【科技前沿】Science十年震撼封面精选

【引语】

本文梳理了过去将近十年的时间里Science杂志的封面图片，遴选与材料相关的封面报道，以期总结十年来的材料前沿发展成果。

图文解读

Science 321,1072（2008）

图1

像光合作用一样，利用阳光重整水中的化学键使之产生氢气和氧气是将太阳能转化为染料的可行性办法。能够降低成本、提高效率的新型催化剂将是实现这一能量来源的关键。

Science 323,1455（2009）

图2

这是一张通过模板控制成核方法制备的碳酸钙多形体的假色扫描电镜图。这一实验方法被认为与贝壳的自然形成过程相似。

Science 323,1705（2009）

图3

封面展示了一张石墨烯单原子层的透射电镜图。当电子束诱导边缘原子发射时，留存的边缘碳原子重整从六变形排列成亚稳态构型。

Science 325,1513（2009）

图4

该封面展示了由直径为1.4微米的三维金螺旋构成的光子超颖材料的示意图。发光螺旋则代表了接枝在该手性材料上的偏振光。

Science 327,72（2010） 

图5

该图描绘了氧化钼纳米轮围绕尺寸更小的氧化钼簇的景象。研究人员利用控制液流反应器展示以氧化钼簇为模板实现纳米轮自组装并最终得到空心结构的过程。

Science 327,1595（2010）

图6

电子器件的小型化、柔性化以及高速化能够促使硅的新型功能化、新型晶体管设计以及新型有机、无机材料的出现

Science 329,550（2010）

图7

封面显示了硫化铅纳米晶在溶液中自组装形成二维聚集体以及微米尺度上的超薄单晶层。其上形成的密集、高度有序的油酸单层（暗蓝色圆球）能够驱动纳米晶的有序附着，使得材料出现优越的光电导性能。

Science 331,602（2011）

图8

本期杂志展示了氧化锌纳米线阵列的假色扫描电子显微图像。这种直径在10-5-纳米、长度在0.5-1微米的纳米线在生物医学诊断、电子器件微型化等众多领域均有应用前景。

Science 332,189（2011）

图9

在这张图片中， 当温度下降到123开尔文以下时，磁体出现超导性能并可在钇钡铜氧化物上方漂浮存在。

Science 332,342（2011）

图10

这是一张由复杂弯曲体构成的DNA纳米构造的示意图。研究人员利用DNA折纸术将双螺旋DNA弯曲并围绕目标物的圆形轮廓即可形成这些复杂结构。

Science 332,568（2011）

图11

封面是一张在二氧化硅基质上的碳纳米管的假色原子力显微图像。这些纳米管被数十纳米左右的间隙分隔，而这些间隙又可被相转换材料比特所连接。

Science 333,470（2011）

图12

本期封面展现的是一维和二维RNA纳米构造的示意图。在细菌细胞内，单链RNA作为构建模块可自组装形成这些长度为100-200纳米的RNA构造。利用这些构造研究人员设计组建了产氢的生物合成途径。

Science 335,1330（2012）

图13

该假色扫描电子显微图像展现了在硅柱上生长的被轮廓清晰的间隙分隔的8微米高锗晶。在类似的结构中，晶片弯曲和层裂显像消失，使得在硅基质上实现不同材料的单晶整合成为现实。

Science 336,69（2012）

图14

该图片是石膏晶体的偏振光显微图像。这一自然和工业矿石是在作为前驱体的高温相纳米晶型烧石膏室温溶液中偶然结晶得到的。对这一结晶过程的深入了解有助于发展规模可控的石膏晶体策略。

Science 336,1003（2012）

图15

直径约为100纳米的半导体纳米线被放置在由金属带构成的门结构上，并且分别与金电极和超导电极相互接触。该电子器件可以被用于约束捕捉马约拉纳费米子。

Science 337,1072（2012）

图16

本期封面艺术性地描绘了薄膜-纳米颗粒等离子体系统。球形金纳米颗粒通过一层超薄层非接触性地耦合在金膜基质上，而电磁性的超热点就会在间隙之间被激活。这系统可用于研究原子直径尺度上的光相互作用。

 Science 337,1640（2012）

图17

这张图片展示了生物可降解集成电路在水中部分溶解的现象。这一溶解特性在生物可吸收植入体、生物可降解环境监测以及可降解消费电子品等领域均有潜在的应用前景。

Science 338,1177（2012）

图18

这张计算机生成模型图展示了由合成DNA链自组装形成的三维纳米结构-DNA砖块。通过对砖块的选择，研究人员合成了102种具有精致表面和内部腔道的形状。

Science 342,720（2013）

图19

这张碳同位素标记的石墨烯区域的拉曼分布图像是将铜表面暴露在甲烷中得到的。这一数据可以提供生长参数对石墨烯生长的影响，也有助于制备厘米级石墨烯单晶。

Science 345,55（2014）

图20

该石墨烯双层的封面艺术化地展现了两六方碳晶格相互堆积的情形。而双层石墨烯这一不同寻常的结构，在外场和外部电子的作用下能够展现出独特的量子效应。

Science 345,1135（2014）

图21

这张艺术图表现了微管丝在脂质双层内叶的组装过程。由分子机器提供动力，这种液晶态的微管可以产生包括持续振动在内的动态过程。

Science 347,1349（2015）

图22

连续液体界面生产（CLIP）利用可调的光化学过程可以将3D模型转化为实物。研究人员利用紫外光和氧气可以实现对树脂的快速实物化。

Science 350,530（2015）

图23

该假色显微图展示了锂氧电池在放电过程中在还原氧化石墨烯电极上生成微米级氢氧化锂颗粒的情形。碘化锂在充电过程中去除该微米粒子的作用可以使得电池高效并具有高能量密度。

Science 351,365（2016）

图24

本期封面是编织分子织物的示意图。研究人员利用由有机分子构成的“线”在共价键作用下可“编织”形成三维有机共价网络，并且该种网络材料具有独特的动力学以及机械性能。

Science 357,475（2017）

图25

该图形象地描绘了合成大分子梯状脚手架的局部结构。结构的机械化学变形导致梯状材料转变为半导体聚乙炔纳米线，也使得材料的性能发生了快速转变。

——本文转载自材料人