《自然》《科学》一周（3.6-3.11）材料科学前沿要闻
1.随机玻璃-聚合物混合超材料
（Scalable-manufacturedrandomized glass-polymer hybrid metamaterial for daytime radiative cooling）
被动辐射冷却是从表面吸收热量并将其辐射到空间中即红外辐射到透明大气。然而，太阳辐射与来自近环境温度表面的低红外辐射通量之间的能量密度失配，需要能够有力发射热能且几乎不吸收阳光的材料。Zhai 等人将谐振的极性电介质微球随机地嵌入聚合物基质中，产生对太阳光谱完全透明，同时在大气窗口具有大于0.93 的红外发射率的超材料。当背衬有银涂层时，超材料在正午直射阳光下显示出93W/m2 的辐射冷却功率。更关键的是，Zhai 等人展示了以高通量，并十分经济的卷轴式制造方法，这对于促进能源技术的辐射冷却来说至关重要。（Science DOI:10.1126/science.aai7899）
2. 单层 WS2 中的Bloch-Siegert移动
（Large, valley-exclusive Bloch-Siegert shift in monolayer WS2）
具有非共振光的相干效应可以用于移动原子、分子和固体的能级。主要效应是光学斯塔克移动，但也存在来自所谓的Bloch-Siegert 移动的额外贡献，致使在固体中很难直接和独特观测。Sie 等人在红外光学驱动下观察到单层二硫化钨（WS2）中非常大的 Bloch-Siegert移动。因为两个效应在不同的谷处服从相反的选择规则，所以通过控制光螺旋性，可以将 Bloch-Siegert 移动限制在一个谷处发生，而在另一个谷处发生光学斯塔克移动。这种大的谷独有的Bloch-Siegert 移动可以增强对二维材料谷值特性的控制。（Science DOI: 10.1126/science.aal2241）
3. 用于预先建立催化反应的沸石的“从头算”合成
（Ab initio” synthesis of zeolites for preestablished catalyticreactions）
与通常设计用于特定反应的均相催化剂不同，沸石是以启发式研究和优化的非均相催化剂。Gallego 等人提出了一种通过使用有机结构导向剂模拟待催化的预先建立的反应过渡态（TS）来合成活性和选择性沸石的方法。在这些沸石中，可以产生接近分子识别模式的孔和空腔。对于甲苯的歧化和乙苯异构化为二甲苯，TS 大于反应产物。沸石 ITQ-27 显示出高歧化活性，并且 ITQ-64 显示出对所需的对位和邻位异构体的高选择性。对于有类似大小的产物和 TS 的情况，Gallego 等人合成了用于将内二环戊烷异构化为金刚烷的催化剂MIT-1。（Science DOI: 10.1126/science.aal0121）
4. 单原子磁偶极场的原子尺度感测
（Atomic-scalesensing of the magnetic dipolar field from single atoms）
自旋共振提供了通过感测弱磁相互作用来确定生物和材料结构所需的高能量分辨率。近年来，在对用于敏感局部磁力计的各原子尺度自旋中心的检测和相干控制方面取得了显着的成就。然而，以亚纳米精度定位自旋传感器和表征自旋-自旋相互作用仍然是一项重要的挑战。Choi等人在扫描隧道显微镜中使用单个 Fe 原子作为电子自旋共振（ESR）传感器以原子级精度测量附近自旋发出的磁场。通过在氧化镁表面上人工构建的磁性原子（Fe 和 Co）组件，Choi 等人测量了 ESR 传感器和吸附原子之间的相互作用能量，其显示反立方距离依赖性（r-3.01±0.04）。这表明原子主要通过磁偶极-偶极相互作用实现耦合，根据观察，这种相互作用主导了大于 1nm 的原子间隔。这种偶极传感器可以高精度地确定单个吸附子的磁矩。在自旋遥感中实现原子尺度空间分辨率可以最终实现单个磁性分子、纳米结构和自旋标记的生物分子的结构成像。（Nature Nanotechnology DOI: 10.1038/NNANO.2017.18）
5. 极性半导体中的体整流效应
（Bulkrectification effect in a polar semiconductor）
非中心对称导体是一种非常有趣的材料平台，它具有丰富的自旋电子功能和独特的超导特性，通常产生于具有Rashba 型自旋轨道相互作用的极性系统中。极性导体还应该具有固有的非互易性传输，其中向右和向左的电流彼此不同。但是这种整流在体材料中难以实现，因为与平移不对称的p-n 结不同，体材料是平移对称的，这使得这种现象非常罕见。Ideue 等人报告了三维 Rashba 型极性半导体 BiTeBr 中的体整流效应。实验观察到的非互易电信号通过考虑巨型Rashba自旋轨道耦合的玻尔兹曼方程理论计算来进行了定量解释。这一结果提供了对极性导体固有的整体整流效应的微观理解以及用于估算各种非中心对称系统中的自旋轨道参数的简单电学模型。（Nature Physics DOI: 10.1038/NPHYS4056）
6.远程位阻效应增强镍催化
（Parameterizationof phosphine ligands demonstrates enhancement of nickel catalysis via remotesteric effects）
因为 Ni 具有低成本，地球存量丰富以及其促进交叉偶联反应的能力，使得最近在 Ni 催化交叉耦合的领域得到了快速的发展。尽管配体设计驱动了 Pd-催化交叉偶联相关领域中的进展，但是研究人员对于具体 Ni 配体的发展关注仍然很少。Wu 等人发现了一类能够使缩醛与硼酸Ni 催化 Csp3 Suzuki 偶联以产生苄基醚的膦，这种产生苄基醚的反应利用之前已知Ni的配体和Pd的设计剂膦来说是难以实现的。使用参数量化磷化氢空间和电子性质结合回归统计分析，Wu 等人确定了一个配体模型。该研究表明，有效的膦类化合物具有远程空间位阻，这一概念可以指导未来配合Ni设计配体。通过分析揭示了配体空间环境，即锥角和％埋藏体积的两个经典描述符不等价。（NatureChemistry DOI: 10.1038/NCHEM.2741）
7. 复兴高能电池的锂金属阳极
（Reviving thelithium metal anode for high-energy batteries）
锂离子电池对我们的日常生活产生了深远的影响，但固有的局限性使得锂离子化学品难以满足对便携式电子器件、电动汽车和电网规模能量存储日益增长的需求。因此，目前正在研究Li 离子以外的化学物质，并且需要使其可用于商业应用。使用金属Li 是下一代 Li 电池，特别是 Li-S 和 Li-空气系统中最受欢迎的选择之一。经历了因安全问题而被遗忘的数十年后，金属锂现在已经准备好了迎接复兴，而这要归功于分析工具和基于纳米技术的解决方案的发展。本篇综述中，Lin 等人先总结了当前对锂阳极的理解，然后突出了最近在材料设计和高级表征技术方面取得的关键进展，最后还讨论了Li 阳极在未来应用中发展的机会和可能的方向。（Nature Nanotechnology DOI: 10.1038/NNANO.2017.16）
8. 用于锂离子电池的先进表征技术
（State-of-the-artcharacterization techniques for advanced lithium-ionbatteries）
为了满足未来工业面对的从个人器件到汽车的需求，还需要改进耐久性并降低成本，才能实现最先进的可再充电锂离子电池。理解电极退化机制对增强电池的性能和寿命至关重要。在过去几年中开发出的各种先进的原位和实时分析表征工具对于优化电池材料，理解电池退化机制，并最终改善整体电池性能来说是不可或缺的。Lu 等人综述了高级表征技术的开发和应用的最新进展，如高性能锂离子电池的原位透射电子显微镜技术。借用三个代表性的电极系统，即层状金属氧化物、富含锂的层状氧化物和Si 基或 Sn 基合金，讨论了这些工具如何帮助研究人员了解电池工艺和设计更好的电池系统。另外他们还总结了表征技术对锂-硫和锂-空气电池的应用，并强调了这些技术在下一代电池开发中的重要性。（Nature Energy DOI: 10.1038/nenergy.2017.11）
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