1. Nature：超快全相干自旋切换的时间和光谱指纹
未来的信息技术需要更快，低损耗的量子控制。强烈的光场促进了这种方式的里程碑，包括诱导新的物质状态，电子的弹道加速以及谷赝自旋的相干翻转。这些动态留下了独特的“指纹”，例如特征带隙或高次谐波辐射。切换技术上最重要的量子属性的最快和最耗散的方式-由势垒隔开的两个状态之间的自旋是触发全连贯的进动。皮秒电场和磁场的实验和理论研究表明了这种可能性，但观察到实际的自旋动力学仍然遥不可及。近日，雷根斯堡大学C. Lange联合拉德堡德大学R. V. Mikhaylovskiy研究团队展示了太赫兹电磁脉冲允许在势垒上旋转的相干转向，并报道相应的时间和光谱指纹。该目标通过将反铁磁性TmFeO3（thofium orthoferrite）中的自旋耦合到定制天线的局部增强的太赫兹电场来实现。在一皮秒的持续时间内，强烈的太赫兹脉冲突然改变磁各向异性并触发大幅度的弹道自旋运动。与数值模拟一致，特征相位翻转，集体自旋共振的不对称分裂和法拉第信号的长寿命偏移是相干自旋切换到相邻电位最小值的标志。低功耗和天线的亚波长空间定义可以促进以太赫兹速率工作的可扩展自旋设备。
Schlauderer, S. Lange, C. Mikhaylovskiy, R. V. et al. Temporal and spectral fingerprints of ultrafast all-coherent spin switching. Nature 2019.
DOI:10.1038/s41586-019-1174-7
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1174-7.pdf
2. Nature Mater.：用于量子光子器件的半导体纳米结构的液滴外延
长期以来梦想的“量子互联网”将由量子节点（固态或原子系统）网络组成，这些节点通过飞行量子位连接，自然地基于光子，以光速长距离传播，具有可忽略的退相干。关键部件是光源，能够提供单个或纠缠的光子对。在不同平台中，半导体量子点（QD）非常具有吸引力，因为它们可以与小型化芯片中的其他光子和电子元件集成。在20世纪90年代早期，科研人员开发了两种方法来合成自组装外延半导体QD，或“人造原子” - 即Stranski-Krastanov（SK）和液滴外延（DE）方法。由于其坚固性和简单性，SK方法在基础和技术领域中成为取得多项突破的主力。然而，对特定发射波长或结构和光学性质的需求促使对DE方法及其最近的发展，局部液滴蚀刻（LDE）的进一步研究成为获得高质量半导体纳米结构的补充途径。最新的研究表明DE和LDE量子点可以补充（有时甚至优于）传统的SK InGaAs量子点作为量子发射体。近日，米兰大学Stefano Sanguinetti研究团队对DE和LDE的现状进行了一次批判性调查，突出了量子通信和技术应用中的优势和劣势，成就和挑战。
Gurioli, M. Sanguinetti, S. et al. Droplet epitaxy of semiconductor nanostructures for quantum photonic devices. Nature Materials 2019.
DOI:10.1038/s41563-019-0355-y
https://www.nature.com/articles/s41563-019-0355-y.pdf
3. Nature Commun.：基于超纯碳管的低压高性能柔性数字和模拟电路
碳纳米管（CNT）薄膜晶体管（TFT）可以用于柔性和可穿戴电子设备。然而，它通常具有低半导体管纯度，低器件产率以及p型-n型TFT之间的不匹配。惠普实验室Tsung-Ching Huang, 香港科技大学Kwang-Ting Cheng 联合斯坦福大学的鲍哲南团队报道了基于高产率（19.9％）和超高纯度（99.997％）聚合物分选的半导体CNT的低压和高性能数字和模拟CNT TFT电路。使用高均匀性沉积和伪CMOS设计，展示了CNT TFT在3 V的低工作电压下具有良好的均匀性和高性能。通过这些高性能TFT，开发了以50 kHz运行的8级移位寄存器和第一个在20 kHz时具有1,000增益的可调增益放大器。该研究表明了采用溶液处理的CNT TFT具有用于大规模柔性电子设备的巨大潜力。
Lei, T. et al. Low-voltage high-performance flexible digital and analog circuits based on ultrahigh-purity semiconducting carbon nanotubes. Nat. Commun. 10, 2161, 2019
Doi:10.1038/s41467-019-10145-9.
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10145-9
4. 北京理工大学Nature Commun.：MOFs光催化杀菌，净化空气！
空气过滤是被动污染控制的重要方法。然而，大多数商用空气净化设备都依赖于密集的滤嘴，它们具有良好的颗粒物(PM)去除能力，但生物杀灭效果较差。近日，北京理工大学Bo Wang、Xiaojie Ma团队发现了一系列具有光催化杀菌性能的金属有机框架（MOFs）。实验发现，ZIF-8在模拟太阳照射后2小时内，在盐水中可使大肠杆菌(E. coli)几乎完全失活(>99.9999%失活效率)。机理研究表明，通过配体金属电荷转移(LMCT)，光电子被捕获在ZIF-8 Zn+中心，然后生成氧还原相关活性氧物种(ROS)，是主要的消毒机制。用ZIF-8制备的空气纤维具有良好的综合污染控制性能，30分钟内对空气中的细菌具有>99.99%的光催化杀灭效率，对颗粒物的去除率也可达97%。
Ping Li, Xiaojie Ma*, Bo Wang*, et al. Metal-organic frameworks with photocatalytic bactericidal activity for integrated air cleaning. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-10218-9
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10218-9
5. 南开大学AM综述：三维石墨烯基宏观结构用于水处理
近年来，基于石墨烯的三维宏观结构(3D GBMs)因其在水处理中的巨大应用潜力而受到越来越多的关注。3D GBMs独特的结构特点(如，大表面积、相互连接的多孔网络)以及优异的性质(例如，高导电性、良好的化学和热稳定性、好的透光性和高光热转换效率)使其成为通过吸附、电容去离子作用、太阳能蒸馏净化水的良好材料。此外，3D GBMs可以作为载体固定粉末纳米材料，构建单片吸附剂和光/电催化剂，这大大拓宽了它们在水处理中的潜在应用。近日，南开大学展思辉等对近年来3D GBMs的合成及其在水净化方面的应用进展进行了总结并阐述了今后的研究方向和面临的挑战及展望。
Haitao Wang, Sihui Zhan*, et al. 3D Graphene-Based Macrostructures for Water Treatment. Adv. Mater. 2019,
DOI:10.1002/adma.201806843
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201806843
6. AM：具有类似水果结构和功能的疏水水凝胶
通常，聚合物网络在良溶剂中溶胀形成凝胶，且凝胶在不良溶剂中收缩。北海道大学Jian Ping Gong课题组报道了一种异常现象：一些疏水性凝胶在水中显著膨胀，达到高达99.6wt％的水含量。非溶剂水中的这种异常溶胀行为在各种疏水性有机凝胶中能够普遍观察到，其含有对水比对疏水性聚合物更高亲和力的有机溶剂。研究者发现，由于快速的相分离形成了半透性表层，此外，由有机溶剂-水混合的高渗透压驱动的水分子不均匀扩散到凝胶中是该溶胀行为的主要原因。该类疏水性水凝胶具有水果状结构，由疏水性表皮和水捕获的微孔组成，以显示各种独特的性质，例如显著增强的强度、表面疏水性和抗干燥性（尽管它们具有极高的含水量）。此外，疏水性水凝胶能够从浓盐水溶液中的选择性吸水和在小压力下快速释放水，类似于从果实中挤压果汁。疏水性水凝胶的这些新功能将发现有希望的应用，譬如，作为能够自动从海水中获取淡水的材料。
Hui Guo, Tasuku Nakajima, Dominique Hourdet, Alba Marcellan, Costantino Creton, Wei Hong, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Hydrophobic Hydrogels with Fruit‐Like Structure and Functions. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201900702
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201900702
7. AM：仿生制备粘弹性胶囊及其应用
微胶囊常被用作活性成分的载体以保护其不与周围物质发生过早的反应。瑞士洛桑联邦高等理工学院Esther Amstad团队将微胶囊作为具有良好颗粒结构的宏观三维材料的主要构件。该胶囊是由被儿茶酚（用于金属配位）功能化的嵌段共聚物表面活性剂组成的。这些表面活性剂会在乳液滴的表面发生自组装，通过离子交联形成具有低渗透性粘弹性胶囊。结果表明，该胶囊具有良好的机械强度、柔韧性和黏性，因此可以将其用于构建宏观的颗粒结构，进而为设计开发3D打印的柔软自愈材料提供了新的方法。
Gianluca Etienne, Esther Amstad. et al. Bioinspired Viscoelastic Capsules: Delivery Vehicles and Beyond. Advanced Materials. 2019
DOI: 10.1002/adma.201808233
https://doi.org/10.1002/adma.201808233
8. Angew：探索能源材料功能界面的新兴电子显微镜技术
界面在许多化学领域发挥着重要作用。然而，它们的局部性质需要具有高空间分辨率的表征技术，以便完全理解它们的结构和性质。最先进的原子分辨率或原位扫描透射电子显微镜和电子能量损失光谱是表征单原子分辨率的材料的局部结构和化学不可或缺的工具，但它们无法测量许多属性，例如振动模式或电荷转移，并且仅限于不含液体的室温样品。近日，橡树岭国家实验室Miaofang Chi研究团队概述了允许克服这些限制的新兴电子显微镜技术，并重点介绍了这些技术所启用的几项最新研究。作者还提供了这些技术如何相互配对和使用原位方法的愿景，以提供对功能接口的静态和动态行为的新见解。
Zachman, M. J. Chi, M. et al. Emerging Electron Microscopy Techniques for Probing Functional Interfaces in Energy Materials. Angew.2019
DOI:10.1002/ange.201902993
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.201902993
