作为国际最顶级的学术杂志，Science和Nature备受推崇。在Science和Nature上发表文章也在较大程度上代表了一个团队甚至国家的科研实力。当然，并不是说在Science和Nature发表的内容就一定是对的，也并不是说发表在其他期刊的成果就一定水平更次。一则平均水平更高，一则物以稀为贵罢了！
近年来，中国科学家在这两大杂志发文数量不断增加，在某种程度上映射出中国科研实力的不断提升和更加国际化。有鉴于此，纳米人总结了2018年以来，以中国科研机构为第一单位发表在Science和Nature两大杂志的材料化学领域及部分物理学重要成果27项，供大家交流探讨。
特别说明：
1. 以online时间排序
2. 以第一单位为准
3. 以材料化学为主，因学识有限，难免疏漏或错误，敬请留言指正
PS：点击红色标题可阅读更多内容解读。
1. Science：世界首个有序大孔-微孔MOF单晶问世！
第一单位：华南理工大学
第一作者：沈葵
通讯作者：李映伟、陈邦林
华南理工大学李映伟教授和美国德州大学圣安东尼奥校区陈邦林团队等人合作，基于双溶剂工艺和PS纳米球模板法制备了世界第一个有序大孔-微孔MOF单晶材料，开辟了三维有序大孔材料研究的新领域！这类大孔MOFs单晶材料将有可能在涉及大尺寸化合物的许多领域，如大分子化学物质的吸附/分离和催化转化（例如吸附废水中的大分子污染物，催化生物炼制等）、生物大分子（例如大分子药物，活性蛋白，疫苗，基因等）的装载与控释递送等方面获得广泛的应用。
参考文献：Kui Shen, Yingwei Li, Banglin Chenet al. Ordered macro-microporous metal-organic framework single crystals.Science 2018, 359, 206-210.
第一单位：香港城市大学
第一作者：AmitBanerjee, Daniel Bernoulli, 张洪题
通讯作者：陆洋、张文军、道明、Subra Suresh
香港城市大学陆洋、张文军与美国麻省理工学院的道明、新加坡南洋理工大学的Subra Suresh团队合作，报道了一种具有超大弹性变形能力的单晶纳米钻石，强度达到接近其理论极限的89-98 GPa，弹性形变达到9%！纳米尺度下金刚石超弹性行为的发现，将进一步拓展纳米金刚石在生物学领域的应用，包括药物传输、生物探测和生物影响等；也能够光在电器件领域、量子信息技术领域发挥作用;金刚石纳米结构的超弹性也为其在柔性电子器件的应用提供了可能性。
参考文献：Amit Banerjee, Daniel Bernoulli,Hongti Zhang, Ming Dao, Wenjun Zhang, Yang Lu, Subra Suresh et al. Ultralargeelastic deformation of nanoscale diamond. Science 2018, 360, 300-302.
第一单位：浙江大学
第一作者：谭喆
通讯作者：张林
浙江大学张林教授课题组结合理论和实验，报道了一种具有纳米图灵结构的聚酰胺纳滤膜，这种聚酰胺薄膜由于其独特的气泡和管状结构，以及更多的凸起，更多的空隙和更多的岛状结构，从而具有更好的净水脱盐性能，不论是水的透过性还是水-盐分离性能，都超过了传统薄纳滤。
参考文献：Zhe Tan, Lin Zhang et al. Polyamide membranes with nanoscale Turing structures for water purification. Science 2018, 360, 518-521.
第一单位：中科院金属研究所
第一作者：周鑫
通讯作者：卢柯、李秀艳
中科院沈阳金属研究所卢柯院士和李秀艳研究员团队发现了一个突破常规思维的现象：当金属表面纳米晶晶粒尺寸小于临界尺寸时，晶粒越小，纳米晶热稳定性越高。这种反常的热力学稳定性来源于塑性变形中部分位错的活化使纳米晶粒之间形成低角度晶界，导致纳米晶晶界自动从高能态演变到低能态，从而增强热稳定性。该发现揭示了金属表面纳米晶晶界的热稳定性机理，为增强纳米金属的热稳定性，并使之适用于实际高温应用起到了重大推动作用！
参考文献：X.Zhou, X. Y. Li, K. Lu. Enhancedthermal stability of nanograined metals below acritical grain size. Enhanced thermal stability of nanograined metals below acritical grain size. Science2018, 360, 526-530.
第一单位：北京大学
第一作者：彭金波、曹端云、何智力
通讯作者：江颖、徐莉梅、高毅勤、王恩哥
北京大学江颖课题组、徐莉梅课题组、高毅勤课题组与王恩哥课题组合作，首次得到了水合钠离子的原子级分辨图像，并发现了一种水合离子输运的幻数效应。通过精确控制水分子一个一个地结合到单个Na+上的分子操纵，团队系统研究揭示了具有特定数目水合数的水合离子的扩散速率，取决于水合离子和表面晶格之间的对称匹配度。
参考文献：Jinbo Peng, Li-Mei Xu, Yi QinGao,En-Ge Wang, Ying Jiang et al. The effect of hydration number on the interfacial transport of sodium ions. Nature 2018.
第一单位：北京大学
第一作者：罗德映、杨文强、王植平
通讯作者：朱瑞、HenryJ. Snaith、Wei Zhang
北京大学朱瑞、英国牛津大学Henry J. Snaith、英国萨里大学Wei Zhang团队合作，首次采用“胍盐辅助二次生长”技术调控钙钛矿半导体特性，突破了开放回路电压低所导致的反式结构钙钛矿太阳能电池器件效率较低的问题。通过钙钛矿薄膜的二次生长，从而使钙钛矿薄膜顶层表面区域带宽更宽，薄膜更倾向于n型，最终实现反式平面钙钛矿太阳能电池开放回路电压的大幅提高（1.21 V），效率最高可达到21%。
参考文献：Deying Luo, Wenqiang Yang, ZhipingWang,Wei Zhang, Henry J. Snaith, Rui Zhu et al. Enhanced photovoltage for invertedplanar heterojunction perovskite solar cells. Science 2018, 360,1442-1446.
第一单位：兰州大学
第一作者：马天琼
通讯作者：王为、孙俊良、Omar M. Yaghi
兰州大学王为教授、北京大学孙俊良教授以及加州大学伯克利分校Omar M. Yaghi教授合作，发明了一种利用强亚胺键控制合成大尺寸单晶COFs的普适性策略，为大尺寸单晶COF的合成开辟了新的道路。同时，首次实现了在原子尺度的COF单晶结构精确解析，高品质的晶体使得单晶XRD衍射数据可以达到0.083 nm的分辨率。
参考文献：Tianqiong Ma, Eugene A. Kapustin,Wei Wang, Junliang Sun, Omar M. Yaghi et al. Single-crystalx-ray diffraction structures of covalent organic frameworks. Science 2018, 361,48-52.
第一单位：东南大学
第一作者：叶恒云、汤渊源、李鹏飞
通讯作者：熊仁根、游雨蒙
东南大学熊仁根、游雨蒙团队首次开发出一类不含金属的全有机钙钛矿铁电材料，具有和BaTiO3相当的铁电性能。这类全有机钙钛矿具有更好的力学柔韧性、质量更轻、环境更友好，将在柔性器件、软体机器人、生物医药等领域发挥更大的作用，结合其柔性的特质，4-5年内可穿戴式空调制冷装置都有可能变成现实。
参考文献：Heng-Yun Ye, Yuan-Yuan Tang,Peng-Fei Li, Yu-Meng You, Ren-Gen Xiong et al. Metal-free three-dimensional perovskite ferroelectrics. Science 2018, 361, 151-155.
9. Science：发现大气污染新粒子成因！
第一单位：复旦大学
第一作者：姚磊、OlgaGarmash
通讯作者：王琳
复旦大学王琳课题组首次发现并证实了我国典型城市上海大气中的硫酸-二甲胺-水三元成核现象，揭示了上海大气污染纳米微细粒子形成，也就是所谓大气新粒子形成的化学机制：一个气体硫酸分子和一个二甲胺分子随机碰撞，通过氢键形成稳定的分子簇，分子簇通过与其他硫酸分子、二甲胺分子或其他硫酸-二甲胺团簇的碰撞继续生长；一定尺寸以后，其他物种（例如极低挥发性有机化合物）开始加入这个过程，并最终形成大气新粒子。这为我国大气颗粒物污染防治政策的制定提供了新的科学证据。
参考文献：
Lei Yao, Olga Garmash, Lin Wang et al. Atmospheric new particle formation from sulfuric acid and amines in a Chinese megacity. Science2018, 361, 278-281.
10. Nature：高力学强度的DNA-SiO2复合纳米折纸！
第一单位：中科院上海应用物理研究所
第一作者：刘小果、张菲、靖薪薪
通讯作者：樊春海、颜颢
中科院上海应用物理研究所樊春海和美国亚利桑那州立大学颜颢团队合作，利用Stöber法解决了DNA折纸难以沉积其他材料的难题。利用Stöber法，构建了高力学强度的DNA-SiO2复合纳米折纸，实现了各种DNA折纸结构的1-3D组装，为DNA纳米技术的研究开辟了新道路，为仿生SiO2纳米结构的研究指明了方向。
参考文献：XiaoguoLiu, Fei Zhang, Xinxin Jing,Hao Yan, Chunhai Fan et al. Complex silicacomposite nanomaterials templated with DNA origami. Nature 2018.
第一单位：上海科技大学
第一作者：胡安华、郭婧婧
通讯作者：左智伟
上海科技大学左智伟团队报道了一种室温可见光催化甲烷、乙烷以及高级烷烃的高选择性C-H氨化、烷基化和芳基化。发现四价铈和醇形成的复合物能被蓝光波长区域的光照射激发，通过配体到金属电子转移（LMCT）过程促进配位键均裂，在温和的反应条件下产生高活性的烷氧自由基物种，烷氧自由基又可以作为氢原子转移催化剂。采用铈盐作为光催化剂，获得了优异的催化效率和选择性，并将这种气液混合相反应拓展到连续流，从而确保在大规模应用中气体的有效利用。这项研究为甲烷等能源分子的绿色、低廉、高效光催化活化与利用提供了新的借鉴！
参考文献：Anhua Hu, Jing-Jing Guo, Hui Pan,Zhiwei Zuo. Selective functionalization of methane, ethane, and higher alkanes by cerium photocatalysis. Science 2018.
第一单位：北京科技大学
第一作者：Linxing Zhang
通讯作者：邢献然、陈骏
北京科技大学邢献然和陈骏团队发展了一种切实可行的相间应力构建策略，在超四方薄膜的中实现了巨大的极化性能。这种相间应力策略为有效增强材料的功能性提供了全新的思路，并为材料设计提供了新的指导：
1） 相间应力不仅能够提供各向同性的拉伸应变，还能提供各向同性的压缩应变。
2）应力级别可以通过调控材料组成实现。
3）薄膜中应力的生成可以和所选择的基底材料无关。
参考文献：Linxing Zhang1, Jun Chen, Xianran Xingetal. Giant polarization in super-tetragonal thin films through interphasestrain. Science 2018, 361, 494-497
第一单位：南开大学
第一作者：孟令贤
通讯作者：陈永胜、万相见、丁黎明
南开大学陈永胜、万相见团队和国家纳米科学中心丁黎明团队联合打造了一种溶液制程的两端叠层有机光伏电池，以17.29%的认证效率刷新了有机太阳能电池的记录！在经过166天连续测试后，性能损失仅为4%。这项研究为有机光伏技术大规模商业应用带来了新的动力和信心。
参考文献：LingxianMeng, Xiangjian Wan, Liming Ding, Yongsheng Chen et al. Organic andsolution-processed tandem solar cells with 17.3% efficiency. Science 2018.
第一单位：中科院物理所
第一作者：王东飞、孔令元、范朋
通讯作者：高鸿钧、丁洪
中科院物理所/北京凝聚态物理国家实验室高鸿钧和丁洪团队在铁基超导中发现马约拉纳边界态证据。此次探测到的马约拉纳束缚态峰位不随空间位置变化，实验峰宽接近于系统的能量分辨率。实验观测到的马约拉纳束缚态不与平庸的低能激发态混合，首次清晰地观测到了纯的马约拉纳束缚态。其较高的零能峰观测温度，暗示未来可以调控实现液氦温度的马约拉纳束缚态，这项研究为在高温下实现和操纵马约拉纳边界态提供了广阔的平台。
参考文献：DongfeiWang, Lingyuan Kong, PengFan, Hong Ding, Hong-Jun Gao et al. Evidence forMajorana bound states in aniron-based superconductor. Science 2018.
第一单位：复旦大学
第一作者：吴萱、赵莉莉
通讯作者：周鸣飞、GernotFrenking
复旦大学周鸣飞课题组和南京工业大学Gernot Frenking课题组发现，18电子规则也适用于过渡金属之外的碱土金属。通过实验和谱学数据，在低温Ne环境中惊奇地发现并证明了8配位稳定的碱土金属羰基复合物M(CO)8，(M=Ca, Sr或Ba)，打破了传统认知。该发现表明碱土金属元素或具有与一般认知相比更为丰富的化学性质，而主族元素与过渡金属元素之间的界限，亦较元素周期表的简晰划分更为暧昧。
参考文献：Xuan Wu, Lili Zhao, MingfeiZhou,Gernot Frenking et al. Observation of alkaline earth complexes M(CO)8 (M =Ca,Sr, or Ba) that mimic transition metals. Science 2018, 361, 912-916.
16. Science：实现Ugi四组分反应立体化学的有效控制！
第一单位：南方科技大学
第一作者：张健、余沛源
通讯作者：谭斌、K.N.Houk
南方科技大学化学系教授谭斌团队利用手性磷酸（一种手性催化剂）实现了对映选择性的Ugi四组分反应，攻克了有机化学半世纪世界难题。对映体过量指标达到90%以上，方法体系也具有较大的适用范围。催化不对称Ugi四组分反应的实现，有望进一步促进化学以及相关学科的发展，例如不对称多组分反应的研究，大位阻手性磷酸在有机合成中的应用，基于亚胺的催化不对称反应的研究，药物发现，手性材料的开发，以及生命科学的研究等。
参考文献：
http://science.sciencemag.org/content/361/6407/eaas8707
第一单位：华侨大学
第一作者：林克斌
通讯作者：魏展画，熊启华，Edward H. Sargent
华侨大学魏展画教授、新加坡南洋理工大学熊启华教授和加拿大多伦多大学Edward H. Sargent教授的科研团队合作，通过一步法制备组分分布可控的准核壳结构钙钛矿薄膜，在电子传输层（ETL）和钙钛矿发光层（EML）中插入PMMA阻挡层，改善了电荷注入平衡，实现了钙钛矿LED外量子效率（EQE）超过20%，工作寿命（T50）超过100h，创造了新的世界纪录！
参考文献：Kebin Lin, Edward H. Sargent, QihuaXiong,Zhanhua Wei et al. Perovskite light-emitting diodes with externalquantumefficiency exceeding 20 per cent. Nature 2018, 562, 245–248.
第一单位：南京工业大学
第一作者：YuCao, Nana Wang, He Tian, Jingshu Guo
通讯作者：黄维、王建浦
南京工业大学黄维院士（目前单位西北工业大学）和王建浦团队基于有机层中自发形成的亚微米结构晶态钙钛矿，获得优异的电荷迁移率和高效的电荷注入性能，电流密度和辐射率得到快速提升。最终，在电流密度为18 mA cm-2条件下，实现了外部量子效率高达20.7%的钙钛矿LED器件，实现了钙钛矿LED里程碑式突破！
参考文献：Yu Cao, Nana Wang, He Tian, JingshuGuo, Jianpu Wang, Wei Huang et al. Perovskite light-emitting diodes based on spontaneously formed submicrometre-scale structures. Nature 2018, 562, 249–253.
第一单位：苏州大学
第一作者：马玮良
通讯作者：鲍桥梁
苏州大学鲍桥梁团队（现已从苏州大学离职）与西班牙奥维耶多大学Pablo Alonso-González、西班牙巴斯克科学基金会RainerHillenbrand团队合作，在天然范德华晶体α-MoO3中发现并操纵了面内各向异性的红外极化现象。发现天然范德华晶体MoO3具有面内双曲性，利用面内双曲性实现光的限域，为光学器件的微型化提供了全新的思路。这项研究再一次证明，自然界比我们想象的要更加强大，纳米光学的未来不仅仅是人工高性能材料，天然材料或许将发挥更多作用！
参考文献：Weiliang Ma, Pablo Alonso-González,ShaojuanLi, Rainer Hillenbrand, Qiaoliang Bao et al.In-plane anisotropicandultra-low-loss polaritons in a natural van der Waals crystal. Nature 2018.
第一单位：太原理工大学
第一作者：李立博、林锐标
通讯作者：李晋平,Wei Zhou, 陈邦林
太原理工大学李晋平和美国德州大学圣安东尼奥校区陈邦林、美国国家标准与技术研究所Wei Zhou等团队合作，发现含有铁-超氧位点的MOF对乙烷的吸附能力比乙烯更强，并实现了在室温和正常压力下的高效分离。这项研究打破了常规MOF材料大多对量大的乙烯具有更强的亲和力的定势，为乙烷/乙烯高选择性分离提供了全新的思路，进一步推动了MOF在高效、低能耗的工业分离中的实际应用。
参考文献：Libo Li, Rui-Biao Lin, Jinping Li,Wei Zhou,Banglin Chen et al. Ethane/ethylene separation in a metal-organic frameworkwith iron-peroxo sites. Science 2018, 362, 443-446.
第一单位：中科院金属所
第一作者：ZhaoCheng, Haofei Zhou
通讯作者：卢磊、高华健
中科院金属所卢磊课题组和布朗大学高华健课题组合作，通过电化学方法引入梯度纳米孪晶，在金属铜中成功构建了结构梯度，实现了强度和硬度的同时增强。而且，体相梯度材料的力学性能超过组成它的每一个单独的微结构。这种独特的力学行为来源于几何必要性位错产生的独特图案，这些超高密度的位错抑制了滑动行为，产生塑性变形，导致额外强化和加工硬化。这项研究展示了梯度纳米孪晶结构在不同尺度上的重要性，为下一代高性能金属的研究带来了新的思路。
参考文献：Zhao Cheng, Haofei Zhou, QiuhongLu,Huajian Gao and Lei Lu. Extra strengthening and work hardening ingradientnanotwinned metals. Science 2018, 362, eaau1925.
第一单位：华中科技大学
第一作者：罗家俊，李顺然、刘婧、王晓明
通讯作者：唐江、鄢炎发
华中科技大学唐江课题组和美国托莱多大学课题组合作，通过Na掺杂，发展了一种稳定发白光的无铅合金化双钙钛矿Cs2(Ag0.60Na0.40)InCl6。合金化双钙钛矿量子效率86±5%，稳定工作1000 h以上，光致发光效率比单纯的Cs2AgInCl6高3个数量级。这种优异的发光性能来源于处于激发态的AgCl6八面体的Jahn–Teller扭曲。
参考文献：Jiajun Luo, Xiaoming Wang, ShunranLi, JingLiu, Yanfa Yan, Jiang Tang et al.Efficient and stable emission ofwarm-whitelight from lead-free halide double perovskites. Nature 2018.
第一单位：北京科技大学
第一作者：ZhifengLei, Xiongjun Liu, Yuan Wu
通讯作者：吕昭平
北京科技大学吕昭平教授团队以等原子比TiZrHfNb高熵合金为模型合金，添加适量的氧，发现间隙原子在合金中存在另外一种尚未被人们所发现的新的存在状态——有序间隙原子复合体（ordered interstitial complexes），这是一种介于常规随机间隙原子和陶瓷相之间的新的间隙原子存在状态，这一有序间隙原子复合体结构能够显著提高合金的强度和塑性，打破了长期以来强度与延展性不能兼得的魔咒。这项研究为金属材料的增强提供了全新的策略和更深入的机理探索。
参考文献：Zhifeng Lei, Xiongjun Liu, Yuan Wu,ZhaopingLu et al. Enhanced strength and ductility in a high-entropy alloy via order edoxygen complexes. Nature 2018.
第一单位：吉林大学
第一作者：艾心、董圣之、Emrys W. Evan
通讯作者：李峰、RichardH. Friend
吉林大学李峰团队与剑桥大学Richard H. Friend教授研究团队合作，发展了一种高效双线态自由基发光二极管。以TTM-3NCz、TTM-3PCz掺杂薄膜为发光层制备的OLED最大EQE分别达到27%和17%，其中27%的EQE已接近100%IQE的理论极限值，是目前为止已报道的深红光/近红外光发光二极管（LED）中的最高值。这项研究成果展现了发光自由基在有机光电领域的应用前景，为OLED的研究开辟了新的方向。
参考文献：Xin Ai, Emrys W. Evans, ShengzhiDong, RichardH. Friend, Feng Li et al. Efficient radical-based light-emittingdiodes withdoublet emission. Nature 2018, 563, 536–540.
第一单位：香港城市大学
第一作者：楊濤
通讯作者：劉錦川
香港城市大学劉錦川团队以塑性无序多组分基体FCC型Fe-Co-Ni和塑性有序的多组分间金属纳米颗粒Al-Ti进行纳米复合，设计了一种高塑性的多元间金属纳米颗粒，实现了强度与塑性的平衡。基于这一原理，研究团队设计了一系列超级合金，包括(FeCoNi)86-Al7Ti7 (Al7Ti7)和(FeCoNi)86-Al8Ti6 (Al8Ti6)。这项研究为兼具高强度和高塑性的高熵合金的设计和发展带来了新思路。
参考文献：T. Yang, C. T. Liu et al.Multicomponentintermetallic nanoparticles and superb mechanical behaviors ofcomplex alloys.Science 2018, 362, 933-937.
26. Science：首次观测到化学反应中的“几何相位”效应
第一单位：中国科学技术大学、中科院大连化学物理研究所
第一作者：DaofuYuan, Yafu Guan
通讯作者：王兴安、孙志刚、张东辉、杨学明
中国科学技术大学王兴安教授和中科院大连化物所孙志刚研究员、张东辉院士、杨学明院士等合作，利用自主发展的具有国际上最高分辨率的交叉分子束离子成像装置，结合高精度量子分子反应动力学理论分析，首次直接观测到化学反应中的“几何相位”效应，对于研究广泛存在锥型交叉的量子体系具有重要意义。通过这项研究，科学家们还在实验上发现和证实了这一重要反应体系在高能反应时一个全新的反应机理，这对于从根本上理解这一重要体系的高能反应动力学具有重要意义。
参考文献：Daofu Yuan, Yafu Guan, Xingan Wang,Zhigang Sun, Dong H. Zhang, Xueming Yang et al.Observation of the geometricphase effect in the H+HD→H2+D reaction. Science 2018, 362, 1289-1293.
第一单位：复旦大学
第一作者：张成、张亿、袁翔
通讯作者：修发贤
复旦大学修发贤团队在砷化镉纳米片中发现三维量子霍尔效应并首次揭示了电子运动机制。他们利用楔形样品实现可控的厚度变化，通过测量量子霍尔平台出现的磁场，并用公式推算出量子霍尔台阶。实验发现，电子在其中的运动轨道能量直接受到样品厚度的影响。这说明，随着样品厚度的变化，电子的运动时间也在变。所以，电子在做与样品厚度相关的纵向运动，其隧穿行为被证明了。这项研究直接推动量子霍尔效应从二维体系进入三维领域进程。
参考文献：Cheng Zhang, Yi Zhang, Xiang Yuanet al. Quantum Hall effect based on Weyl orbitsin Cd3As2. Nature 2018.
