頂刊動態｜Nature子刊：9月材料前沿科研成果十大精選

Nature子刊9月精選預覽：1、復旦大學&中國科學技術大學——層數依賴的磷烯電子結構的直接觀察；2、中科院生態環境研究中心——自然轉化銀納米粒子過程中實現穩定的銀同位素分餾；3、華東理工大學——利用野生型氣溶素納米孔識別不同長度寡核苷酸；4、清華大學&中科院物理所——高溫超導體FeSe/SrTiO3（001）薄膜的拓撲邊緣狀態；5、南京大學——石墨烯表面聲子；6、香港科技大學——過渡金屬二硫化物的高遷移率Q谷電子偶奇層依賴磁輸運；7、上海科技大學——半赫斯勒化合物LnPtBi (Ln=Lu, Y)的非平凡拓撲表面態的觀察（Ln=Lu, Y）；8、中國科學技術大學——具有層狀多拱結構的超彈性抗疲勞碳材料；9、清華大學——插層水層促進生物納米界面的熱耗散；10、清華大學——通過水合氯化物快速加熱生產二維氧化物。

1、Nat. Nanotech. 層數依賴的磷烯電子結構的直接觀察

圖1 多層磷烯樣品

復旦大學的張遠波、中國科學技術大學的陳仙輝、加州大學伯克利分校的Steven G. Louie和Feng Wang（共同通訊作者）通過實驗證明了多層磷烯隨層數顯著變化的電子結構，這和理論預測的結果十分吻合。

文獻鏈接：Direct observation of the layer-dependent electronic structure in phosphorene（Nat. Nanotech.，2016，DOI: 10.1038/NNANO.2016.171）

2、Nat. Nanotech. 自然轉化銀納米粒子過程中實現穩定的銀同位素分餾

圖2 納米銀和銀離子在含有溶解有機質的天然水域中的反應和物理過程

中國科學院生態環境研究中心的江桂斌和劉倩（共同通訊作者）等人的實驗表明，采用電感耦合等離子體質譜法測定銀（Ag）的同位素比值，可以用于了解納米銀（AgNPs）在環境中的的轉化過程。并發現，在自然條件下AgNPs的形成和溶解會引起銀的自然同位素比例顯著變化（107ag和109ag），且同位素的富集因子（ε）達0.86‰

文獻鏈接：Stable silver isotope fractionation in the natural transformation process of silver nanoparticles（Nat. Nanotech.，2016，DOI: 10.1038/NNANO.2016.93）

3、Nat. Nanotech. 利用野生型氣溶素納米孔識別不同長度寡核苷酸

圖3 聚脫氧腺嘌呤識別隨電壓及pH的依賴

華東理工大學的龍億濤教授（通訊作者）等人表明，野生型氣溶素納米孔可以識別獨立的焗油2到10個堿基的短寡核苷酸。這種感知能力歸因于氣溶素幾何納米孔和寡核苷酸之間的靜電相互作用。

文獻鏈接：Discrimination of oligonucleotides of different lengths with a wild-type aerolysin nanopore（Nat. Nanotech.，2016，DOI: 10.1038/NNANO.2016.66）

4、Nat. Mater.高溫超導體FeSe/SrTiO3（001）薄膜的拓撲邊緣狀態

圖4 理論原子結構、能帶結構和量子自旋霍爾電導

清華大學的劉鋒、 馬旭村和中科院物理所北京凝聚態物理國家實驗室周興江（共同通訊作者）等人通過第一性原理以及掃描隧道譜和角分辨光電子能譜實驗，發現的二維（2D）單層FeSe超導體在能量帶隙~40?meV區間的費米面下方M點表現出一維的拓撲邊緣狀態。

文獻鏈接：Topological edge states in a high-temperature superconductor FeSe/SrTiO3(001) film （Nat. Mater.，2016，DOI: 10.1038/NMAT4686 ）

5、Nat. Mater. 石墨烯表面聲子

圖5 表面聲波類石墨烯微結構材料示意圖

近日，南京大學的盧明輝、劉曉平及陳延峰（共同通訊作者）等科研人員首次提出并實現了一種單片集成于壓電鈮酸鋰（LiNbO3）基底的新型人工微結構材料——表面聲波類石墨烯微結構材料。

文獻鏈接：Surface phononic graphene （Nat. Mater.，2016，DOI: 10.1038/nmat4743 ）

6、過渡金屬二硫化物的高遷移率Q谷電子偶奇層依賴磁輸運

圖6 BN-TMDC-BN 異質結器件

香港科技大學的王寧教授（通訊作者）和美國德州大學達拉斯分校的Fan Zhang（通訊作者）等人報告了多層TMDC是的Q谷電子突出的Shubnikov de Hass（SDH）振蕩的傳輸特性和以及實驗觀測到的量子霍爾平臺。

文獻鏈接：Even–odd layer-dependent magnetotransport of high-mobility Q-valley electrons in transition metal disulfides?（Nat. Commun.，2016，DOI:10.1038/ncomms12955）

7、Nat. Commun. 半赫斯勒化合物LnPtBi (Ln=Lu, Y)的非平凡拓撲表面態的觀察（Ln=Lu, Y）

圖7 LnPtBi晶體結構和ARPES測量得到的解理面

上海科技大學陳宇林教授（通訊作者）等人通過對半赫斯勒化合物LnPtBi (Ln=Lu, Y)進行角分辨光電子能譜和從頭算理論分析，直接觀察了這些材料中的非平凡拓撲表面態，使得它們成為這類材料中具有非平凡拓撲電子結構的第一個成員。

文獻鏈接：Observation of unusual topological surface states in half-Heusler compounds LnPtBi (Ln=Lu, Y) （Nat. Commun.，2016，DOI: 10.1038/ncomms12924）

8、Nat. Commun. 層狀多拱結構的超彈性抗疲勞碳材料

圖8?結構設計與壓縮彈性

中國科學技術大學的俞書宏和吳恒安（共同通訊作者）等展示了一種具有微觀結構的超彈性和高抗疲勞性的碳材料，這是通過設計一個分層的層狀結構組成的成千上萬的微型拱門作為彈性單位從而實現的。

文獻鏈接：Super-elastic and fatigue resistant carbon material with lamellar multi-arch microstructure （Nat. Commun.，2016，DOI: 10.1038/ncomms12920）

9、Nat. Commun. 插層水層促進生物納米界面的熱耗散

圖9?石墨烯-水-磷脂雙分子層混合作為模型系統

清華大學的徐志平、美國麻省理工大學的Markus J. Buehler和Zhao Qin（共同通訊作者）等人通過計算模擬以量化穿過細胞膜和石墨烯界面的熱傳遞。實驗發現，插層顯示分層階低于～1 nm的納米限制臨界值，調解界面熱耦合，有效地提高熱耗散。

文獻鏈接：Intercalated water layers promote thermal dissipation at bio–nano interfaces （Nat. Commun.，2016，DOI: 10.1038/ncomms12854）

10、Nat. Commun. 通過水合氯化物快速加熱生產二維氧化物

圖10?水合氯化物的剝離示意圖

清華大學的伍暉（通訊作者）等人報道的氧化物納米片的制備采用快速熱退火對應水合氯化合物。實驗證實，該方法制備的納米Cr2O3作為鋰離子電池的陽極，并發現其具有與微晶可相比較的優越性能。

文獻鏈接：Mass production of two-dimensional oxides by rapid heating of hydrous chlorides （Nat. Commun.，2016，DOI: 10.1038/ncomms12543）

本文由材料人編輯部學術組天行健供稿，材料牛編輯整理。

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