1. 由熵驱动的手性单壁碳纳米管的稳定性
材料名称：单壁碳纳米管（SWCNT）
研究团队：法国艾克斯马赛大学 Christophe Bichara 研究组
原标题：Entropy-driven stability of chiral single-walled carbon nanotubes 单壁碳纳米管是空心圆柱的，其可以在边界处催化剂的作用下，通过碳结合而生长达到厘米级长度。

其表现出半导体或金属特性，取决于生长过程中形成的手性指数。

Magnin 等人为了支持选择性合成，开发了一个热力学模型，该模型将管-催化剂的界面能量、温度与碳纳米管手性联系了起来。

并表明了纳米管可以生长手性，因为它们的纳米尺寸边缘的结构熵，从而解释了实验观察到的手性分布的温度演变。

通过界面能量考虑催化剂的化学性质，Magnin 等人构建了结构图谱和相图，用于指导催化剂和实验参数的理性选择，以实现更好的选择性。

（Science DOI: https:///10.1126/science.aat6228）
2. 亚微米级结构的钙钛矿发光二极管
材料名称：钙钛矿发光二极管
研究团队：西北工业大学黄维和南京工业大学王建浦研究组
原标题：Perovskite light-emitting diodes based on spontaneously formed submicrometre-scale structures
发光二极管（LED）能够将电转换为光，广泛用于现代社会中如照明、平板显示器、医疗设备和许多其他情况。

通常，LED 的效率受到非辐射复合（电荷载流子由此重新组合而不释放光子）和光陷的限制。

在诸如有机 LED 的平面 LED 中，从发射器产生的光的大约 70％至 80％被捕获在装置中，为提高效率留下了很大的机会。

研究人员们用了许多方法，包括使用衍射光栅、低折射率网格和屈曲图案，来提取被陷在 LED 中的光。

然而，这些方法通常涉及复杂的制造工艺并且可能使发光光谱和出光方向发生改变。

Cao 等人展示了高效和高亮度电致发光的溶液加工的钙钛矿，其自发形成亚微米级结构，可以有效地从器件中提取光并保持与波长和视角无关的电致发光。

这种钙钛矿仅需要在钙钛矿前体溶液中引入氨基酸添加剂便可形成。

此外，添加剂可有效钝化钙钛矿表面缺陷并减少非辐射复合。

钙钛矿 LED 具有峰值 20.7％的外量子效率（电流密度为 18 mA·cm-2），能量转换效率为 12％（在 100 mA·cm-2的高电流密度下），该值与性能最佳的有机 LED 相接近。

（Nature DOI: https:///10.1038/s41586-018-0576-2）
3. 外量子效率超过 20％的钙钛矿发光二极管
材料名称：钙钛矿发光二极管
研究团队：中国华侨大学魏展画研究组
原标题：Perovskite light-emitting diodes with external quantum efficiency exceeding 20 per cent
金属卤化物钙钛矿材料是一类新兴的可湿法制备半导体，在用于光电器件方向具有相当大的潜力。

例如，基于这些材料的发光二极管（LED）可以应用于平板显示器和固态照明，因为它们可以通过简单的溶液处理以低成本制造，并且可以在高光致发光量子产率下实现可调颜色和窄发射线宽。

然而，绿色和红色发光钙钛矿 LED 的最高外部量子效率分别约为 14％和 12％，仍然远远落后于有机 LED 和无机量子点 LED 的性能。

Lin 等人报导了发射可见光的钙钛矿 LED 超越了 20％的量子效率这一里程碑。

这一成就源于对器件中组分分布进行管理的新策略，该方法同时提供了高发光和平衡电荷注入。

具体是将预合成的 CsPbBr3钙钛矿与 MABr 添加剂（其中 MA 是 CH3NH3）混合，其溶解度的不同产生连续结晶形成 CsPbBr3/MABr准核/壳的结构。

MABr 壳钝化了原本会存在于 CsPbBr3晶体中的非辐射缺陷，提高了光致发光量子效率，而 MABr 覆盖层实现了平衡电荷注入。

由此产生的 20.3％的外部量子效率代表了钙钛矿 LED 在照明和显示器中实际应用迈出了重要一步。

（Nature DOI: https:///10.1038/s41586-018-0575-3）
4. 微粒间氢键可以在稠密悬浮液中引发剪切干扰
材料名称：稠密悬浮液
研究团队：美国芝加哥大学 Heinrich M. Jaeger 研究组
原标题：Interparticle hydrogen bonding can elicit shear jamming in dense suspensions
液体中硬微粒的稠密悬浮液可以表现出惊人的反直觉特性，例如由不连续剪切增稠（DST）和可逆剪切干扰（SJ）而流动停止且悬浮液成为类固体的状态。

由应力激活的从流体动力学相互作用到摩擦微粒接触的跨越是显示出这些特性的关键。

然而，在实验中，许多悬浮液仅显示出 DST，而没有 SJ。

M. James 等人表明了，创造出能使SJ 更易于观察的条件这一过程中，微粒表面化学起到了核心作用。

发现该系统在剪切接触时形成微粒间氢键的能力引发了 SJ。

并通过控制与溶剂形成的氢键，利用电荷稳定的聚合物微球和非球形玉米淀粉颗粒证明了这一点。

通过拉伸试验对 SJ 倾向进行了量化，并通过原子力显微镜展现了其与摩擦增强之间的关联。

这一研究结果扩展了对 SJ 机制的基本理解，并开辟了设计强非牛顿流体的途径。

（Nature Materials DOI: https:///10.1038/s41563-018-0175-5）
5. 块体铜直接转变为单原子铜催化剂
材料名称：单原子铜催化剂
研究团队：中国科技大学吴宇恩研究组和清华大学李亚栋研究组
原标题：Direct transformation of bulk copper into copper single sites via emitting and trapping of atoms
单原子催化剂在催化各种反应表现出很吸引人的特性，引起了研究人员的浓厚兴趣。

然而，通常合成这种材料的方法往往需要冗长的步骤，并且金属原子和支撑物之间缺乏合适的相互作用。

Qu 等人报导了一种简单且实用的合成方法能够用来大规模合成氮原子催化剂。

他们诱导金属原子从块状材料中溅射出来，然后利用氨气的辅助将其限域在富氮的多孔碳中。

首先基于很强的路易斯酸碱相互作用氨气与铜原子形成挥发性的 Cu(NH3)x物种。

然后，在氨气气氛的输运下，Cu(NH3)x物种被富氮的碳支撑体所捕获，形成孤立的铜原子位点。

这一策略可以很容易地实现规模化制备，已经被确认可以在工业规模水平上进行生产功能性的氮原子催化剂。

（Nature Catalysis DOI: https:///10.1038/s41929-018-0146-x）
6. 铜催化剂上负载金提高 CO2还原活性
材料名称：双金属 Au/Cu 电催化剂
研究团队：美国斯坦福大学 Thomas F. Jaramillo 和 Christopher Hahn 研究组
原标题：Improved CO2 reduction activity towards C2+ alcohols on a tandem gold on copper electrocatalyst
利用电化学转化将二氧化碳转化为液态燃料的材料具有很大的潜力来影响未来大规模的可再生能源存储和减少碳排放。

Morales-Guio 等人发现了一种电催化剂即在多晶铜箔上负载金纳米颗粒，对于二氧化碳还原为乙醇非常有效。

在很低的过电势下，Au/Cu 电催化剂催化形成含有 C-C 键的产物比起形成甲醇和甲烷选择性要高 100 余倍，大大促进了乙醇的产生而不是碳氢化合物。

电化学测试和输运模型均证明：CO2在金纳米粒子上产生高浓度的 CO，Cu 附近 CO 在局部碱性环境进一步还原为乙醇。

这种双金属 Au/Cu 电催化剂表现出的协同活性和选择性明显优于 Au、Cu 或者 AuCu 合金，并且开启 CO2还原电极的新的可能性。

（Nature Catalysis DOI: https:///10.1038/s41929-018-0139-9）
7. 极性通过二维材料控制原子间相互作用
材料名称：石墨烯
研究团队：美国麻省理工学院 Jeehwan Kim 研究组
原标题：Polarity governs atomic interaction through two-dimensional
materials
二维材料的透明度到晶体材料的分子间相互作用一直是一个未解的难题。

Kong 等人报导了键合本质管控远程原子间相互作用，也就是在基底和二维材料中的原子键的极性。

尽管共价键材料中的势场被单层石墨烯屏蔽了，但是离子键材料中的势场足够强从而可以渗透少层石墨烯，这种场渗透会受到二维六方氮化硼的扰动，而且六方氮化硼本身在原子键中具有极化。

基于材料本质和层间厚度调控的透明度控制，元素周期表中的各种类型的单晶材料均能够外延生长在二维材料覆盖的基底上。

外延生长的薄膜能够被释放成为自支撑的薄膜，从而为任意单晶薄膜的厚度整合提供机会。

（Nature Materials DOI: https:///10.1038/s41563-018-0176-4）。