrete via 3D-printing reinforcement. Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering),2019, 20(9):675-684.https://doi.org/10.1631/jzus.A190013581. 纳米聚合物微球在裂缝型碳酸盐岩储层油/水选择性封堵性能评价中国石油大学周福建团队研究纳米聚合物微球在裂缝型碳酸盐岩储层油/水选择性封堵性能，并进行综合评价。发现纳米聚合物微球在水中具有良好的分散性和溶胀能力，在基质岩心和裂缝型岩心均具有较好的深部封堵效果，并具有较强的油/水选择性封堵效果。Jie Wang, Fu-jian Zhou, Jun-jian Li, Kai Yang, Lu-feng Zhang, Fan Fan. Evaluation of the oil/water selective plugging performance of nano-polymer microspheres in fractured carbonate reservoirs. Journal of ZhejiangUniversity-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering), 2019, 20(9):714-726.https://doi.org/10.1631/jzus.A1900249
