盘点：2016年Nature Materials封面重大科研成果

【前言】

2017年已经到来，要立新年Flag的朋友们注意啦，可有打了鸡血，发了状态？让我们不忘初心，继续前进，再次回首，也算一个告别仪式，开启智慧的眼眸，一起来看看2016年Nature Materials封面里的材料故事吧。

【成果速览】

2016年1月刊：拓扑缺陷的“魅惑”—实现双亲分子自组装

威斯康星大学麦迪逊分校Nicholas L. Abbott（通讯作者）等人报道在液晶中通过拓扑缺陷创造的纳米环境可选择性的引发具缺陷双亲分子的自组装，成为自组装模板。这较其他大分子模板如聚合物-表面活性剂来说，液晶中的拓扑缺陷是集三维、动力学及可重构模板于一体，可实现分子自组装过程的直接调控。

封面文章：Topological defects in liquid crystals as templates for molecular self-assembly（Nat. Mater.，2016，DOI：10.1038/NMAT4421）

2016年2月刊：自旋的插足，石墨烯更非凡

斯图加特大学的Christian Cervetti和Lapo Bogani（共同通讯作者）等人通过研究石墨烯分子磁体经典和量子动力学，揭示了自旋-石墨烯相互作用，以新的模型将石墨烯声子、自旋以及狄拉克费米子量化耦合起来。这洞察了自旋与石墨烯间的相互作用，为石墨烯纳米器件的电子自旋操控建立了理论基础。

封面文章：The classical and quantum dynamics of molecular spins on graphene（Nat. Mater.，2016，DOI：10.1038/NMAT4490）

2016年3月刊：利用CVD制备MOF薄膜！

鲁汶大学Rob Ameloot（通讯作者）等人利用化学气相沉积方法在基底上合成出一种典型的微孔MOF材料—ZIF-8薄膜，不仅具有均一可控的厚度，同时还具有高深宽比。

封面文章：Chemical vapour deposition of zeolitic imidazolate framework thin films（Nat. Mater.，2016，DOI：10.1038/nmat4509）

2016年4月刊：超强玻璃碳出世，可以和钢铁谈一谈了

卡尔斯鲁厄理工学院J. Bauer（通讯作者）等人通过热解聚合物微晶格，制备出超强玻璃碳纳米晶格，成为极具潜力的轻质机械超材料，小小身体，展现非凡能力，抗压强度可高达3 GPa，非常接近玻璃碳的理论强度。

封面文章：Approaching theoretical strength in glassy carbon nanolattices（Nat. Mater.，2016，DOI：10.1038/nmat4561）

2016年5月刊：原子级操控—量子点固体载流子的局域化

康奈尔大学Tobias Hanrath（通讯作者）等人通过整合结构分析、输运测量和电子结构计算，发现在通过PbSe纳米晶定向附着形成的超晶格中，纳米晶的尺度变化以及外延连接的宽带对载流子局域化有着重要的影响。分析表明，通过优化点和点之间的键合从而实现完全的离域是可能的。这也进一步推动实现预测准2D量子点固体的性能研究。

封面文章：Charge transport and localization in atomically coherent quantum dot solids（Nat. Mater.，2016，DOI：10.1038/NMAT4576）

2016年6月刊：可生物降解支架—植入人体这件事no problem！

多伦多大学的Milica Radisic（通讯作者）等人用有特定图案的聚合物薄片组合成了三维血管系统，然后再“注入”细胞就得到了各种组织。他们用这种方法得到的肝脏和心脏组织中的血管能运输相关的治疗药物，并且很容易将血管与小鼠组织中的血管结合。这种支架有望于用在组织再生方面。

封面文章：Biodegradable scaffold with built-in vasculature for organ-on-a-chip engineering and direct surgical anastomosis（Nat. Mater.，2016，DOI：10.1038/nmat4570）

2016年7月刊：探索α-RuCl₃上的量子自旋液体行为

橡树岭国家实验室A. Banerjee和S. E. Nagler（共同通讯作者）等人利用非弹性中子散射表征，证实α-RuCl₃的蜂巢晶格近似于实现Kitaev蜂巢拓扑量子自旋液体。所测量值确定其强自旋轨道耦合与低温磁性有序匹配与量子自旋液体的预测性质十分相近。

封面文章：Proximate Kitaev quantum spin liquid behaviour in a honeycomb magnet（Nat. Mater.，2016，DOI：10.1038/nmat4604）

2016年8月刊：高温合金发力—TiAl的绝杀

南京理工大学材料陈光教授与香港城市大学C. T. Liu（共同通讯作者）等人通过定向凝固的方法，制备出层状取向可控的Ti-45Al-8Nb单晶。900度下，其屈服强度保持了较高水准为637Mpa，韧性8.1%。与目前商用的4822合金的650-750度使用温度相比，该合金的使用温度具备增长到900度的潜力，抗蠕变性能也优于前者。

封面文章：Polysynthetic twinned TiAl single crystals for high-temperature applications（Nat. Mater.，2016，DOI：10.1038/nmat4677）

2016年9月刊：发现高温超导体FeSe/SrTiO₃的拓扑边缘态

清华大学的刘锋、马旭村和中科院物理所周兴江（共同通讯作者）等人通过第一性原理、扫描隧道谱和角分辨光电子能谱实验，发现二维单层FeSe超导体在能量带隙约40 meV，费米水平下M点表现出一维的拓扑边缘状态。这是SrTiO₃基底上的单层FeSe实现拓扑和超导态的共存。

封面文章：Topological edge states in a high-temperature superconductor FeSe/SrTiO₃(001) film（Nat. Mater.，2016，DOI：10.1038/nmat4686）

2016年10月刊：构筑出多尺度金属超材料！

弗吉尼亚理工学院的Xiaoyu Zheng（通讯作者）等人利用高精度大面积的增材制造技术，成功制备出微观尺度横跨七个数量级（从纳米到厘米）且每个尺度结构特征都不同的三维构筑超材料。在大尺度下，材料的拉伸弹性可以超过20%，这在其他与之成分相同的脆性材料体系中还未被发现。另外，材料的比强度接近一个恒定值。随着材料的结构整体尺寸接近至几十厘米，这种具有独特纳米结构的超材料有望在一系列领域获得应用。

封面文章：Multiscale metallic metamaterials（Nat. Mater.，2016，DOI：10.1038/nmat4694）

2016年12月刊：揭示2D PbSe超结构的形成机制

乌德勒支大学Daniel Vanmaekelbergh（通讯作者）等人利用原位X射线散射、离位电子显微镜及Monte Carlo模拟揭示了具立方几何形的2D PbSe超结构的形成机制。并观测到在液/气界面纳米晶的吸附作用伴随着六边形纳米晶单层的形成。

封面文章：In situ study of the formation mechanism of two-dimensional superlattices from PbSe nanocrystals（Nat. Mater.，2016，DOI：10.1038/nmat4746）

【后记】

新故相推，日生不滞。科技的发展永不会停歇！关键看各位怎么努力了。好了，不多说了，行胜于言，嗯，我已经准备撸起袖子好好干了！

本文由材料人编辑部电子电工学术组大黑天供稿，材料牛编辑整理。

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