1.石墨烯在電化學儲能方面的應用
（The role of graphene forelectrochemical energy storage）
自從2004年被首次剝離以來，石墨烯已經(jīng)成為材料科學研究領域最熱門的課題之一，它優(yōu)良的特性導致了大量科學論文的發(fā)表。在眾多領域中，這股“石墨烯熱”正在顯著影響電化學儲能設備這一領域。盡管有廣泛的熱情，但還無法確定石墨烯是否會給這一領域帶來實質性的進展。Rinaldo Raccichini 等人討論了石墨烯的一些最新應用，從鋰離子電池、電化學電容器到一些最新技術，如金屬-空氣電池和鎂離子電池。通過對當前技術的嚴謹分析，文章旨在發(fā)現(xiàn)石墨烯材料的優(yōu)點和問題所在，此外還總結了目前在儲能方面所取得的最好結果。（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，因為它可以在常溫下用溶液加工的手段制備柔性、質輕、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帶下的尾態(tài)密度，在單層器件中達到了相近的效率。帶尾的調控使通過改變活性層組分及共混膜的結構實現(xiàn)的，這兩者被認為是影響電池運行的重要因素。通過這些調控，電池的效率達到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，這是教科書上的知識，書上對這種反應解釋為反應放熱、形成蒸汽并點燃產生的氫氣。Philip E. Mason 等證明這個爆炸性反應的初始階段是一種完全不同的機理。對鈉/鉀合金掉入水中形成的液滴進行高速拍攝，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。這個體系很快到達瑞利不穩(wěn)度極限，導致堿金屬的“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不會被其生成的產物自淬滅而可以產生爆炸行為。（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）顯示出非凡的結構多樣性。但我們是否可以設計出一套通用模塊組件，通過它們機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展。它們將前驅體以線形方式串聯(lián)起來，成功的合成出了復雜的多環(huán)分子。此外，他們還針對這套裝置開發(fā)了提純的方法，這種方法有利于產物和原料的自動化分離。（Science DOI: 10.1126/ science.aaa5414）
5.有機金屬鎳（IV）配合物的設計、合成及在碳-雜原子偶聯(lián)反應上的應用
（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反應的主要原因。Camasso和Sanford通過仔細調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，此外在催化其他碳-雜原子偶聯(lián)反應上也顯示了非凡的潛力。這一發(fā)現(xiàn)填補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)定的藍光有機材料。 Shuzo Hirata 等人發(fā)現(xiàn)了設計具有熱激發(fā)延遲熒光特性的高效藍光有機分子的規(guī)律。他們發(fā)現(xiàn)，在這些電荷轉移化合物中，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)的上轉換能力，這使得材料的光致發(fā)光效率和內量子效率都接近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內的載流子特性
（Molecular length dictates the nature of charge carriers in single- moleculejunctions of oxidized oligothiophenes）
8.通過化學梯度促進成型的微結構動態(tài)設計
（Dynamic designing ofmicrostructures by chemical gradient- mediated growth）
形狀是決定微觀結構性質的重要參數(shù)之一。盡管最近微加工技術有一些進步，但是制造三維微產品的技術仍需進一步完善。自然界在自下向上的自組裝中，采用反應-擴散的過程來制造高度復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構的方法。他們在自上而下光刻的過程中采用動態(tài)反應-擴散過程，這種方法達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進行，因此氧氣的擴散會顯著改變增長速率的空間分布。因此，微結構的增長路徑可以通過調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雜的微結構成為可能。這種技術操作簡單、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系提供了更多的機會。（Nature Communications DOI: 10. 1038/ ncomms 7584）
