材料牛盤點：3月材料前沿Science成果精選

Science三月熱點預覽：京都工藝纖維大學發現塑料可以被細菌“吃”掉；吉林大學利用羥基自由基加快沸石分子篩材料的制備過程；多倫多大學研發新催化劑實現低成本水分解；普林斯頓大學發現絕緣又導電的Weyl半金屬；康奈爾大學賦予機器人可表達感情的發光皮膚。

【材料牛重點關注】京都工藝纖維大學發現塑料可以被細菌“吃”掉

人類每年可以制造220,000,000噸的塑料產物。由于技術壁壘，大部分塑料入土或者填海。就拿美國來說，每年埋了33,000,000噸的塑料容器和包裝，卻只能回收利用其中的14%。

日本京都工藝纖維大學的研究人員首次發現一種細菌，學名“Ideonella sakaiensis 201-F6”，可以吃掉難以生物降解的PET材料，將之降解成短小的MHET，然后利用另一種酶將MHET打斷為PTA和EG，從而實現完全降解。

該研究為塑料降解開辟了新的途徑，通過基因改造等方式，有望解決白色污染！

材料牛注：
①京都工藝纖維大學與信州大學、東京農工大學一起稱為三纖維大學；與東京農工大學、名古屋工業大學、電氣通信大學合稱“農纖名電”；是日本文部科學省選出的37所“超級國際化大學計劃”的學校之一。
②MHET：單-2 -羥乙基對苯二甲酸；PTA：對苯二甲酸；EG：乙二醇；

文獻鏈接：Feeding on plastic
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【更多關注】
1. 吉林大學利用羥基自由基加快沸石分子篩材料的制備過程

沸石zeolite一詞源于希臘，就是沸騰的石頭。它是一種多孔材料，精于過濾、催化、離子交換等多種領域。傳統方法是溶膠-凝膠法，一般要耗上幾天，而且機理不明。吉林大學的于吉紅院士、馮國棟博士等人研究發現，通過紫外照射或Fenton反應向沸石分子篩水熱合成體系額外引入羥基自由基，能夠顯著加快沸石分子篩的成核，從而加速其晶化過程。

這一發現是無機微孔晶體材料生成機理研究方面的重要突破，使人們對沸石分子篩的生成機理有了新認識，為在工業上具有重要需求的沸石分子篩材料的高效、節能和綠色合成開辟了新的路徑。

文獻鏈接：Accelerated crystallization of zeolites via hydroxyl free radicals

2. 多倫多大學研發新催化劑實現低成本水分解

你可能已經在高中課堂上聽老師說，水通電可分解成氫氣和氧氣。但這不切實際，因為這個過程需要消耗太多的電能，損失的能量占很大比重。多倫多大學Ted Sargent教授領導的團隊從大自然中獲得靈感，設計出了高效的儲存化學能的催化劑。該催化劑就像植物的光合作用一樣，能將水催化分解成氫氣和氧氣，其中氧氣被無害地釋放到大氣中，而氫氣的能量則將儲存在氫燃料電池中。

麻省理工學院環境系的教授Jeffrey C. Grossman 對此評價稱，“這項工作開辟了新的途徑，加快了能源轉換和存儲的過程。”

文獻鏈接：Homogeneously dispersed, multimetal oxygen-evolving catalysts
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3. 普林斯頓大學發現絕緣又導電的Weyl半金屬

普林斯頓大學教授Ali Yazdani帶領的團隊發現了一種名為Weyl的半金屬，同時具有金屬和絕緣體的特性。與大多數材料不同，Weyl中的電子會進入晶體的深處，并利用特殊的導電通道通行。Yazdani說，“電子在表面上達到某個特定的動量時，就進入晶體內部，然后從另一側出來。”這個特殊的動量被稱為Weyl點，是電子進入內部的條件。

2015年，普林斯頓大學的副教授B. Andrei Bernevig首次預言了Weyl半金屬的存在，并說：“沒人會料到在STM中看到電子這樣運動，它的出現出乎意料。”該研究的下一步是在其他晶體中尋找類似的現象。

材料牛注：
①STM(scanning tunneling microscope)，掃描隧道顯微鏡，是一種利用量子理論中的隧道效應探測物質表面結構的儀器，可以讓科學家觀察和定位單個原子。

文獻鏈接：Quasiparticle interference of the Fermi arcs and surface-bulk connectiv……
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4. 康奈爾大學賦予機器人可表達感情的發光皮膚

來自康奈爾大學的工程師開發出一種電致發光材料——超彈性發光電容器（HLEC），既可以發光，又可以伸展到原尺寸的六倍以上。該材料由透明的水凝膠電極和絕緣彈性夾層組成：彈性體在發生拉伸、卷曲等變形時，會改變亮度和電容；同時利用摻雜了不同過渡金屬的硫化鋅，以呈現出不同的顏色。

這種材料可隨軟體機器人的身體延展，并能使機器人改變顏色。康奈爾大學的助理教授Rob Shepherd說：“為什么這很重要！當機器人融入我們的生活時，如果賦予他們情感表達能力，將更有助于雙方的交流。”

他們還將三個六層的HLEC面板組裝成一個軟體機器人，利用氣室交替充放氣實現爬行。

文獻鏈接：Highly stretchable electroluminescent skin for optical signaling and tactile sensing
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