1.石墨烯在電化學(xué)儲能方面的應(yīng)用
（The role of graphene forelectrochemical energy storage）
自從2004年被首次剝離以來，石墨烯已經(jīng)成為材料科學(xué)研究領(lǐng)域最熱門的課題之一，它優(yōu)良的特性導(dǎo)致了大量科學(xué)論文的發(fā)表。在眾多領(lǐng)域中，這股“石墨烯熱”正在顯著影響電化學(xué)儲能設(shè)備這一領(lǐng)域。盡管有廣泛的熱情，但還無法確定石墨烯是否會給這一領(lǐng)域帶來實質(zhì)性的進(jìn)展。Rinaldo Raccichini 等人討論了石墨烯的一些最新應(yīng)用，從鋰離子電池、電化學(xué)電容器到一些最新技術(shù)，如金屬-空氣電池和鎂離子電池。通過對當(dāng)前技術(shù)的嚴(yán)謹(jǐn)分析，文章旨在發(fā)現(xiàn)石墨烯材料的優(yōu)點和問題所在，此外還總結(jié)了目前在儲能方面所取得的最好結(jié)果。（Nature Materials DOI: 10. 1038 /NMAT4170）
2.高效率及高光生電壓的單節(jié)聚合物太陽能電池
（Single-junction polymersolar cells with high efficiency and photovoltage）
聚合物太陽能電池是一類有前景的下一代太陽能電池技術(shù)，因為它可以在常溫下用溶液加工的手段制備柔性、質(zhì)輕、大面積器件。據(jù)報道疊層器件的效率已經(jīng)超過10%。最近，Zhicai He等人通過降低電子受體材料導(dǎo)帶下的尾態(tài)密度，在單層器件中達(dá)到了相近的效率。帶尾的調(diào)控使通過改變活性層組分及共混膜的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的，這兩者被認(rèn)為是影響電池運行的重要因素。通過這些調(diào)控，電池的效率達(dá)到9.94%，同時提升了光生電壓。 (Nature Photonics DOI:10.1038 /NPHOTON. 2015.6)
3.堿金屬與水反應(yīng)的初級階段發(fā)生庫倫爆炸
（Coulomb explosion during the early stages of the reaction of alkalimetals with water）
堿金屬可以與水發(fā)生爆炸性的反應(yīng)，這是教科書上的知識，書上對這種反應(yīng)解釋為反應(yīng)放熱、形成蒸汽并點燃產(chǎn)生的氫氣。Philip E. Mason 等證明這個爆炸性反應(yīng)的初始階段是一種完全不同的機(jī)理。對鈉/鉀合金掉入水中形成的液滴進(jìn)行高速拍攝，圖片顯示合金在掉入水中的瞬間（毫秒級）在液滴表面形成很多金屬棒。分子動力學(xué)模擬實驗證明，在浸入水的同時，金屬表面會釋放出大量的電子。這個體系很快到達(dá)瑞利不穩(wěn)度極限，導(dǎo)致堿金屬的“庫倫爆炸”。因此，與水接觸的界面形成新的金屬表面，這也解釋了為何反應(yīng)不會被其生成的產(chǎn)物自淬滅而可以產(chǎn)生爆炸行為。（Nature Chemistry DOI: 10. 1038/ NCHEM. 2161
4.通過一種自動化流程合成一系列不同類型的有機(jī)小分子
（Synthesis of many differenttypes of organic small molecules using one automated process）
碳基小分子材料（包括生化材料和藥物材料）顯示出非凡的結(jié)構(gòu)多樣性。但我們是否可以設(shè)計出一套通用模塊組件，通過它們機(jī)器可以以流水線的形式將各個組分組裝到一起？Li等人最近展示了一些這方面的進(jìn)展。它們將前驅(qū)體以線形方式串聯(lián)起來，成功的合成出了復(fù)雜的多環(huán)分子。此外，他們還針對這套裝置開發(fā)了提純的方法，這種方法有利于產(chǎn)物和原料的自動化分離。（Science DOI: 10.1126/ science.aaa5414）
5.有機(jī)金屬鎳（IV）配合物的設(shè)計、合成及在碳-雜原子偶聯(lián)反應(yīng)上的應(yīng)用
（Design, synthesis, and carbon-heteroatomcoupling reactions of organometallic nickel(IV) complexes）
金屬原子可以比較容易的改變其氧化態(tài)（即易得失電子）。這也是為什么金屬化合物可以加快很多化學(xué)反應(yīng)的主要原因。Camasso和Sanford通過仔細(xì)調(diào)控金屬中心的配位環(huán)境，報道了一種制備+4價金屬鎳配合物的簡單方法。這些配合物可以有效催化碳原子與氧、氮、硫原子發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)，此外在催化其他碳-雜原子偶聯(lián)反應(yīng)上也顯示了非凡的潛力。這一發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了鎳只能在低氧化態(tài)下作為催化劑的空白。（Science DOI: 10. 1126 /science.Aaa 4526）
6.基于熱激發(fā)延遲熒光的高效藍(lán)光器件
（Highly efficient blueelectroluminescence based on thermally activated delayed fluorescence）
為實現(xiàn)用于未來顯示和照明的廉價OLED，需要開發(fā)出高效穩(wěn)定的藍(lán)光有機(jī)材料。 Shuzo Hirata 等人發(fā)現(xiàn)了設(shè)計具有熱激發(fā)延遲熒光特性的高效藍(lán)光有機(jī)分子的規(guī)律。他們發(fā)現(xiàn)，在這些電荷轉(zhuǎn)移化合物中，HOMO軌道和LUMO軌道的高度離域能顯著提高輻射衰減的速率。基于這種規(guī)律設(shè)計出的材料呈現(xiàn)出極高的熒光衰減速率和三線態(tài)到單線態(tài)的上轉(zhuǎn)換能力，這使得材料的光致發(fā)光效率和內(nèi)量子效率都接近100%。（Nature Materials DOI: 10. 1038/NMAT 4154）
7.分子長度決定氧化低聚噻吩單分子結(jié)內(nèi)的載流子特性
（Molecular length dictates the nature of charge carriers in single- moleculejunctions of oxidized oligothiophenes）
8.通過化學(xué)梯度促進(jìn)成型的微結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計
（Dynamic designing ofmicrostructures by chemical gradient- mediated growth）
形狀是決定微觀結(jié)構(gòu)性質(zhì)的重要參數(shù)之一。盡管最近微加工技術(shù)有一些進(jìn)步，但是制造三維微產(chǎn)品的技術(shù)仍需進(jìn)一步完善。自然界在自下向上的自組裝中，采用反應(yīng)-擴(kuò)散的過程來制造高度復(fù)雜的功能性形狀和圖案。 Tae Soup Shim 等報道了一種加工聚合物微結(jié)構(gòu)的方法。他們在自上而下光刻的過程中采用動態(tài)反應(yīng)-擴(kuò)散過程，這種方法達(dá)到了對形狀和組分史無前例的控制程度。自由基聚合中氧氣會抑制反應(yīng)進(jìn)行，因此氧氣的擴(kuò)散會顯著改變增長速率的空間分布。因此，微結(jié)構(gòu)的增長路徑可以通過調(diào)整氧氣的濃度梯度來控制。此外，化合物梯度的逐步控制使得制備高度復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)成為可能。這種技術(shù)操作簡單、控制精確的特性為微加工和研究材料的形狀和功能間的關(guān)系提供了更多的機(jī)會。（Nature Communications DOI: 10. 1038/ ncomms 7584）
