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       1. 利用氫鍵供體對路易斯酸進行非對稱催化

       （Lewis acid enhancement by hydrogen-bond donors for asymmetric catalysis）

       小分子雙氫鍵供體如脲、硫脲、方酰胺和胍離子等被廣泛用作促進各種對映選擇性反應的高效催化劑。但是，這些催化劑僅具有弱酸性，因此需要高活性的親電底物才能有效。Banik 等人介紹了一種利用手性氫鍵供體的催化活性模式，能夠使相對不活潑的親電體實現對映選擇性反應。已證實方酰胺能夠與甲硅烷基三氟甲磺酸酯相互作用，通過結合三氟甲磺酸平衡離子形成一種穩定的高路易斯酸性復合物。甲硅烷基三氟甲磺酸酯手性的方酰胺組合物促進了在低溫下由乙縮醛基質生成氧代碳鎓離子（oxocarbenium）中間體。然后通過方酰胺催化劑和三氟甲磺酸氧代碳鎓（oxocarbenium triflate）之間非共價相互作用的網絡控制親核試劑向陽離子中間體添加對映體選擇性。（Science  DOI: 10.1126/science.aao5894） 

       2. 對光散射介質中平均光程長度不變性的觀測

       （Observation of mean path length invariance in light-scattering media）

       介質的微觀結構對光透過它進行傳播的過程具有很強的影響。介質中包含的無序的數量決定了介質是否是透明的。理論預測，若激發均勻和各向同性的介質，一些光學性質僅取決于介質的外部幾何形狀。Savo 等人通過光學實驗證明光的平均光程長度相對于其散射通過的介質微觀結構來說是不變的。使用濃度和微粒大小不同的膠體溶液，在近兩個數量級的散射強度變化范圍內，觀察到了平均光程長度的不變性。這一結果可以擴展到廣泛的系統（無論是有序的、相關的、還是無序的）中，并且適用于所有波散射問題。（Science  DOI: 10.1126/science.aan4054）

       3. 具有 CuSCN 空穴提取層的鈣鈦礦太陽能電池穩定效率超過了 20％

       （Perovskite solar cells with CuSCN hole extraction layers yield stabilized efficiencies greater than 20%）

       此前效率高于 20％ 的鈣鈦礦太陽能電池（PSC）只有使用昂貴的有機空穴傳輸材料才能實現。Arora 等人展示了利用硫氰酸銅（I）（CuSCN）作為空穴提取層實現穩定效率超過 20％ 的 PSC。利用快速溶劑去除法使得能夠形成緊湊且高度共形的 CuSCN 層，從而促進載流子的快速提取和收集。PSC 在長時間加熱情況下仍能表現出較高的熱穩定性，但其運行穩定性較差。這種不穩定性源于 CuSCN/Au 接觸的電位誘導降解。在 CuSCN 和金之間添加導電性還原氧化石墨烯間隔層，PSC 在 60 攝氏度下在最大功率點運轉 1000 小時后仍保持其初始效率的 95％。最重要的是，在連續全日光照射和熱應激下，基于CuSCN 的 PSC 穩定性超過了基于 spiro-OMeTAD 的 PSC。（Science  DOI: 10.1126/science.aam5655） 

       4. 催化和電催化領域中的鈣鈦礦

       （Perovskites in catalysis and electrocatalysis）

       用于化學和電化學反應的催化劑，為許多現代技術和工業方面奠定了基礎，包括從能量儲存和轉化到減少有毒物質排放再到化學和材料合成等。要想擔任這一角色，需要設計得到高活性、穩定且原料地球儲量豐富的非均相催化劑。在本篇綜述中，Hwang 等人介紹了開發碳、氮和氧化學反應的（電）化學轉化催化劑的基礎，即鈣鈦礦氧化物家族。描述了使反應活動趨勢合理化和指導鈣鈦礦氧化物催化劑設計的框架，接著闡述了對鈣鈦礦電子結構強有力的理解是如何為氧電催化的活性、穩定性和機理提供真知灼見的。文中概述了這些見解是如何為拓展下一代鈣鈦礦催化劑的組成和化學反應空間打開實驗和計算機會的。（Science  DOI: 10.1126/science.aam7092） 

       5. 利用單分子 FRET 揭示了 P 型 ATP 酶轉運動力學

       （Dynamics of P-type ATPase transport revealed by single-molecule FRET）

       磷酸化型（P型）ATP 酶是普遍存在的主要轉運蛋白，通過磷酸酶中間體的形成和分解將陽離子泵浦越過細胞膜。結構研究表明，轉運機制是由蛋白質的胞質區中的構象變化定義的，所述蛋白質與跨膜螺旋線變構偶聯以使離子結合位點暴露于膜的交替側面。Dyla 等人利用單分子熒光共振能量轉移（FRET），直接觀察了與單核細胞增生李斯特菌 Ca2+-ATPase（LMCA1）（與真核細胞 Ca2+-ATPases 直系同源）功能轉換有關的構象變化。確定了未知晶體結構的關鍵中間體，并表明了 LMCA1 的 Ca2+ 外排速率受到磷酸酶形成的限制。運輸過程涉及可逆的步驟和在ADP釋放及細胞外Ca2+釋放之后的不可逆步驟。（Nature DOI: 10.1038/nature24296）

       6.高性能半導體量子點單光子源

       （High-performance semiconductor quantum-dot single-photon sources）

       單光子是大多數量子光學技術的基本元素。理想的單光子源是按需定義的確定性單光子源，并能以明確定義的極化和時空模式提供光脈沖，且準確的載有一個光子。另外，對于許多應用來說，如果單個光子能在所有自由度上都不可區分，便存在量子優勢。目前使用基于參數下轉換的單光子源，雖然在許多方面都很優秀，但是放大到更大的量子光學系統仍然是具有挑戰性。在 2000 年，半導體量子點被證明可以發射單光子，從而為集成單光子源打開了一條通道。Senellart 回顧綜述了過去幾年取得的進展，并對仍然存在的挑戰進行了討論。最新的基于量子點的單光子源正越來越接近理想的單光子源，并為量子技術開辟了新的可能性。（Nature Nanotechnology DOI: 10.1038/NNANO.2017.218）

       7. 液滴是如何在固體表面上開始滑動的

       （How drops start sliding over solid surfaces）

       兩個固體表面之間的最大靜摩擦力通常大于動摩擦力（克服靜摩擦力后維持表面的相對運動所需要的力），這已經為人熟知了 200 年了。但是阻礙液滴在固體表面上橫向運動的力的特點不是很明顯，因而對于液固摩擦的了解一般比較缺乏。Gao 等人報告了液滴和固體之間的橫向粘附力也可以分為靜態和動態。這種與固體-固體間摩擦相似的類比情況是一種普遍的現象，適用于在光滑、粗糙和結構化的表面上具有不同極性和表面張力的液體。（Nature Physics DOI: 10.1038/NPHYS4305）

       8.通過多價分子相互作用在細胞內產生水凝膠和合成 RNA 顆粒

       （Intracellular production of hydrogels and synthetic RNA granules by multivalent molecular interactions）

       已知細胞內非膜結合實體的某些蛋白質組分，如 RNA 顆粒可以在體外形成水凝膠。這些細胞內水凝膠的物理化學性質和功能作用很難研究，原因主要是對這些材料進行原位探測存在技術挑戰。Nakamura 等人介紹了 iPOLYMER，這是一種在活細胞內快速誘導產生基于蛋白質的水凝膠的策略，這一方法探索了化學誘導二聚化的范例。借助計算模型的生物化學和生物物理學表征表明，在胞質溶膠中形成的聚合物網絡類似于充當尺寸約束分子篩的生理學類水凝膠實體。Nakamura 等人利用 RNA 結合基序使這些聚合物官能化，隔離含有聚腺嘌呤的核苷酸以合成類RNA顆粒。這些結果表明，iPOLYMER 可用于包括完整細胞中的 RNA 顆粒在內的生物功能實體的合成重組成核。（Nature Materials  DOI: 10.1038/NMAT5006）