《自然》《科学》一周（04.11-04.17）材料科学前沿要闻

　　1.单一分散的多金属制氧催化剂

　　（Homogeneouslydispersed multimetal oxygen-evolving catalysts）

　　

　　2.发现Suzuki-Miyaura反应中隐藏的中间体

　　（Pre-transmetalationintermediatesin the Suzuki-Miyaura reaction revealed: The missing link）

　　

　　Suzuki-Miyaura反应是合成碳-碳键时最常用的一类反应。在反应过程中，碳中心由硼原子转移到钯原子上，不过整个转移过程时间极短以至于很难观察到。Thomas和Denmark二人发现了反应过程的中间体，这种中间体是通过氧原子将钯原子和硼原子连接起来的。通过低温核磁共振光谱，他们确定了这种中间体的化学结构。（Science DOI:10.1126/science.aad6981）

　　3.光伏材料：当前效率及未来挑战

　　（Photovoltaic materials:Present efficiencies and future challenges）

　　

　　最近几年，大规模太阳能发电系统的开发与普及速率达到史无前例的程度。太阳能发电系统的成本很大程度上取决于太阳能电池的效率，因此提高太阳能电池的能量转化效率是降低太阳能发电系统成本的一个重要因素。目前有一些材料体系有希望实现低成本发电。Polman等人就这些材料体系撰写了综述。他们全面系统的比较了这些候选材料，指出了每个体系的问题，同时就如何克服这些问题以及未来发展方向提出了看法。（Science DOI：10.1126/science.aad4424）

　　4.栅极诱导原子级厚度的MoS2晶体产生超导性

　　（Gate-inducedsuperconductivity in atomically thin MoS2 crystals）

　　当材料厚度降低到原子级别时，许多层状vander Waals材料会出现一些新的电学性质。科学家们可以观察到这些新特性，但是通过实验手段系统的确认新特性的变化趋势却很困难。Costanzo等人研究了栅极诱导MoS2晶体的（从多层到单层）超导性变化趋势。随着晶体厚度的不断减少，他们观察到一个明显的过渡趋势，这一结果首次证明栅极可以诱导原子级晶体产生超导性。此外，他们还通过测量临界温度（Tc）和磁场（Bc）来对超导体进行了表征，并探讨了相关机理。（Nature Nanotechnology DOI:10.1038/NNANO.2015.314）

　　5.具有高热电性质的半导体碳纳米管网络

　　（Tailored semiconducting carbon nanotube networks with enhancedthermoelectric properties）

　　

　　热电材料可以将热能转化为电能，因此正逐渐成为一种重要的能源回收手段。尽管一直以来热电材料都是基于无机材料，但最近有机半导体材料也逐渐开始受到科学家们的关注。Avery等人用理论计算和实验相结合的手段发现，通过精细控制手性分布和载流子密度，半导体单壁碳纳米管网络也可以获得很高的功率因子，其值可与当前最好的导电聚合物相媲美。同时，他们还发现，网络结构中声子是主要的导热源，不过通过掺杂可以有效降低热导率。这些发现为开发有机热电材料提供了打下了很好的基础。（Nature Energy DOI: 10.1038/NENERGY.2016.33）

　　6.表面钝化在高效、光稳定PbS量子点太阳能电池中的作用

　　（The role of surface passivation for effcient and photostable PbS quantumdot solar cells）

　　

　　任何一种新兴的光伏技术要想实现商业应用，都必须同时满足高效率和高稳定性两个条件。胶体量子点太阳能电池是一种可以溶液加工的低成本电池技术，目前最高效率已经超过9%。这种电池需要精细调控量子点表面的钝化以及能级水平。不过，量子点表面对于电池稳定性的影响还是不很清楚。Cao等人报道了一种高效、光稳定的量子点太阳能电池，其效率可达到9.6%。他们发现表面钝化和羟基配体对于电池效率和稳定性都起到决定性作用。通过对这两者的优化，他们制备的电池在连续1000小时的光照下，依然可以保持80%以上的效率。（Nature Energy DOI:10.1038/NENERGY.2016.35）

　　7．石墨烯-偶氮苯复合物的液相剥离和电流光转换效应

　　（Light-enhanced liquid-phase exfoliation and current photoswitching ingraphene–azobenzenecomposites）

　　

　　多功能材料可以通过将多种化学组分结合起来获得，每种材料表现出特定的功能。石墨烯是当前科学界研究的焦点，它具有许多独特的性质。Dobbelin等人发现，烷基偶氮苯分子在不同光照下会有巨大的构型变化，这一性质可以提高液相剥离石墨的效率，而且它还可以作为分散稳定剂。此外，他们还发现，基于石墨烯-偶氮苯复合物制备的双端器件，会出现可逆的光调制电流现象。他们认为出现这种现象的原因是，偶氮苯在不同的光照条件下会呈现出顺反异构结构，改变了相邻石墨烯层间的间距。（Nature Communications DOI:10.1038/ncomms11090）

　　8.碳纳米材料与光致变色分子结合获得光响应材料

　　（Coupling carbonnanomaterials with photochromic molecules for the generation of opticallyresponsive materials）

　　多功能碳基纳米材料，为实现智能高效的电子器件、传感器、逻辑门提供了一条路径。光致变色分子在吸收电子波辐射后，会呈现出可逆的构型转换。将碳纳米材料与光致变色分子结合，便有可能获得一系列光诱导结构性能可变化的纳米材料。Zhang等人就这一领域撰写了相关综述，他们回顾了光响应材料的研究进展，同时指出了未来的研究方向。（Nature Communications DOI:10.1038/ncomms11118）

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