盤點：2016年Nature Materials封面重大科研成果

【前言】

2017年已經到來，要立新年Flag的朋友們注意啦，可有打了雞血，發了狀態？讓我們不忘初心，繼續前進，再次回首，也算一個告別儀式，開啟智慧的眼眸，一起來看看2016年Nature Materials封面里的材料故事吧。

【成果速覽】

2016年1月刊：拓撲缺陷的“魅惑”—實現雙親分子自組裝

威斯康星大學麥迪遜分校Nicholas L. Abbott（通訊作者）等人報道在液晶中通過拓撲缺陷創造的納米環境可選擇性的引發具缺陷雙親分子的自組裝，成為自組裝模板。這較其他大分子模板如聚合物-表面活性劑來說，液晶中的拓撲缺陷是集三維、動力學及可重構模板于一體，可實現分子自組裝過程的直接調控。

封面文章：Topological defects in liquid crystals as templates for molecular self-assembly（Nat. Mater.，2016，DOI：10.1038/NMAT4421）

2016年2月刊：自旋的插足，石墨烯更非凡

斯圖加特大學的Christian Cervetti和Lapo Bogani（共同通訊作者）等人通過研究石墨烯分子磁體經典和量子動力學，揭示了自旋-石墨烯相互作用，以新的模型將石墨烯聲子、自旋以及狄拉克費米子量化耦合起來。這洞察了自旋與石墨烯間的相互作用，為石墨烯納米器件的電子自旋操控建立了理論基礎。

封面文章：The classical and quantum dynamics of molecular spins on graphene（Nat. Mater.，2016，DOI：10.1038/NMAT4490）

2016年3月刊：利用CVD制備MOF薄膜！

魯汶大學Rob Ameloot（通訊作者）等人利用化學氣相沉積方法在基底上合成出一種典型的微孔MOF材料—ZIF-8薄膜，不僅具有均一可控的厚度，同時還具有高深寬比。

封面文章：Chemical vapour deposition of zeolitic imidazolate framework thin films（Nat. Mater.，2016，DOI：10.1038/nmat4509）

2016年4月刊：超強玻璃碳出世，可以和鋼鐵談一談了

卡爾斯魯厄理工學院J. Bauer（通訊作者）等人通過熱解聚合物微晶格，制備出超強玻璃碳納米晶格，成為極具潛力的輕質機械超材料，小小身體，展現非凡能力，抗壓強度可高達3 GPa，非常接近玻璃碳的理論強度。

封面文章：Approaching theoretical strength in glassy carbon nanolattices（Nat. Mater.，2016，DOI：10.1038/nmat4561）

2016年5月刊：原子級操控—量子點固體載流子的局域化

康奈爾大學Tobias Hanrath（通訊作者）等人通過整合結構分析、輸運測量和電子結構計算，發現在通過PbSe納米晶定向附著形成的超晶格中，納米晶的尺度變化以及外延連接的寬帶對載流子局域化有著重要的影響。分析表明，通過優化點和點之間的鍵合從而實現完全的離域是可能的。這也進一步推動實現預測準2D量子點固體的性能研究。

封面文章：Charge transport and localization in atomically coherent quantum dot solids（Nat. Mater.，2016，DOI：10.1038/NMAT4576）

2016年6月刊：可生物降解支架—植入人體這件事no problem！

多倫多大學的Milica Radisic（通訊作者）等人用有特定圖案的聚合物薄片組合成了三維血管系統，然后再“注入”細胞就得到了各種組織。他們用這種方法得到的肝臟和心臟組織中的血管能運輸相關的治療藥物，并且很容易將血管與小鼠組織中的血管結合。這種支架有望于用在組織再生方面。

封面文章：Biodegradable scaffold with built-in vasculature for organ-on-a-chip engineering and direct surgical anastomosis（Nat. Mater.，2016，DOI：10.1038/nmat4570）

2016年7月刊：探索α-RuCl₃上的量子自旋液體行為

橡樹嶺國家實驗室A. Banerjee和S. E. Nagler（共同通訊作者）等人利用非彈性中子散射表征，證實α-RuCl₃的蜂巢晶格近似于實現Kitaev蜂巢拓撲量子自旋液體。所測量值確定其強自旋軌道耦合與低溫磁性有序匹配與量子自旋液體的預測性質十分相近。

封面文章：Proximate Kitaev quantum spin liquid behaviour in a honeycomb magnet（Nat. Mater.，2016，DOI：10.1038/nmat4604）

2016年8月刊：高溫合金發力—TiAl的絕殺

南京理工大學材料陳光教授與香港城市大學C. T. Liu（共同通訊作者）等人通過定向凝固的方法，制備出層狀取向可控的Ti-45Al-8Nb單晶。900度下，其屈服強度保持了較高水準為637Mpa，韌性8.1%。與目前商用的4822合金的650-750度使用溫度相比，該合金的使用溫度具備增長到900度的潛力，抗蠕變性能也優于前者。

封面文章：Polysynthetic twinned TiAl single crystals for high-temperature applications（Nat. Mater.，2016，DOI：10.1038/nmat4677）

2016年9月刊：發現高溫超導體FeSe/SrTiO₃的拓撲邊緣態

清華大學的劉鋒、馬旭村和中科院物理所周興江（共同通訊作者）等人通過第一性原理、掃描隧道譜和角分辨光電子能譜實驗，發現二維單層FeSe超導體在能量帶隙約40?meV，費米水平下M點表現出一維的拓撲邊緣狀態。這是SrTiO₃基底上的單層FeSe實現拓撲和超導態的共存。

封面文章：Topological edge states in a high-temperature superconductor FeSe/SrTiO₃(001) film（Nat. Mater.，2016，DOI：10.1038/nmat4686）

2016年10月刊：構筑出多尺度金屬超材料！

弗吉尼亞理工學院的Xiaoyu Zheng（通訊作者）等人利用高精度大面積的增材制造技術，成功制備出微觀尺度橫跨七個數量級（從納米到厘米）且每個尺度結構特征都不同的三維構筑超材料。在大尺度下，材料的拉伸彈性可以超過20%，這在其他與之成分相同的脆性材料體系中還未被發現。另外，材料的比強度接近一個恒定值。隨著材料的結構整體尺寸接近至幾十厘米，這種具有獨特納米結構的超材料有望在一系列領域獲得應用。

封面文章：Multiscale metallic metamaterials（Nat. Mater.，2016，DOI：10.1038/nmat4694）

2016年12月刊：揭示2D PbSe超結構的形成機制

烏德勒支大學Daniel Vanmaekelbergh（通訊作者）等人利用原位X射線散射、離位電子顯微鏡及Monte Carlo模擬揭示了具立方幾何形的2D PbSe超結構的形成機制。并觀測到在液/氣界面納米晶的吸附作用伴隨著六邊形納米晶單層的形成。

封面文章：In situ study of the formation mechanism of two-dimensional superlattices from PbSe nanocrystals（Nat. Mater.，2016，DOI：10.1038/nmat4746）

【后記】

新故相推，日生不滯。科技的發展永不會停歇！關鍵看各位怎么努力了。好了，不多說了，行勝于言，嗯，我已經準備擼起袖子好好干了！

本文由材料人編輯部電子電工學術組大黑天供稿，材料牛編輯整理。

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