開門紅！中國學者占領四分之一江山

農歷春節結束，科研工（ban）作（zhuan）者（gong）們又開始了新一年的工作。在2021年剛開始的這2個月，材料科學家們已經在Nature&Science上發表了33篇文章，其中17篇Nature和16篇Science。在這33篇文章中，通訊作者有中國大陸學者的文章占有9篇，足以見得中國材料研究的領先。這篇文章為大家盤點了1-2月NS上中國大陸學者作為通訊作者的9篇文章，我們一起來膜拜吧！

1.福州大學楊黃浩、陳秋水&新加坡國立大學劉小鋼Nature：高分辨率X射線發光擴展成像

當前涉及面板檢測器的X射線成像技術難以對三維物體成像，因為在高彎曲表面上制造大面積，柔性，基于硅的光電檢測器仍然是一個挑戰。福州大學楊黃浩、陳秋水&新加坡國立大學劉小鋼演示了使用一系列可溶液處理，摻雜鑭系元素的納米閃爍體進行的超長壽命X射線捕獲，可實現高分辨率三維成像。通過缺陷形成和電子結構的量子力學模擬得到證實，實驗表征表明，由于輻射觸發的陰離子遷移到宿主晶格中而導致的滯留電子的緩慢跳變可以誘導超過30天的持續放射發光。文章進一步展示了X射線發光擴展成像，其分辨率大于每毫米20條線對，光學存儲時間超過15天。這些發現提供了對通過持久的電子俘獲和潛在的范例激發X射線能量轉換的機制的洞察力，從而激發了未來以可穿戴X射線探測器為中心的放射線和乳腺X線照相術，成像指導治療，高能物理和深度學習領域的研究的動力。

文獻鏈接：

High-resolution X-ray luminescence extension imaging.

(Nature, 2021, DOI:10.1038/s41586-021-03251-6)

2.謝菲爾德大學&NIST&北京科技大學Nature：輕松制造散裝超細晶粒鋼的途徑，以實現高強度和延展性

亞微米級晶粒的鋼通常具有很高的韌性和強度，這使其在輕量化技術和節能策略方面很有前途。到目前為止，超細晶粒（UFG）合金的工業制造通常依賴于擴散相變的控制，但僅限于奧氏體到鐵素體轉變的鋼。而且，這些UFG鋼有限的加工硬化和均勻的伸長率阻礙了它們的廣泛應用。謝菲爾德大學&NIST&北京科技大學報告了通過少量的銅合金化和通過晶內納米沉淀（在30秒內）對相干無序富銅進行重結晶過程的操作，在典型的Fe-22Mn-0.6C孿生誘導塑性鋼中UFG結構的大量生產。快速而豐富的納米沉淀不僅阻止了新鮮再結晶的亞微米晶粒的生長，而且通過齊納釘扎機制提高了所得UFG結構的熱穩定性。此外，由于其充分的連貫性和無序的性質，這些沉淀物在載荷作用下表現出與位錯的弱相互作用。這種方法可以制備晶粒尺寸為800±400納米的完全重結晶的UFG結構，而不會引入有害的晶格缺陷，例如脆性顆粒和偏析的邊界。與不添加銅的鋼相比，UFG結構的屈服強度增加了一倍，達到約710兆帕，均勻的延展性為45％，抗拉強度約為2000兆帕。這種晶粒細化的概念應該可以擴展到其他合金系統，并且制造過程可以很容易地應用于現有的工業生產線。

文獻鏈接：

Facile route to bulk ultrafine-grain steels for high strength and ductility.

(Nature, 2021, DOI:10.1038/s41586-021-03246-3)

3.北京大學&大連理工&中科院Nature：通過將Pt聚集在α-MoC上的穩定的低溫制氫催化劑

水煤氣變換（WGS）反應是工業上重要的純氫氣（H₂）來源，但消耗了一氧化碳和水。該反應對于燃料電池應用是有意義的，但是需要WGS催化劑，該催化劑在低溫下是耐用的并且具有高活性。在這里，北京大學&大連理工&中科院證明了結構（Pt₁-Pt_n）/α-MoC，其中孤立的鉑原子（Pt₁）和亞納米鉑簇（Pt_n）穩定在α-碳化鉬（α-MoC）上，甚至在313開爾文下催化WGS反應，其氫生成途徑涉及直接一氧化碳的離解。作者發現將Pt₁和Pt_n物種聚集在α-MoC表面上，這可以防止載體氧化，從而導致催化劑失活，并為系統提供高穩定性和高金屬含量-每摩爾鉑的歸一化為4300000摩爾氫。此處展示的策略對于設計用于高效活化重要分子（例如水和一氧化碳）以有效活化能量的高活性和穩定催化劑的設計至關重要。

文獻鏈接：

A stable low-temperature H₂-production catalyst by crowding Pt on α-MoC.

(Nature, 2021, DOI:10.1038/s41586-020-03130-6)

4.明斯特大學&復旦大學&馬里蘭大學Science：基于過氧化鋅化學性質的可充電鋅空氣電池

可充電堿性鋅-空氣電池具有較高的能量密度和安全性，但其四電子（e^-）/氧（O₂）化學反應緩慢，需要水的參與，并且由于苛性電解質和大氣中的碳引起的寄生反應而產生電化學不可逆性。明斯特大學&復旦大學&馬里蘭大學報道了一種在非堿性水電解質中通過2e^-/O₂過程進行的鋅-O₂/ZnO₂化學反應，該反應可在鋅-空氣電池中實現高度可逆的氧化還原反應。?疏水性三氟甲磺酸根陰離子在空氣陰極上形成的貧水且富含鋅離子（Zn²⁺）的內部亥姆霍茲層使這種ZnO₂化學成為可能。這樣構造的非堿性鋅-空氣電池不僅可以耐受環境空氣中的穩定運行，而且還比堿性電池具有更好的可逆性。

文獻鏈接：

A rechargeable zinc-air battery based on zinc peroxide chemistry.

(Science, 2021, DOI：10.1126/science.abb9554)

5.香港城市大學&哈爾濱工業大學&麻省理工學院Science：在微加工金剛石中實現大的均勻拉伸彈性

金剛石不僅是自然界中最堅硬的材料，而且還是具有超寬帶隙，出色的載流子遷移率和導熱性的極限電子材料。香港城市大學&哈爾濱工業大學&麻省理工學院在室溫下沿[100]，[101]和[111]方向對長度約1微米，寬度約100納米的單晶金剛石橋結構進行了微加工，并在單軸拉伸載荷下實現了樣品范圍內的均勻彈性應變。文章還展示了金剛石微橋陣列的深彈性應變。超大的、高度可控的彈性應變可以從根本上改變金剛石的體帶結構，包括可計算出的約2電子伏特的帶隙降低。文章的演示突出了深彈性應變工程在光子學，電子學和量子信息技術中的巨大應用潛力。

文獻鏈接：

Achieving large uniform tensile elasticity in microfabricated diamond.

(Science, 2021, DOI:10.1126/science.abc4174)

6.中科院Science：銥催化的Z保持性不對稱烯丙基取代反應

Z-烯烴因其相對的熱力學不穩定性而具有挑戰性。眾所周知，過渡金屬催化的不對稱烯丙基取代反應是在支鏈或E-線性烯烴附近安裝立構中心。但是，用于合成光學活性Z-烯烴產物的類似反應很少。中科院報道了銥催化的不對稱烯丙基取代反應，該反應保留了Z-烯烴的幾何形狀，同時建立了相鄰的四元立體中心。已經觀察到瞬時的抗-對-烯丙基-銥中間體的形成和它們在被熱力學上更穩定的對-對-烯丙基-銥對應物異構化之前被外部親核試劑捕獲。 這些結果為制備手性Z-烯烴化合物提供了一種有希望的方法。

文獻鏈接：

Iridium-catalyzed Z-retentive asymmetric allylic substitution reactions.

(Science, 2021, DOI:10.1126/science.abd6095)

7.得克薩斯大學達拉斯分校&哈爾濱工業大學&江蘇大學Science：碳納米管紗線制備的人工肌肉

成功地制造出更快、更強大、提供更大行程的人造肌肉將擴大其應用范圍。電化學碳納米管紗線肌肉由于其相對較高的能量轉換效率而特別受關注。但是，它們是雙極性的，這意味著它們不會在可用電勢范圍內單調擴展或收縮。 這限制了肌肉中風和工作能力。得克薩斯大學達拉斯分校&哈爾濱工業大學&江蘇大學描述了單極沖程碳納米管紗線肌肉，其中極端電位之間的肌肉沖程變化是累加的，并且隨著電位掃描速率的增加，肌肉沖程顯著增加。 有效離子尺寸的顯著增加抵消了掃描速率增加時正常的卒中降低。對于單極肌肉，可以獲得增強的肌肉沖程，可收縮的每周期工作量，可收縮的功率密度和能量轉換效率。

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Unipolar stroke, electroosmotic pump carbon nanotube yarn muscles.

(Science, 2021, DOI:10.1126/science.abc4538)

8.浙江大學&丹麥技術大學Science：CO氧化過程中原子精度的原位活性Au-TiO₂界面原位處理

金屬催化劑和載體之間的界面在非均相催化中起關鍵作用。通常認為外延界面是剛性的，并且在催化反應期間以原子精度調節其固有的微觀結構是具有挑戰性的。使用像差校正的環境透射電子顯微鏡，浙江大學&丹麥技術大學研究了金（Au）和二氧化鈦（TiO₂）載體之間的界面。直接原子級觀察表明，在一氧化碳（CO）氧化過程中，Au-TiO₂界面的原子結構與TiO₂表面上的金納米粒子的外延旋轉有出乎意料的相關性。利用可逆和可控制的旋轉，作者通過改變氣體和溫度實現了活性Au-TiO₂界面的原位處理。該結果表明在操作條件下催化界面的實時設計是可能的。

文獻鏈接：

In situ manipulation of the active Au-TiO₂ interface with atomic precision during CO oxidation.

(Science, 2021, DOI:10.1126/science.abe3558)

9.南方科技大學Science：具有高熱電性能的高熵穩定硫族化物

熱電技術通過廢熱發電，但是熱電材料的性能是更廣泛使用的一個瓶頸。通過引入不同的原子種類來操縱材料的構型熵可以調整相組成并擴展性能優化空間。南方科技大學將通過熵驅動的結構穩定作用形成的n型基于PbSe的高熵材料的900開爾文的品質因數（zT）值提高到1.8。在這種高熵系統中，晶格畸變會引起異常的剪切應變，從而產生強烈的聲子散射，從而大大降低了晶格的熱導率。對于基于這種n型高熵材料制造的分段模塊，在溫差DT = 507開爾文的情況下，熱電轉換效率為12.3％。文章提供了一種通過熵工程來改善高熵熱電材料的熱電性能的范例。

文獻鏈接：

High-entropy-stabilized chalcogenides with high thermoelectric performance.

(Science, 2021, DOI:10.1126/science.abe1292)

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