Nature盘点: 十月材料领域重大进展

1、Nature：利用钙钛矿实现低剂量X射线成像

三星尖端技术研究所In Taek Han和韩国成均馆大学Nam-Gyu Park（共同通讯）等人报道了全溶液处理（与传统真空处理相反）的合成路线，以生产可印刷式的多晶钙钛矿，其具有与单晶相似的形貌和光电性质。在100千伏的辐射源照射下实现11μC mGyair−1 cm−2的高灵敏度，其比目前使用的非晶硒或铊掺杂的碘化铯检测器所达到的灵敏度至少高一个数量级。在传统的薄膜晶体管衬底中，通过嵌入830微米厚的钙钛矿膜和另外两个聚合物/钙钛矿复合材料的中间层实现了X射线成像，复合材料在钙钛矿膜和控制暗电流及电荷载流子传输的电极之间提供保形接口。这种基于全溶液的钙钛矿检测器可以实现低剂量X射线成像，并且还可以用于光电导装置实现放射成像，感测和能量收集。

文献链接：Printable organometallic perovskite enables large-area, low-dose X-ray imaging（Nature，2017，DOI:10.1038/nature24032）

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2、中科院应用物理所Nature：氧化石墨烯膜通过阳离子控制层间距实现离子筛分

中国科学院上海应用物理研究所方海平、Jingye Li、上海大学吴明红团队、南京工业大学金万勤团队（共同通讯）等人使用K ⁺，Na⁺，Ca²⁺，Li⁺或Mg²⁺离子显示了利用阳离子控制层间距精确订装氧化石墨烯膜，表现出优异的离子筛分和海水淡化性能。此外，由一种类型阳离子控制的膜间距可以有效地选择性地排除具有较大水合体积的其它阳离子。第一性原理计算和紫外吸收光谱表明，最稳定的阳离子吸附位置是氧化物基团和芳环共存的地方。密度泛函理论计算表明，与Na⁺相比，其他阳离子应该具有比石墨烯片更强的阳离子-π相互作用。

文献链接：Ion sieving in graphene oxide membranes via cationic control of interlayer spacing（Nature，2017，DOI:doi:10.1038/nature24044）

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3、张翔Nature：静电掺杂驱动单层MoTe₂结构相变

加州大学伯克利分校张翔教授（通讯作者）团队报道了单层二碲化钼（MoTe₂）由静电掺杂驱动六方晶相和单斜相之间的相变实验演示。实验发现相变出现拉曼光谱中的滞后环，并且可以通过增加或减小栅极电压来反转。结合二次谐波光谱与偏振拉曼光谱分析发现，相变后的单斜晶相保留了原始六方晶相的晶体取向。此外，更重要的是，整个实验样品均产生了结构相变。该研究成果使得理论在实验中得到证实，由静电掺杂驱动的结构相变为开发基于原子薄膜的相变器件开辟了新的可能性。

文献链接：Structural phase transition in monolayer MoTe₂ driven by electrostatic doping（Nature，2017，DOI:10.1038/nature24043）

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4、金属所卢磊Nature：与疲劳历史无关的纳米孪晶金属循环响应

中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家（联合）实验室卢磊研究员研究组和美国布朗大学高华健教授（共同通讯）等人通过在低于金属拉伸强度的应力幅值下的原子模拟和拉-压变幅应变控制疲劳实验，报道了含有高度取向的纳米孪晶块体纯铜样品中与疲劳历史无关的稳定循环响应。实验证明这种不寻常的循环行为是由相邻的“项链”位错引起的，这种错位由孪晶中多个短的位错构成，如项链的连接。这种位错在循环载荷作用下在高度取向的纳米孪晶结构中形成，并且有助于保持双边界的稳定性和可逆损伤，条件是纳米孪晶在加载轴线的约15度内倾斜。这种循环变形机制与单晶，粗粒，超细晶粒和纳米金属晶粒中不可逆显微结构损伤相关的常规变形机制是截然不同的。

文献链接：History-independent cyclic response of nanotwinned metals（Nature，2017，DOI:10.1038/nature24266 ）

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5、Nature：长效持续发光的有机材料

九州大学Ryota Kabe和Chihaya Adachi（共同通讯作者）报道了一种有机长余辉发光（OLPL）材料，这种材料仅由两种简单有机分子组成，没有稀有元素也很容易制备。早先的OLPL材料是基于光致电离，因此需要高的激发强度，还要在低温环境。而此研究报道的OLPL可被标准白色LED光源激发，在高于100℃也能长时发光，且该OLPL系统透明、可溶，有望用于柔性涂料、生物标记以及有机半导体等领域。

文献链接：Organic long persistent luminescence（Nature，2017，Doi:10.1038/nature24010）

6、Nature: 原位XRD检测冲击波驱动的孪晶和晶格动力学特性

美国劳伦斯利物莫国家实验室C. E. Wehrenberg（通讯作者）等人利用原位XRD测试手段对材料的动力学特性进行更深层次的分析，研究了材料的竞争变形机制，在晶格水平上揭示了由冲击波驱动的微结构变形过程。压力冲击波会造成固体材料变形，在晶格层面这种塑性变形的机制是孪晶和滑移变形。研究发现，孪晶和相关的晶格旋转仅在几十皮秒发生。此外，在高压下，可塑性从孪晶主导转变到位错滑移主导。该技术可用于研究冲击波驱动的其他应变机制。

文献链接：In situ X-ray diffraction measurement of shock-wave-driven twinning and lattice dynamics（Nature，2017，Doi :10.1038/nature24061）

本文由材料人学术组大黑天供稿，材料牛编辑整理。

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