《自然》《科学》一周（03.28-04.27）材料科学前沿要闻
1.在紧凑、可组装体系中连续制备药物分子
（On-demandcontinuous-flow production of pharmaceuticals in a compact, reconfigurablesystem）
通用化学品正朝向连续流的生产模式发展。不过，当前制备药物分子仍只能依靠分批加工的方法，部分原因是由于药物分子的化学结构一般都比较复杂。Adamo等人发明了一种仪器，该仪器只有家用冰箱的大小，却可以连续合成和提纯药物分子。这个仪器由多种部件集成，可以在一天内连续制备几百甚至上千个剂量的产物，并且整个系统是以水作为流动相。（Science DOI: 10.1126/science.aaf1337）
2.通过镧系收缩作用来调节Pt合金催化剂的反应活性
（Tuning the activity of Pt alloy electrocatalysts by means of the lanthanidecontraction）
由于汽车中低温燃料电池的氧化还原反应（ORR）动力学较低，因此需要在电池中负载大量的铂以补偿这种动力学的不足。Escudero-Escribano等人研究了一系列铂与镧系元素和碱土金属组成的合金的催化性能。通过酸洗后，合金的表面产生了一层纯的铂层，这种挤压效应大幅提高了ORR反应的活性，最高情况下可使活性提高6倍。（Science DOI:10.1126/science.aad8892）
3.可调活性和选择性的纳米电化学催化剂
（Nanostructured electrocatalysts with tunable activity and selectivity）
电化学催化剂领域过去几十年取得了长足的发展，部分原因可以归结为纳米技术的进步。纳米技术对实现燃料电池以及相关技术的应用和推广非常重要。Mistry等人就材料的纳米结构是如何影响电化学的反应活性撰写了综述。他们集中探讨了三个模型反应：O2电还原反应，CO2电还原反应和乙醇电氧化反应。此外，他们还讨论了反应机理，特别是对如何利用纳米粒子的尺寸、形状和组成三个条件来调控电化学反应活性进行了深入解析。（Nature Reviews Materials doi:10.1038/natrevmats.2016.9）
4.六方氮化硼是间接带隙半导体
（Hexagonal boron nitride is an indirect bandgap semiconductor）
六方氮化硼是一种具有高热稳定性和化学稳定性的宽带隙半导体材料，经常用于在极端条件下工作的设备中。过去几年间，随着二维原子材料的出现，六方氮化硼受到了更多的重视。不过，虽然这种材料具有看似简单的结构，但是科学界对它的一项基本性质，即带隙的类型和大小，仍没有统一的意见。Cassabois等人通过光谱学的方法解决了这一争论。他们发现，六方氮化硼是一种间接带隙半导体，带隙宽度为5.955eV。他们证实了，这种材料中存在光辅助跃迁，此外，激子束缚能为130meV。（Nature Photonics DOI:10.1038/NPHOTON.2015.277）
5.高效、稳定钙钛矿太阳能电池
（Efficient and stable perovskite solar cells prepared in ambient airirrespective of the humidity）
有机-无机钙钛矿材料在潮湿环境中稳定性较差，这阻碍了钙钛矿太阳能电池的大范围应用。然而到目前为止，对这一问题还没有很有效的解决办法。Tai等人报道了一种以Pb(SCN)2为前躯体制备的钙钛矿太阳能电池，这种电池可以在大气环境中加工。在相对湿度超过70%的条件下，他们也可以很容易的获得高质量的CH3NH3PbI3_x(SCN)x钙钛矿薄膜。在优化的加工条件下，电池的平均效率为13.49%，最高效率超过15%。相比于传统的CH3NH3PbI3型电池，这种电池具有更高的稳定性，这主要是因为加入了硫氰酸盐离子的作用。这一发现为实现高效稳定钙钛矿太阳能电池找到了一条解决途径。（Nature Communications DOI:10.1038/ncomms11105）
6.通过自组装辅助接枝法制备可控聚合物刷
（Towardscontrolled polymer brushes via a self-assembly-assisted-grafting-to approach）
精确合成聚合物毛刷以修饰纳米粒子或纳米器件的表面，进而实现特定功能，是材料学界近几十年来的一个研究热点。Zhou等人报道了一种自组装辅助接枝法，可以在平面衬底上合成聚合物刷。在这种方法中，聚合物首先被制备成二维单晶，其功能基团在单晶表面。利用化学偶联法，将二维单晶与衬底连接起来，便可以形成聚合物毛刷。通过对聚合物链折叠程度的精确控制，可以得到具有特定接枝密度、锚点和构型的聚合物毛刷。（Nature Communications DOI:10.1038/ncomms11119）
7．生长窄带隙分布的半导体单壁碳纳米管
（Growthof semiconducting single-wall carbon nanotubes with a narrow band-gapdistribution）
生长具有窄带隙分布的高质量半导体单壁碳纳米管，对于制备高效电子器件十分重要。不过，利用传统的金属催化法得到的单壁碳纳米管，常常具有多样化的结构和性质。Zhang等人设计并制备了一种“橡子”状的纳米粒子催化剂，这种催化剂由[Co(CN)6]3-前躯体还原得到，具有均匀的尺寸和结构。以这种催化剂制备的单壁碳纳米管具有非常摘的直径分布（1.7nm）和很高的半导体组分（95%）。生长出的单壁碳纳米管半导体带隙差异很小（0.08eV左右），展示出了优异的薄膜晶体管特性。（NatureCommunications DOI: 10.1038/ncomms11160）
8.可用于高效制氢的碳化钼与还原氧化石墨烯杂化电催化剂
（Coupledmolybdenum carbide and reduced graphene oxide electrocatalysts for efficient hydrogen evolution）
用电化学法分解水，是大规模制备氢气最经济、最可持续的方法。不过，开发低成本、储量丰富的非贵金属催化剂仍是一个挑战。Li等人报道了一种基于碳化钼和还原氧化石墨烯的二维杂化催化剂。这种杂化催化剂在制氢反应中，展示出极高的电催化活性和极佳的酸稳定性，是目前报道的这类非贵金属催化剂中效果最好的一个。理论计算表明，制氢反应的活性位点在嘧啶的氮原子和石墨烯的碳原子上。作者称，这类电催化剂为设计新型纳米材料催化剂开辟了新路径。（Nature Communications DOI:10.1038/ncomms11204）
新材料在线编译团队整理——编译者：Sky
点击“阅读原文”查看推荐阅读