材料牛盘点：3月材料前沿Science成果精选

Science三月热点预览：京都工艺纤维大学发现塑料可以被细菌“吃”掉；吉林大学利用羟基自由基加快沸石分子筛材料的制备过程；多伦多大学研发新催化剂实现低成本水分解；普林斯顿大学发现绝缘又导电的Weyl半金属；康奈尔大学赋予机器人可表达感情的发光皮肤。

【材料牛重点关注】京都工艺纤维大学发现塑料可以被细菌“吃”掉

人类每年可以制造220,000,000吨的塑料产物。由于技术壁垒，大部分塑料入土或者填海。就拿美国来说，每年埋了33,000,000吨的塑料容器和包装，却只能回收利用其中的14%。

日本京都工艺纤维大学的研究人员首次发现一种细菌，学名“Ideonella sakaiensis 201-F6”，可以吃掉难以生物降解的PET材料，将之降解成短小的MHET，然后利用另一种酶将MHET打断为PTA和EG，从而实现完全降解。

该研究为塑料降解开辟了新的途径，通过基因改造等方式，有望解决白色污染！

材料牛注：
①京都工艺纤维大学与信州大学、东京农工大学一起称为三纤维大学；与东京农工大学、名古屋工业大学、电气通信大学合称“农纤名电”；是日本文部科学省选出的37所“超级国际化大学计划”的学校之一。
②MHET：单-2 -羟乙基对苯二甲酸；PTA：对苯二甲酸；EG：乙二醇；

文献链接：Feeding on plastic
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【更多关注】
1. 吉林大学利用羟基自由基加快沸石分子筛材料的制备过程

沸石zeolite一词源于希腊，就是沸腾的石头。它是一种多孔材料，精于过滤、催化、离子交换等多种领域。传统方法是溶胶-凝胶法，一般要耗上几天，而且机理不明。吉林大学的于吉红院士、冯国栋博士等人研究发现，通过紫外照射或Fenton反应向沸石分子筛水热合成体系额外引入羟基自由基，能够显著加快沸石分子筛的成核，从而加速其晶化过程。

这一发现是无机微孔晶体材料生成机理研究方面的重要突破，使人们对沸石分子筛的生成机理有了新认识，为在工业上具有重要需求的沸石分子筛材料的高效、节能和绿色合成开辟了新的路径。

文献链接：Accelerated crystallization of zeolites via hydroxyl free radicals

2. 多伦多大学研发新催化剂实现低成本水分解

你可能已经在高中课堂上听老师说，水通电可分解成氢气和氧气。但这不切实际，因为这个过程需要消耗太多的电能，损失的能量占很大比重。多伦多大学Ted Sargent教授领导的团队从大自然中获得灵感，设计出了高效的储存化学能的催化剂。该催化剂就像植物的光合作用一样，能将水催化分解成氢气和氧气，其中氧气被无害地释放到大气中，而氢气的能量则将储存在氢燃料电池中。

麻省理工学院环境系的教授Jeffrey C. Grossman 对此评价称，“这项工作开辟了新的途径，加快了能源转换和存储的过程。”

文献链接：Homogeneously dispersed, multimetal oxygen-evolving catalysts
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3. 普林斯顿大学发现绝缘又导电的Weyl半金属

普林斯顿大学教授Ali Yazdani带领的团队发现了一种名为Weyl的半金属，同时具有金属和绝缘体的特性。与大多数材料不同，Weyl中的电子会进入晶体的深处，并利用特殊的导电通道通行。Yazdani说，“电子在表面上达到某个特定的动量时，就进入晶体内部，然后从另一侧出来。”这个特殊的动量被称为Weyl点，是电子进入内部的条件。

2015年，普林斯顿大学的副教授B. Andrei Bernevig首次预言了Weyl半金属的存在，并说：“没人会料到在STM中看到电子这样运动，它的出现出乎意料。”该研究的下一步是在其他晶体中寻找类似的现象。

材料牛注：
①STM(scanning tunneling microscope)，扫描隧道显微镜，是一种利用量子理论中的隧道效应探测物质表面结构的仪器，可以让科学家观察和定位单个原子。

文献链接：Quasiparticle interference of the Fermi arcs and surface-bulk connectiv……
相关报道：“绝缘又导电”的Weyl半金属

4. 康奈尔大学赋予机器人可表达感情的发光皮肤

来自康奈尔大学的工程师开发出一种电致发光材料——超弹性发光电容器（HLEC），既可以发光，又可以伸展到原尺寸的六倍以上。该材料由透明的水凝胶电极和绝缘弹性夹层组成：弹性体在发生拉伸、卷曲等变形时，会改变亮度和电容；同时利用掺杂了不同过渡金属的硫化锌，以呈现出不同的颜色。

这种材料可随软体机器人的身体延展，并能使机器人改变颜色。康奈尔大学的助理教授Rob Shepherd说：“为什么这很重要！当机器人融入我们的生活时，如果赋予他们情感表达能力，将更有助于双方的交流。”

他们还将三个六层的HLEC面板组装成一个软体机器人，利用气室交替充放气实现爬行。

文献链接：Highly stretchable electroluminescent skin for optical signaling and tactile sensing
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