顶刊动态｜4月份Science材料前沿科研成果精选

Science四月热点预览：宾夕法尼亚大学仅用胶体纳米晶制成柔性场效应纳米晶体管；新罕布什尔州大学制备具有磁性的氢化石墨烯；丹麦科技大学通过镧系金属调节铂合金的电催化性能；荷兰奈梅亨大学研制出单原子存储器；荷兰纳米光子学研究所中心总结光伏发电系统研究进展。

1、宾夕法尼亚大学仅用胶体纳米晶制成柔性场效应纳米晶体

胶体纳米晶体材料可以制备出性能截然不同的器件，比如导体、半导体和绝缘体。虽然这种材料已经应用于电子设备，但现有设备里通常只会含有一种用该材料制备的组件。

宾夕法尼亚大学的Ji-Hyuk Choi、Cherie R. Kagan等人，采用基于溶液加工的方法，通过选择合适的材料、界面相容条件以及加工工艺，从而调节纳米晶体管的尺寸、形状和组成，以制成不用性能的组件。他们以此制备了塑料柔性场效应纳米晶体管所需的所有组件，该晶体管的电子迁移率为21.7cm2/vs。

这种柔性晶体管成本低、性能好、应用广泛，提高了胶体纳米晶体的竞争优势。

文献链接：Exploiting the colloidal nanocrystal library to conelectronic struct devices

2、新罕布什尔州大学制备具有磁性的氢化石墨烯

研究最广泛的二维晶体就是石墨烯，性能优异，本身却没有磁性。引入磁性最好的方法是去掉个别碳原子，或者氢化。但由于其化学性质稳定，现在仍是一个难题。

新罕布什尔州大学Gonzales-Herrero等人，首先利用STM针尖去除了石墨烯上一个区域内所有的氢原子，随后有序地增加了14个氢原子。实验结果和模拟结果都显示，这种材料具有低磁性。

这种方法一旦实现工业化，借助石墨烯特异的结构，可以用于储存高密度的信息。S. M. Hollen评价这种方法类似于在画板上画画。

文献链接：Atomic-scale control of graphene magnetism by using hydrogen atoms

3、丹麦科技大学通过镧系金属调节铂合金的电催化性能

燃料电池汽车弥补了锂电汽车充电时间长，续航能力短，无法在低温下使用的缺点。铂作为聚合物膜燃料电池的阴极催化剂，具有很高的ORR催化性能。但由于铂为贵金属，因此减少铂的使用，同时获得高ORR催化性能就显得尤为必要。

丹麦科技大学Escudero-Escribano等人研究了一系列铂与镧系元素和碱金属组成的合金的ORR催化性能。相较于纯铂，性能最高提升了6倍。镧系金属与铂有着很好的协同作用，这使得铂合金的ORR催化性能优于纯铂。精心的调控合金组成加之合理的退火处理工艺，将会获得十分优异的催化活性和长久的稳定性。

文献链接：Tuning the activity of Pt alloy electrocatalysts by means of the lanthanide contraction

4、荷兰奈梅亨大学研制出单原子存储器

单原子磁铁集合存储信息是数据存储技术小型化的核心，每一个原子有两个方向可存储少量信息。然而，很难在单原子中保留剩磁，因为要削弱外界环境波动的影响，将不可避免地破坏磁区，使磁性存储器信息被擦除。Alexander Ako Khajetoorians等发现单一钬（Ho）原子具有剩磁性，温度上限可达40 K，且大小和稳定性远高于原子尺度为3-12个磁铁原子的现有记录。

单原子磁铁集合能够用作未来的存储设备，在工程上也可以为旋转磁场中心的磁力耦合器提供一个适宜的路径。

文献链接：Toward single-atom memory

5、荷兰纳米光子学研究所中心总结光伏发电系统研究进展

近几年的大型光伏发电系统高速发展。由于光伏发电系统的成本在一定程度上仅取决于太阳能电池的成本，因此需要提高电池效率以降低太阳能发电成本。目前有几个机构正在研究，以研制出高效率、低成本的光伏发电系统。Albert Polman等人，全面系统地回顾了领先的候选材料，提出了每个系统的局限性，并分析了如何克服这些困难，以使整体性能提高。

文献链接：Photovoltaic materials: Present efficiencies and future challenges

本文由材料人科普团队提供，我们持续跟踪国际学术动态，将材料相关高质量刊物中备受关注的学术成果进行整理和汇总，以周报或者月报的形式发布，欢迎关注。

欢迎加入材料人科普团队，点击获得报名表。