1. 電催化中理論和實驗相結(jié)合
　　（Combiningtheory and experiment in electrocatalysis: insights into materials design） 　　電催化在清潔能源的轉(zhuǎn)換中發(fā)揮著核心作用，為未來技術(shù)實現(xiàn)了許多可持續(xù)生產(chǎn)工序。該綜述討論了多相電催化劑以及相關(guān)材料的設(shè)計策略，包括用于水、氫氣和氧氣的幾種不同電化學(xué)轉(zhuǎn)化的材料，并使用理論手段對催化劑性能進行科學(xué)解釋。She 等人通過研究不同電化學(xué)反應(yīng)催化的共同原理，描述出了一個系統(tǒng)的框架，闡明了催化反應(yīng)的研究趨勢，并以此作為新催化劑開發(fā)的指導(dǎo)，同時突出強調(diào)了將需要解決的關(guān)鍵問題。最后，他們將此框架擴展到新興的清潔能源反應(yīng)中去，如過氧化氫生產(chǎn)、二氧化碳還原和氮還原等。其中，他們認為改良催化劑的開發(fā)可以使燃料和化學(xué)品實現(xiàn)可持續(xù)生產(chǎn)。（Science DOI: 10.1126/science.aad4998）

　　2. 硅化鎂納米顆粒用作癌癥饑餓療法的脫氧劑
　　（Magnesiumsilicide nanoparticles as a deoxygenation agent for cancer starvation therapy） 　　快速吸收分子氧的材料（稱為除氧劑或脫氧劑（DOA））具有許多工業(yè)應(yīng)用，例如：食品保藏、金屬防腐蝕和煤脫氧。鑒于氧對癌癥生長至關(guān)重要，所以通過消耗腫瘤內(nèi)氧氣的饑餓療法是治療癌癥的潛在有效策略。Zhang 等人展示了注射聚合物改性硅化鎂（Mg2Si）納米粒子，可以充當(dāng) DOA 清除腫瘤中的氧氣并形成副產(chǎn)物阻止腫瘤毛細血管再氧化。納米顆粒的制備是利用自蔓延高溫合成方法實現(xiàn)的。在酸性腫瘤微環(huán)境中，Mg2Si 釋放出的硅烷可以有效地與溶解組織和血紅蛋白結(jié)合的氧三者反應(yīng)形成二氧化硅（SiO2）聚集體。這種原位構(gòu)造的 SiO2 會阻斷腫瘤毛細血管并防止腫瘤接受新供應(yīng)的氧和營養(yǎng)物。（Nature Nanotechnology DOI: 10.1038/NNANO.2016.280）

　　3.高效穩(wěn)定水解光電極的漸變催化保護膜
　?。ˋ graded catalytic–protectivelayer for an efficient and stable water-splitting photocathode） 　　光電化學(xué)水解器件想要取得商業(yè)成功，關(guān)鍵是太陽能到氫的轉(zhuǎn)化效率要實現(xiàn)高于15％。雖然串聯(lián)電池可以達到這樣的效率，但是想要增加催化活性和長期穩(wěn)定性卻仍是個很大的挑戰(zhàn)。Gu等人對沉積在 GaInP2 上的非晶二氧化鈦（TiOx）和硫化鉬（MoSx）雙層進行退火處理，從而得到對析氫反應(yīng)具有高催化活性（與模擬太陽光照下相對可逆氫電極0V時電流密度為11 mA·cm−2）和穩(wěn)定性（在超過 20 小時的試驗后仍保留有初始光電流密度的 80％）的光電陰極。顯微鏡和光譜結(jié)果顯示退火形成了漸變的 MoSx/MoOx/TiO2 層，其很大程度上保留了非晶態(tài) MoSx 的高催化活性，但同時又具有類似于晶態(tài) MoS2 的穩(wěn)定性。這一研究結(jié)果證明了利用雜化和非均勻表面層，有可能作為太陽能生產(chǎn)氫氣的高效催化和保護界面。（Nature Energy DOI: 10.1038/nenergy.2016.192）

　　4. 激活金屬氧化物中晶格氧的氧化還原反應(yīng)
　　（Activatinglattice oxygen redox reactions in metal oxides to catalyse oxygen evolution） 　　理解材料催化析氧反應(yīng)（OER）的機理，是發(fā)展高效儲能技術(shù)的關(guān)鍵。對金屬氧化物 OER 機理的傳統(tǒng)理解涉及四個協(xié)同質(zhì)子-電子的轉(zhuǎn)移步驟。Grimaud 等人通過使用原位 18O 同位素標(biāo)記質(zhì)譜，提供了直接的實驗證據(jù)，證明 OER 過程中一些高活性氧化物上產(chǎn)生的氧氣可以來自晶格氧。能夠進行晶格氧氧化的氧化物還在可逆氫電極尺度上表現(xiàn)出 pH-依賴的OER活性，表明 OER 機制中有非協(xié)同的質(zhì)子-電子轉(zhuǎn)移。Grimaud 等人還根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和密度泛函理論計算，討論了從根本上不同于常規(guī)方案的機制。他們認為在OER過程中增加金屬-氧共價鍵對于觸發(fā)晶格氧氧化以及促進非協(xié)同的質(zhì)子-電子轉(zhuǎn)移非常重要。（Nature Chemistry DOI: 10.1038/NCHEM.2695）

　　5. 電子衍射揭示單晶中氫的位置
　?。℉ydrogenpositions in single nanocrystals revealed by electron diffraction） 　　氫原子的定位是晶體結(jié)構(gòu)分析中的重要部分，但是由于氫原子散射能力很小，所以對其定位很困難。Palatinus 等人使用最近開發(fā)的旋進電子衍射斷層掃描數(shù)據(jù)動態(tài)細化的方法，實現(xiàn)了對納米晶體材料中氫原子的直接定位，并使用這種方法對有機（對乙酰氨基酚）和無機（磷酸鈷鋁結(jié)構(gòu)）材料中的氫原子進行了定位。結(jié)果表明，該技術(shù)可以可靠地揭示精細的結(jié)構(gòu)細節(jié)，包括以微米到納米尺寸定位氫原子在單晶中的位置。（Science DOI: 10.1126/science.aak9652）

　　6. 太陽能水裂解的非均勻界面建模
　?。∕odelling heterogeneous interfaces for solar water splitting） 　　利用水和陽光產(chǎn)生氫氣，為生產(chǎn)可擴展和可持續(xù)的無碳能源提供了一種很有前景的方法。太陽能燃料技術(shù)的關(guān)鍵是設(shè)計有效、持久和低成本的光電化學(xué)電池，負責(zé)吸收陽光并驅(qū)動水解反應(yīng)。為此，理解和控制光電化學(xué)電池中存在的光吸收劑、電解質(zhì)和催化劑之間的非均勻界面非常必要。Pham 等人綜述了基于第一性原理方法研究非均勻界面的物理化學(xué)性質(zhì)的最新進展和面臨的挑戰(zhàn)，并突出強調(diào)了這些計算在解釋越來越復(fù)雜的實驗中所起到的關(guān)鍵作用。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT4803）

　　7. 硅中單電子與微波光子的強耦合
　?。⊿trongcoupling of a single electron in silicon to a microwave photon） 　　因為硅具有高質(zhì)量的天然氧化物和成熟的摻雜技術(shù)，使其對于計算產(chǎn)業(yè)至關(guān)重要。最近Si 的同位素純化和產(chǎn)生的秒長量子相干時間，使它處在創(chuàng)建固態(tài)量子處理器研究的最前沿。真空Rabi分裂的觀察結(jié)果表明在硅雙量子點中存在單個電子與微波腔的光子場的強耦合。量子點電子與腔光子的強耦合將允許長程量子比特耦合以及半導(dǎo)體量子點中電子的長程糾纏。（Science DOI: 10.1126/science.aal2469）

　　8. 單軸應(yīng)力下 Sr2RuO4 的 Tc 中的強峰
　?。⊿trong peak inTc of Sr2RuO4 under uniaxial pressure） 　　Sr2RuO4 作為一種非常規(guī)超導(dǎo)體，具有高純度以及其超導(dǎo)有序參數(shù)具有奇宇稱的可能性，從而吸引了廣泛的研究。Steppke 等人研究了Sr2RuO4 超導(dǎo)性對各向異性應(yīng)變的依賴性。沿著晶格的 a<100> 方向（a軸）施加高達約 1 千兆帕的單軸壓力導(dǎo)致轉(zhuǎn)變溫度（Tc）從無應(yīng)變材料的1.5 開爾文開始增加到壓縮時的 3.4 開爾文（壓縮≈0.6％），隨后陡然下降。理論計算給出的證據(jù)是，當(dāng)費米能級穿過 Van Hove 奇點時，觀察到的最大 Tc 發(fā)生在Lifshitz 躍遷處或附近，并且開啟了高應(yīng)變的Tc = 3.4K的Sr2RuO4具有偶宇稱而不是奇宇稱有序參數(shù)的可能性。（Science DOI: 10.1126/science.aaf9398）