谁才是王者？诺奖级材料发文大比拼
诺贝尔奖无疑已经成为了最具影响力的奖项，而对于能获诺贝尔奖的研究也绝对具有里程碑意义，这些年获得诺贝尔奖的材料不管是石墨烯还是发光二极管的研究也是突破不断，笔者发现顶刊有很大一部分内容都与这几种材料相关，于是萌生了关于这几种材料：石墨烯、发光二极管、锂电池、钙钛矿发文情况进行分析的想法。锂电池和钙钛矿虽说还并没有将诺奖收入怀中，但近年几乎都是大热门。话不多说，下面我们一起来看下这几种材料在web of science数据库中发文几何：
图1 四种材料的发文数量
图2 四种材料高被引文章数量
从图一可以看到四种材料发文量都是十万级，除了钙钛矿发文13万，其他三种材料均在20万以上，而图二的高被引文章占总数百分比分别为：石墨烯—2.68%，发光二极管—0.51%，锂电池—1.04%，钙钛矿—1.18%，石墨烯几乎是其他三种材料之和，可见石墨烯研究的程度之火热。下面将从石墨烯开始对几种材料分别进行分析。
（一）石墨烯
石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。2010年诺贝尔物理学奖授予了英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯。石墨烯如此受宠，源于它自身性能的强横：它是目前已知强度最高且具有良好韧性的材料之一，它在室温下的载流子迁移率约为15000cm2/（V·s），是硅材料的10余倍，并且在特定温度这一数值还会直线上升，它还是目前为止导热系数最高的碳材料，通过调整带隙，它具有一系列的光学特性，此外它的化合物如氧化石墨烯、石墨烷等也具有优异的性能。由于综合性能极佳，石墨烯在新能源、晶体管、柔性屏、航天、海水淡化、生物等领域都有重要的应用。
图3 石墨烯发文量按年份
图3中可以看出在2004年之前有关石墨烯的数量还很少，自2004年诺奖得主成功制备石墨烯后发文数量略有上升，尤其是在2010年获诺贝尔奖后石墨烯的重要性引起了更多的人关注，发文量成指数型增长（当然，这与获诺奖并不一定是直接关系），在近几年每年都有4万余篇关于石墨烯的文章。
图4 石墨烯发文量按国家
图4显示了前十个发表论文所属单位的所在国家，可以看到中国作者发文量超过8万几乎是美国的3倍，接近其他9个之和。接下来我们看看所属单位和出版物的情况：
图5 石墨烯发文所属机构
图6 石墨烯发文来源出版物
从发文量前十所属机构（图6）来看，中科院以超1.4万篇独领风骚，前十中机构除了各国家科学院，基本都是各国家排名前三的学校。从发表论文的来源出版物来看，数量前十中影响因子最高的为Journal of Materials Chemistry A （IF=9.931） ,其余平均影响因子IF在5左右。
石墨烯引用量前五的文章：
（二）发光二极管
人类文明最重要的一个里程碑就是利用科技在黑夜中实现了光明，从开始的火源，到后来的电灯再到如今的LED。2014年诺贝尔物理学奖授予了日本科学家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科学家中村修二，以表彰他们发明了蓝色发光二极管（LED），这个发明也被誉为“爱迪生之后的第二次照明革命”。 蓝光LED的发明，使得人类得以用LED凑出足够亮的白光，而发白光LED的效率比白炽灯要高上不少。
图7发光二极管发文量按年份
图8 发光二极管发文量按国家
图9 发光二极管发文所属机构
图10 发光二极管发文来源出版物
发光二极管发文量从年份上来看近年基本持平，在万篇左右。中科院依然是发文大户，与其他机构拉开差距，值得一提的是内地吉林大学和华南理工大学和两所中国台湾的高校对于发光二极管的研究也很丰富。从来源出版物来看，最高的ADVANCED MATERIALS（IF=21.950）其余期刊影响因子都在5以下。
发光二极管引用前五的文章：
（三）锂电池
锂电池分为锂离子电池和锂金属电池两种，锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis于1912年提出，20世纪70年代时，M. S. Whittingham提出并开始研究锂离子电池。相比于传统的镍氢电池，铅酸电池，锂离子电池具有能量密度高，无记忆效应，环境污染小等特点被广泛应用在能量存储与转化的领域中。1970年代埃克森的M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，制成首个锂电池。1980年，J. Goodenough 发现钴酸锂可以作为锂离子电池正极材料。1996年Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐，如磷酸锂铁(LiFePO4)，比传统的正极材料更具优越性，因此已成为当前主流的正极材料。随着新能源汽车、手机、笔记本电脑的发展，锂电池已经成为最重要的供能装置，而J. Goodenough对锂电池几个重要的发现也令网友声称诺贝尔欠其一个诺贝尔奖。
图11 锂电池发文量按年
图12 锂电池发文量按国家
图13 锂电池发文所属机构
图14 锂电池发文来源出版物
从发文数量与趋势来看，基本呈逐年增加的趋势，所属机构相较于上述两种材料中南大学、阿贡国家实验室、德国亥姆霍兹联合会在锂电池发文量较多。从来源期刊物来看，相比于上述两种材料，锂电池发表论文刊物的影响影子较高，JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A和CHEMISTRY OF MATERIALS都在IF=10左右，其余基本在IF=6以上。
锂电池引用前五文章：
（四）钙钛矿
钙钛矿是指一类陶瓷氧化物，其分子通式为ABO3，钙钛矿材料在太阳能电池方面的应用，不仅转换效率有明显优势，制作工艺也相对简单。因此，更便宜、更容易制造的钙钛矿太阳能电池，很有可能改变整个太阳能电池的格局。作为顶刊上的常客，钙钛矿的研究通常后面都会跟随着效率和稳定性两个关键词，钙钛矿电池用于光伏产业转换效率目前记录已经达到了25.2%，但是诺奖年年热议却无缘的很大原因就是它的稳定性问题。如果将钙钛矿暴露在水、紫外线、热源中，它的转换效率优势分分钟变成劣势，加上本身含铅重金属有较强的毒性，因此它是几种材料中离产业化最远的材料。
图15 钙钛矿发文量按年
图16 钙钛矿发文量按国家
图17 钙钛矿发文所属机构
图18 钙钛矿发文来源出版物
从发文量来看，钙钛矿早已进入人们的视野，在2016年之前发文数量基本持平，近几年略有上升。从所属机构和国家来看除了中美两大国家外日本的高校对钙钛矿研究较多，从来源出版物来看数量在前十的影响因子除了Physical Review Letters（IF=8.839）外其余都在3左右,说明钙钛矿的稳定性是重要难点啊，也不好发高影响因子的文章呀。
钙钛矿引用前五文章：
小结
从石墨烯、发光二极管、锂电池和钙钛矿来看，总数上除了钙钛矿较少外其他三种材料都在20万以上，石墨烯的高被引文章数量接近其他三种材料高被引文章数量之和，并且石墨烯文章的引用量也明显高于其他三种材料。石墨烯和锂电池发文数量随年份呈指数型增加，发光二极管和钙钛矿则缓慢增加并有持平的趋势。从机构来看，中科院在发文量上占据大头，此外美国能源部、法国国家科学研究中心、俄罗斯国家科学院、加州大学系统对于几种材料的研究很丰富，都发表了大量论文。从来源出版物来看发表在顶尖期刊的文章还是少数，几种期刊发文数前十期刊的影响因子锂电池相对较高，钙钛矿相对较低，另外从引用数量最多的文章来看，Nature和Science两大出版集团最多，尤其是Nature占重要部分。
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