开门红！中国学者占领四分之一江山

农历春节结束，科研工（ban）作（zhuan）者（gong）们又开始了新一年的工作。在2021年刚开始的这2个月，材料科学家们已经在Nature&Science上发表了33篇文章，其中17篇Nature和16篇Science。在这33篇文章中，通讯作者有中国大陆学者的文章占有9篇，足以见得中国材料研究的领先。这篇文章为大家盘点了1-2月NS上中国大陆学者作为通讯作者的9篇文章，我们一起来膜拜吧！

1.福州大学杨黄浩、陈秋水&新加坡国立大学刘小钢Nature：高分辨率X射线发光扩展成像

当前涉及面板检测器的X射线成像技术难以对三维物体成像，因为在高弯曲表面上制造大面积，柔性，基于硅的光电检测器仍然是一个挑战。福州大学杨黄浩、陈秋水&新加坡国立大学刘小钢演示了使用一系列可溶液处理，掺杂镧系元素的纳米闪烁体进行的超长寿命X射线捕获，可实现高分辨率三维成像。通过缺陷形成和电子结构的量子力学模拟得到证实，实验表征表明，由于辐射触发的阴离子迁移到宿主晶格中而导致的滞留电子的缓慢跳变可以诱导超过30天的持续放射发光。文章进一步展示了X射线发光扩展成像，其分辨率大于每毫米20条线对，光学存储时间超过15天。这些发现提供了对通过持久的电子俘获和潜在的范例激发X射线能量转换的机制的洞察力，从而激发了未来以可穿戴X射线探测器为中心的放射线和乳腺X线照相术，成像指导治疗，高能物理和深度学习领域的研究的动力。

文献链接：

High-resolution X-ray luminescence extension imaging.

(Nature, 2021, DOI:10.1038/s41586-021-03251-6)

2.谢菲尔德大学&NIST&北京科技大学Nature：轻松制造散装超细晶粒钢的途径，以实现高强度和延展性

亚微米级晶粒的钢通常具有很高的韧性和强度，这使其在轻量化技术和节能策略方面很有前途。到目前为止，超细晶粒（UFG）合金的工业制造通常依赖于扩散相变的控制，但仅限于奥氏体到铁素体转变的钢。而且，这些UFG钢有限的加工硬化和均匀的伸长率阻碍了它们的广泛应用。谢菲尔德大学&NIST&北京科技大学报告了通过少量的铜合金化和通过晶内纳米沉淀（在30秒内）对相干无序富铜进行重结晶过程的操作，在典型的Fe-22Mn-0.6C孪生诱导塑性钢中UFG结构的大量生产。快速而丰富的纳米沉淀不仅阻止了新鲜再结晶的亚微米晶粒的生长，而且通过齐纳钉扎机制提高了所得UFG结构的热稳定性。此外，由于其充分的连贯性和无序的性质，这些沉淀物在载荷作用下表现出与位错的弱相互作用。这种方法可以制备晶粒尺寸为800±400纳米的完全重结晶的UFG结构，而不会引入有害的晶格缺陷，例如脆性颗粒和偏析的边界。与不添加铜的钢相比，UFG结构的屈服强度增加了一倍，达到约710兆帕，均匀的延展性为45％，抗拉强度约为2000兆帕。这种晶粒细化的概念应该可以扩展到其他合金系统，并且制造过程可以很容易地应用于现有的工业生产线。

文献链接：

Facile route to bulk ultrafine-grain steels for high strength and ductility.

(Nature, 2021, DOI:10.1038/s41586-021-03246-3)

3.北京大学&大连理工&中科院Nature：通过将Pt聚集在α-MoC上的稳定的低温制氢催化剂

水煤气变换（WGS）反应是工业上重要的纯氢气（H₂）来源，但消耗了一氧化碳和水。该反应对于燃料电池应用是有意义的，但是需要WGS催化剂，该催化剂在低温下是耐用的并且具有高活性。在这里，北京大学&大连理工&中科院证明了结构（Pt₁-Pt_n）/α-MoC，其中孤立的铂原子（Pt₁）和亚纳米铂簇（Pt_n）稳定在α-碳化钼（α-MoC）上，甚至在313开尔文下催化WGS反应，其氢生成途径涉及直接一氧化碳的离解。作者发现将Pt₁和Pt_n物种聚集在α-MoC表面上，这可以防止载体氧化，从而导致催化剂失活，并为系统提供高稳定性和高金属含量-每摩尔铂的归一化为4300000摩尔氢。此处展示的策略对于设计用于高效活化重要分子（例如水和一氧化碳）以有效活化能量的高活性和稳定催化剂的设计至关重要。

文献链接：

A stable low-temperature H₂-production catalyst by crowding Pt on α-MoC.

(Nature, 2021, DOI:10.1038/s41586-020-03130-6)

4.明斯特大学&复旦大学&马里兰大学Science：基于过氧化锌化学性质的可充电锌空气电池

可充电碱性锌-空气电池具有较高的能量密度和安全性，但其四电子（e^-）/氧（O₂）化学反应缓慢，需要水的参与，并且由于苛性电解质和大气中的碳引起的寄生反应而产生电化学不可逆性。明斯特大学&复旦大学&马里兰大学报道了一种在非碱性水电解质中通过2e^-/O₂过程进行的锌-O₂/ZnO₂化学反应，该反应可在锌-空气电池中实现高度可逆的氧化还原反应。 疏水性三氟甲磺酸根阴离子在空气阴极上形成的贫水且富含锌离子（Zn²⁺）的内部亥姆霍兹层使这种ZnO₂化学成为可能。这样构造的非碱性锌-空气电池不仅可以耐受环境空气中的稳定运行，而且还比碱性电池具有更好的可逆性。

文献链接：

A rechargeable zinc-air battery based on zinc peroxide chemistry.

(Science, 2021, DOI：10.1126/science.abb9554)

5.香港城市大学&哈尔滨工业大学&麻省理工学院Science：在微加工金刚石中实现大的均匀拉伸弹性

金刚石不仅是自然界中最坚硬的材料，而且还是具有超宽带隙，出色的载流子迁移率和导热性的极限电子材料。香港城市大学&哈尔滨工业大学&麻省理工学院在室温下沿[100]，[101]和[111]方向对长度约1微米，宽度约100纳米的单晶金刚石桥结构进行了微加工，并在单轴拉伸载荷下实现了样品范围内的均匀弹性应变。文章还展示了金刚石微桥阵列的深弹性应变。超大的、高度可控的弹性应变可以从根本上改变金刚石的体带结构，包括可计算出的约2电子伏特的带隙降低。文章的演示突出了深弹性应变工程在光子学，电子学和量子信息技术中的巨大应用潜力。

文献链接：

Achieving large uniform tensile elasticity in microfabricated diamond.

(Science, 2021, DOI:10.1126/science.abc4174)

6.中科院Science：铱催化的Z保持性不对称烯丙基取代反应

Z-烯烃因其相对的热力学不稳定性而具有挑战性。众所周知，过渡金属催化的不对称烯丙基取代反应是在支链或E-线性烯烃附近安装立构中心。但是，用于合成光学活性Z-烯烃产物的类似反应很少。中科院报道了铱催化的不对称烯丙基取代反应，该反应保留了Z-烯烃的几何形状，同时建立了相邻的四元立体中心。已经观察到瞬时的抗-对-烯丙基-铱中间体的形成和它们在被热力学上更稳定的对-对-烯丙基-铱对应物异构化之前被外部亲核试剂捕获。 这些结果为制备手性Z-烯烃化合物提供了一种有希望的方法。

文献链接：

Iridium-catalyzed Z-retentive asymmetric allylic substitution reactions.

(Science, 2021, DOI:10.1126/science.abd6095)

7.得克萨斯大学达拉斯分校&哈尔滨工业大学&江苏大学Science：碳纳米管纱线制备的人工肌肉

成功地制造出更快、更强大、提供更大行程的人造肌肉将扩大其应用范围。电化学碳纳米管纱线肌肉由于其相对较高的能量转换效率而特别受关注。但是，它们是双极性的，这意味着它们不会在可用电势范围内单调扩展或收缩。 这限制了肌肉中风和工作能力。得克萨斯大学达拉斯分校&哈尔滨工业大学&江苏大学描述了单极冲程碳纳米管纱线肌肉，其中极端电位之间的肌肉冲程变化是累加的，并且随着电位扫描速率的增加，肌肉冲程显着增加。 有效离子尺寸的显着增加抵消了扫描速率增加时正常的卒中降低。对于单极肌肉，可以获得增强的肌肉冲程，可收缩的每周期工作量，可收缩的功率密度和能量转换效率。

文献链接：

Unipolar stroke, electroosmotic pump carbon nanotube yarn muscles.

(Science, 2021, DOI:10.1126/science.abc4538)

8.浙江大学&丹麦技术大学Science：CO氧化过程中原子精度的原位活性Au-TiO₂界面原位处理

金属催化剂和载体之间的界面在非均相催化中起关键作用。通常认为外延界面是刚性的，并且在催化反应期间以原子精度调节其固有的微观结构是具有挑战性的。使用像差校正的环境透射电子显微镜，浙江大学&丹麦技术大学研究了金（Au）和二氧化钛（TiO₂）载体之间的界面。直接原子级观察表明，在一氧化碳（CO）氧化过程中，Au-TiO₂界面的原子结构与TiO₂表面上的金纳米粒子的外延旋转有出乎意料的相关性。利用可逆和可控制的旋转，作者通过改变气体和温度实现了活性Au-TiO₂界面的原位处理。该结果表明在操作条件下催化界面的实时设计是可能的。

文献链接：

In situ manipulation of the active Au-TiO₂ interface with atomic precision during CO oxidation.

(Science, 2021, DOI:10.1126/science.abe3558)

9.南方科技大学Science：具有高热电性能的高熵稳定硫族化物

热电技术通过废热发电，但是热电材料的性能是更广泛使用的一个瓶颈。通过引入不同的原子种类来操纵材料的构型熵可以调整相组成并扩展性能优化空间。南方科技大学将通过熵驱动的结构稳定作用形成的n型基于PbSe的高熵材料的900开尔文的品质因数（zT）值提高到1.8。在这种高熵系统中，晶格畸变会引起异常的剪切应变，从而产生强烈的声子散射，从而大大降低了晶格的热导率。对于基于这种n型高熵材料制造的分段模块，在温差DT = 507开尔文的情况下，热电转换效率为12.3％。文章提供了一种通过熵工程来改善高熵热电材料的热电性能的范例。

文献链接：

High-entropy-stabilized chalcogenides with high thermoelectric performance.

(Science, 2021, DOI:10.1126/science.abe1292)

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