超硬材料網(wǎng)

       1、Science：雙層石墨烯中的可調(diào)激子

       美國(guó)康奈爾大學(xué)的Paul L. McEuen、加州大學(xué)伯克利分校的王楓副教授以及哥倫比亞大學(xué)的James Hone（共同通訊作者）等人在氮化硼中包覆高質(zhì)量BLG，利用其光電流譜學(xué)觀察到了BLG中顯著的激子共振現(xiàn)象。這一現(xiàn)象具有窄線寬的特點(diǎn)，其從中紅外到太赫茲范圍均是可調(diào)的。這些激子所遵循的光學(xué)選擇規(guī)則與傳統(tǒng)半導(dǎo)體的激子截然不同，其電子贗自旋繞組數(shù)達(dá)到2。不僅如此，外磁場(chǎng)作用還可引發(fā)能谷-激子的分裂，其g因子可達(dá)20左右。這些現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)為探索電學(xué)可調(diào)石墨烯系統(tǒng)的激子物理學(xué)提供了功能性。

       2、Science：可扭曲三維機(jī)械超材料

       德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院Martin Wegener（通訊作者）等人報(bào)道了微結(jié)構(gòu)化的三維彈性手性機(jī)械超材料，克服了超材料扭曲嚴(yán)格為零的局限性。通過(guò)對(duì)柯西彈性力學(xué)理論的研究，設(shè)計(jì)，制造，表征和映射到微極有效介質(zhì)參數(shù)三維手性微結(jié)構(gòu)的機(jī)械超材料，扭曲自由度在質(zhì)量上超越了柯西彈性。在靜態(tài)情況下，波長(zhǎng)在理論上是無(wú)限大的，因此樣本大小L與單元格大小的比例是重要的。研究發(fā)現(xiàn)在所有毫米級(jí)的樣品上，測(cè)量的每個(gè)軸應(yīng)變扭曲都超過(guò)2°/％。Martin等人設(shè)計(jì)的機(jī)械超材料在受外力時(shí)左右兩側(cè)顯著扭曲，指出了開(kāi)發(fā)具有不尋常變形行為材料的更一般的策略。

       3、Science：降低晶體形核隨機(jī)性以獲得亞納秒級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)速度

       中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所饒峰副研究員和西安交通大學(xué)的張偉教授（共同通訊作者）等人通過(guò)材料計(jì)算設(shè)計(jì)的方法來(lái)調(diào)控相變材料的晶核形成速率，合成新型相變材料鈧銻碲(ScSbTe)，大幅降低形核時(shí)間，達(dá)到超高速的寫(xiě)入速度，僅為0.7納秒。同時(shí)鈧銻碲器件的操作功耗相比于傳統(tǒng)鍺銻碲器件降低了近90%。通過(guò)材料計(jì)算，研究人員清晰地揭示了鈧銻碲超快結(jié)晶化以及超低功耗的微觀機(jī)理。

       4、Science：?jiǎn)谓饘賹又械母咚俚入x子體調(diào)制器

       蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院Masafumi Ayata和Juerg Leuthold（共同通訊作者）報(bào)道了一種速度達(dá)116千兆比特每秒的全等離子體電光調(diào)制器，包含了垂直光柵耦合器、分配器、偏振旋轉(zhuǎn)器、移相器等所有元素，均集成在單層金屬層中。該器件可以基于多種光滑襯底表面，且運(yùn)行耗能低，因此等離子體器件可應(yīng)用在超集成、高速且低成本科技中，在傳感和通信領(lǐng)域?qū)?yīng)用廣泛。

       5、Science：任意幾何形狀拓?fù)淇涨恢袑?shí)現(xiàn)非互易激光振蕩

       加州大學(xué)圣地亞哥分校Boubacar Kanté（通訊作者）等人報(bào)道了一種在通信波段工作，不受幾何形狀影響，集成非互易拓?fù)淝坏男滦图す馄鳎瑥膯蜗蚬庾訋哆吘墤B(tài)受激輻射耦合到特定的波導(dǎo)輸出，其間隔超過(guò)10dB。非互易性源于在光子結(jié)構(gòu)和特定拓?fù)洳蛔兞块g邊界的單向邊緣態(tài)。研究結(jié)果為開(kāi)發(fā)任意形狀的復(fù)雜拓?fù)潆娐烽_(kāi)辟了新道路。

       6、Science：飛秒激光重塑制備具有超窄表面等離子體共振的金納米棒

       馬德里理工大學(xué)Andrés Guerrero-Martínez、Ovidio Pe?a-Rodríguez及CIC biomaGUNE的Luis M. Liz-Marzán（共同通訊作者）利用飛秒激光對(duì)金納米棒進(jìn)行重塑，得到具有超窄局域化表面的等離子體共振帶。利用此方法可實(shí)現(xiàn)納米棒表面活性劑的表面密度和輻射影響間的精準(zhǔn)平衡，因?yàn)榈屠鋮s速率可產(chǎn)生劇烈的形態(tài)變化。研究結(jié)果為實(shí)現(xiàn)具有光學(xué)響應(yīng)、接近理論極限的高品質(zhì)金納米棒提供了一個(gè)簡(jiǎn)單、快速、可重復(fù)操作的方法。

       7、Science：將甲烷直接轉(zhuǎn)化為氫氣和可分離碳的催化熔融金屬

       加州大學(xué)圣巴巴拉分校Horia Metiu和Eric W. McFarland（共同通訊作者）等人制備了27%Ni-73%Bi合金，可在1065℃條件下催化甲烷熱解反應(yīng)，同時(shí)無(wú)CO2等無(wú)副產(chǎn)物生成，轉(zhuǎn)化率高達(dá)95%。并通過(guò)計(jì)算，表明此熔融催化體系中活性金屬為原子級(jí)分散帶負(fù)電，催化反應(yīng)生成的碳會(huì)上浮并可被移除，避免了固態(tài)催化劑由于產(chǎn)物碳沉積而失效的問(wèn)題。

       8、Nature：六邊形冰晶或非最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

       美國(guó)猶他大學(xué)Valeria Molinero（通訊作者）等人基于mW水模型（“冰中的熱動(dòng)力學(xué)堆疊層錯(cuò)”方法）利用取樣和自由能計(jì)算證實(shí)了當(dāng)晶體尺寸增加至100000個(gè)分子以上時(shí)，立方和六邊冰層的混合熵使得無(wú)序堆疊的冰成為更穩(wěn)定的相。230K時(shí)，無(wú)序堆疊的晶粒較六邊晶粒要穩(wěn)定14 KJ/mol，成核速率也較基于傳統(tǒng)成核理論要快至少3個(gè)數(shù)量級(jí)。成核速率受溫度影響，這在全球氣候變暖的條件下影響下尤為顯著，也可能會(huì)影響到云的形成以及冰顆粒數(shù)量的模型。因此作者認(rèn)為當(dāng)從實(shí)驗(yàn)條件轉(zhuǎn)變?yōu)樵浦邪l(fā)生的溫度時(shí)，要分析外推冰的成核速率，傳統(tǒng)的成核理論需要進(jìn)行修正，應(yīng)考慮冰晶尺寸對(duì)結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力的影響。

       9、Nature：顆粒材料流變行為類(lèi)同于復(fù)雜流體

       上海交通大學(xué)王宇杰教授和蒙彼利埃大學(xué)Walter Kob（共同通訊作者）等人利用X射線斷層攝影成像技術(shù)對(duì)準(zhǔn)靜態(tài)循環(huán)剪切的三維顆粒系統(tǒng)的微觀動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究，證實(shí)了顆粒的微尺度弛豫動(dòng)力學(xué)遵從一個(gè)振蕩剪切的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)顆粒的分布和位移可由Gumbel定律描述，導(dǎo)致一般意義上認(rèn)為的顆粒固體，其實(shí)是一種處在液固邊界的臨界相，在外部微擾下就會(huì)流化，更類(lèi)似于復(fù)雜流體。

       10、Nature：原子級(jí)Rh分散催化劑催化甲烷氧化

       塔夫斯大學(xué)Maria Flytzani-Stephanopoulos（通訊作者）等人利用浸漬法，制備了一種原子級(jí)分散的單核Rh/Zeolite，Rh/TiO2催化劑，在溫和條件下使用氧氣和一氧化碳，可直接催化甲烷氧化為甲醇和乙酸。兩種產(chǎn)物為相互獨(dú)立的不同反應(yīng)路徑，通過(guò)催化條件的改變，可對(duì)產(chǎn)物選擇性進(jìn)行調(diào)控。這為甲醇直接氧提供了新的高活性催化劑，并為進(jìn)一步優(yōu)化催化劑和實(shí)際應(yīng)用起到指導(dǎo)作用。

       11、Nature：非活化三級(jí) C-H 鍵的位點(diǎn)和立體選擇性官能化

       埃默里大學(xué)Huw M. L. Davies（通訊作者）等人報(bào)道一種具有不同反應(yīng)性的雙銠催化劑，這種新型催化劑能夠在最易接近的三級(jí) C-H 鍵上精確選擇位點(diǎn)而不是二級(jí)C-H鍵。利用該催化劑，可以修飾一些天然產(chǎn)物，包括固醇、維E等。表明這種方法適用于復(fù)雜分子的后期功能化，通過(guò)選擇合適的催化劑可以實(shí)現(xiàn)不同位點(diǎn)的選擇性調(diào)控。擴(kuò)大復(fù)雜催化劑的設(shè)計(jì)，可以進(jìn)一步應(yīng)用在 C-H 鍵功能化的調(diào)控和復(fù)雜分子的合成。