顶刊动态｜Nature子刊：9月材料前沿科研成果十大精选

Nature子刊9月精选预览：1、复旦大学&中国科学技术大学——层数依赖的磷烯电子结构的直接观察；2、中科院生态环境研究中心——自然转化银纳米粒子过程中实现稳定的银同位素分馏；3、华东理工大学——利用野生型气溶素纳米孔识别不同长度寡核苷酸；4、清华大学&中科院物理所——高温超导体FeSe/SrTiO3（001）薄膜的拓扑边缘状态；5、南京大学——石墨烯表面声子；6、香港科技大学——过渡金属二硫化物的高迁移率Q谷电子偶奇层依赖磁输运；7、上海科技大学——半赫斯勒化合物LnPtBi (Ln=Lu, Y)的非平凡拓扑表面态的观察（Ln=Lu, Y）；8、中国科学技术大学——具有层状多拱结构的超弹性抗疲劳碳材料；9、清华大学——插层水层促进生物纳米界面的热耗散；10、清华大学——通过水合氯化物快速加热生产二维氧化物。

1、Nat. Nanotech. 层数依赖的磷烯电子结构的直接观察

图1 多层磷烯样品

复旦大学的张远波、中国科学技术大学的陈仙辉、加州大学伯克利分校的Steven G. Louie和Feng Wang（共同通讯作者）通过实验证明了多层磷烯随层数显著变化的电子结构，这和理论预测的结果十分吻合。

文献链接：Direct observation of the layer-dependent electronic structure in phosphorene（Nat. Nanotech.，2016，DOI: 10.1038/NNANO.2016.171）

2、Nat. Nanotech. 自然转化银纳米粒子过程中实现稳定的银同位素分馏

图2 纳米银和银离子在含有溶解有机质的天然水域中的反应和物理过程

中国科学院生态环境研究中心的江桂斌和刘倩（共同通讯作者）等人的实验表明，采用电感耦合等离子体质谱法测定银（Ag）的同位素比值，可以用于了解纳米银（AgNPs）在环境中的的转化过程。并发现，在自然条件下AgNPs的形成和溶解会引起银的自然同位素比例显著变化（107ag和109ag），且同位素的富集因子（ε）达0.86‰

文献链接：Stable silver isotope fractionation in the natural transformation process of silver nanoparticles（Nat. Nanotech.，2016，DOI: 10.1038/NNANO.2016.93）

3、Nat. Nanotech. 利用野生型气溶素纳米孔识别不同长度寡核苷酸

图3 聚脱氧腺嘌呤识别随电压及pH的依赖

华东理工大学的龙亿涛教授（通讯作者）等人表明，野生型气溶素纳米孔可以识别独立的焗油2到10个碱基的短寡核苷酸。这种感知能力归因于气溶素几何纳米孔和寡核苷酸之间的静电相互作用。

文献链接：Discrimination of oligonucleotides of different lengths with a wild-type aerolysin nanopore（Nat. Nanotech.，2016，DOI: 10.1038/NNANO.2016.66）

4、Nat. Mater.高温超导体FeSe/SrTiO3（001）薄膜的拓扑边缘状态

图4 理论原子结构、能带结构和量子自旋霍尔电导

清华大学的刘锋、 马旭村和中科院物理所北京凝聚态物理国家实验室周兴江（共同通讯作者）等人通过第一性原理以及扫描隧道谱和角分辨光电子能谱实验，发现的二维（2D）单层FeSe超导体在能量带隙~40 meV区间的费米面下方M点表现出一维的拓扑边缘状态。

文献链接：Topological edge states in a high-temperature superconductor FeSe/SrTiO3(001) film （Nat. Mater.，2016，DOI: 10.1038/NMAT4686 ）

5、Nat. Mater. 石墨烯表面声子

图5 表面声波类石墨烯微结构材料示意图

近日，南京大学的卢明辉、刘晓平及陈延峰（共同通讯作者）等科研人员首次提出并实现了一种单片集成于压电铌酸锂（LiNbO3）基底的新型人工微结构材料——表面声波类石墨烯微结构材料。

文献链接：Surface phononic graphene （Nat. Mater.，2016，DOI: 10.1038/nmat4743 ）

6、过渡金属二硫化物的高迁移率Q谷电子偶奇层依赖磁输运

图6 BN-TMDC-BN 异质结器件

香港科技大学的王宁教授（通讯作者）和美国德州大学达拉斯分校的Fan Zhang（通讯作者）等人报告了多层TMDC是的Q谷电子突出的Shubnikov de Hass（SDH）振荡的传输特性和以及实验观测到的量子霍尔平台。

文献链接：Even–odd layer-dependent magnetotransport of high-mobility Q-valley electrons in transition metal disulfides （Nat. Commun.，2016，DOI:10.1038/ncomms12955）

7、Nat. Commun. 半赫斯勒化合物LnPtBi (Ln=Lu, Y)的非平凡拓扑表面态的观察（Ln=Lu, Y）

图7 LnPtBi晶体结构和ARPES测量得到的解理面

上海科技大学陈宇林教授（通讯作者）等人通过对半赫斯勒化合物LnPtBi (Ln=Lu, Y)进行角分辨光电子能谱和从头算理论分析，直接观察了这些材料中的非平凡拓扑表面态，使得它们成为这类材料中具有非平凡拓扑电子结构的第一个成员。

文献链接：Observation of unusual topological surface states in half-Heusler compounds LnPtBi (Ln=Lu, Y) （Nat. Commun.，2016，DOI: 10.1038/ncomms12924）

8、Nat. Commun. 层状多拱结构的超弹性抗疲劳碳材料

图8 结构设计与压缩弹性

中国科学技术大学的俞书宏和吴恒安（共同通讯作者）等展示了一种具有微观结构的超弹性和高抗疲劳性的碳材料，这是通过设计一个分层的层状结构组成的成千上万的微型拱门作为弹性单位从而实现的。

文献链接：Super-elastic and fatigue resistant carbon material with lamellar multi-arch microstructure （Nat. Commun.，2016，DOI: 10.1038/ncomms12920）

9、Nat. Commun. 插层水层促进生物纳米界面的热耗散

图9 石墨烯-水-磷脂双分子层混合作为模型系统

清华大学的徐志平、美国麻省理工大学的Markus J. Buehler和Zhao Qin（共同通讯作者）等人通过计算模拟以量化穿过细胞膜和石墨烯界面的热传递。实验发现，插层显示分层阶低于∼1 nm的纳米限制临界值，调解界面热耦合，有效地提高热耗散。

文献链接：Intercalated water layers promote thermal dissipation at bio–nano interfaces （Nat. Commun.，2016，DOI: 10.1038/ncomms12854）

10、Nat. Commun. 通过水合氯化物快速加热生产二维氧化物

图10 水合氯化物的剥离示意图

清华大学的伍晖（通讯作者）等人报道的氧化物纳米片的制备采用快速热退火对应水合氯化合物。实验证实，该方法制备的纳米Cr2O3作为锂离子电池的阳极，并发现其具有与微晶可相比较的优越性能。

文献链接：Mass production of two-dimensional oxides by rapid heating of hydrous chlorides （Nat. Commun.，2016，DOI: 10.1038/ncomms12543）

本文由材料人编辑部学术组天行健供稿，材料牛编辑整理。

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