1. 混雜金屬有機硫族化物納米線
　　（Hybrid metal–organic chalcogenide nanowireswith electrically conductive inorganic core through diamondoid-directedassembly） 　　通過結構導向劑控制無機結構和維度是新材料合成中一種通用的方法。這一方法已廣泛應用于金屬有機框架化合物和配位聚合物。然而，固態無機核的缺乏需要通過單原子鏈和/或者有機基團來實現電子傳輸，限制了這些材料的電子性質。Yan等人報道了一種強相互作用的鉆石結構導向劑誘導的混雜金屬有機硫族化物納米線。這種納米先具有三原子界面固態無機核，是一種最小的納米線。在鉆石形導向劑之間的強范德華引力克服了位阻排斥力，在活潑的生長鋒面導致了一種順式配置，從而不斷為納米線生長提供所需的前驅體。這些納米線具有帶狀電子結構、低有效載流子質量和三個數量級的導電率調控。與傳統的表明活性劑、嵌段共聚物或金屬有機框架連接劑相比，這一發現突出了之前未被探索的結構導向劑領域。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT4823）

　　2. 仿生自成形陶瓷
　　（Bio-inspiredself-shaping ceramics） 　　在很多實際應用中，人們都希望能夠有利用成本低廉且高效的方法來將陶瓷塑形成錯綜復雜的幾何結構，但就目前而言，這仍然是一項很大的挑戰。Fabio L. Bargardi 等人受到植物種子散播個體微分潤脹時自褶皺的啟發，演示了在陶瓷中可以通過對材料的微結構進行編程來實現熱處理過程中的局部各向異性收縮，從而實現陶瓷的自成形。這種微結構設計是通過在液體陶瓷懸濁液中對功能性陶瓷薄層進行磁力調整實現的，隨后通過既定的酶催化反應來固化。他們通過制造表現出仿生雙層結構的氧化鋁坯塊，在燒結步驟過程中實現了對形狀變化的控制；通過對彎曲、扭曲這兩種基本運動的組合編程可以獲得無數復雜的形狀。這種自下而上成形方法的簡單性和普遍性使其將有利于制造低耗陶瓷的、耐溫互鎖結構或常規自上而下制造方法無法獲得的特殊幾何形狀，對于實際應用來都很有吸引力。（Nature Communications DOI:10.1038/ncomms13912）

　　3. 三維全電介質光子拓撲絕緣體
　　（Three-dimensional all-dielectric photonic topological insulator） 　　二維拓撲光子系統的發現已經改變了我們對電磁波的傳播和散射的觀點，并且激發研究人員對三維類似狀態的探索。Alexey Slobozhanyuk 等人從理論上證明了，在全電介質平臺中設計對稱保護的三維拓撲狀態，并通過結構設計確保電場和磁場之間的電磁對偶性是可行的。磁電耦合起到形成規范場的作用，確定了具有完全三維光子帶隙的“絕緣”狀態的拓撲轉變。他們還揭示了具有錐形狄拉克色散和自旋鎖定的表面狀態的出現，并通過第一性原理研究證實了表面狀態沿著二維疇壁的傳播。他們提出的系統作為一個桌面平臺，能夠模擬大型狄拉克費米子的相對論動力學，并且表面狀態可以被解釋為受到具有相反質量粒子的界面分離域約束的 Jackiw-Rebbi 狀態。（Nature Photonics DOI: 10.1038/NPHOTON.2016.253）

　　4. 基于本征半導體的近紅外至可見光的高選擇性熱輻射源
　　（Near-infrared–to–visible highly selective thermalemitters based on an intrinsic semiconductor） 　　對輻射源的熱輻射光譜的控制將能夠提高包括照明、能量收集和傳感在內的廣泛領域中的能量利用效率。但在近紅外至可見光范圍內實現高選擇性熱輻射源是具有挑戰性的，尤其是要明顯抑制其中較長波長處不需要的熱發射光譜分量，而保留在近紅外至可見光范圍的強輻射。為了實現這一點，Takashi Asano 等人提出了基于納米結構本征半導體中帶間躍遷的發射器。電子熱波動首先被限制在光譜的高頻側（高于半導體帶隙），然后被結構的光子諧振增強。理論計算表明，半徑 105nm 的優化本征 Si棒陣列輻射源可以在 1400K 將 59％ 的輸入功率轉換成波長低于 1100nm 的輻射。理論上還指出，Si棒半徑為 190nm 的發射器可以在1400K 將 84％ 的輸入功率轉換成波長低于 1800nm的輻射。而Asano 等人還實際制造了 Si 棒陣列輻射源，其在 790nm 波長處顯示出 0.77 的高峰值輻射系數，并且在 1273K 下在1100-7000nm 處具有從低于 0.02 到 0.05 的非常低的背景輻射系數。能夠承受高溫的納米結構本征半導體有望用于近紅外至可見光范圍內工作的高效熱輻射源的開發。（Science Advances DOI:10.1126/sciadv.1600499）

　　5. 用于連續流中氨基酸合成的二氧化碳的光致活化
　　（Photoredox activation of carbon dioxidefor amino acid synthesis in continuous flow） 　　盡管二氧化碳（CO2）極其豐富，但其低反應性限制了其在化學合成中的使用。特別是碳-碳鍵形成的方法通常依賴于CO2活化的雙電子機制，并且需要高度活化的反應伴侶。或者，通過光致氧化催化進入的自由基路徑也可以在較溫和的條件下提供新的反應性。對此，Hyowon Seo 等人報導了通過單電子還原 CO2直接耦合CO2 和胺光氧化催化流動合成α-氨基酸。他們借助流動中可以利用氣體和光化學的優點，利用商用的有機光致催化劑實現了具有各種官能團和雜環的胺的選擇性α-羧化。初步機理研究表明反應通過單電子的途徑實現CO2 的活化和碳-碳鍵形成。（Nature Chemistry DOI: 10.1038/NCHEM.2690）

　　6. 對聲學晶體中聲波拓撲谷輸運的觀察
　　（Observation of topological valleytransport of sound in sonic crystals） 　　作為一種潛在的新型信息載體，谷贗自旋的概念，即標記動量空間中能量極值的量子態，引起了人們的廣泛注意。與預測后不久便實現的非拓撲大體積谷輸運相比，由于不可避免地原子尺度缺陷引起的谷間散射，在疇壁中的拓撲谷輸運是極具挑戰性的。
　　Jiuyang Lu 等人介紹了對聲學晶體中聲音的拓撲谷輸運的實驗觀察。聲學晶體的宏觀性質允許對疇壁進行靈活和精確的設計。除了通過聲場空間掃描實現了谷選擇性邊緣模式的直接可視化之外，他們還在急劇彎曲的界面中觀察了到反射抗擾性。與傳統聲波導不同的是，拓撲保護的聲波界面輸運可以作為設計具有非常規功能的設備的基礎。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT4677）

　　7. 使用氮化硼催化劑將丙烷選擇性氧化脫氫為丙烯
　　（Selective oxidative dehydrogenation ofpropane to propene using boron nitride catalysts） 　　丙烷通過放熱的氧化脫氫反應產生丙烯，這是在化學工業中具有改變行業游戲規則的潛在技術。然而，即使經歷了幾十年的研究之后，由于丙烯的過氧化在熱力學上更傾向于生成二氧化碳，選擇性生成丙烯的效率仍然太低而不具有商業吸引力。對此， Grant 等人報道了六方氮化硼（h-BN）和氮化硼納米管（BNNT）展示出迄今未被預料地、獨特地對于產生烯烴有很大選擇性的催化性能。例如，在 14％ 的丙烷轉化率下，他們得到了可以產生 79％ 丙烯和 12％ 乙烯（另一種所需的烯烴）的選擇性。Grant 等人基于催化實驗、光譜透視和從頭算起建模，認為其中氧封端扶手椅式BN邊緣為催化活性位點。（Science DOI:10.1126/science.aaf7885）

　　8.氧離子固態氧化還原反應穩定性的來源
　　（Originof stabilization and destabilization in solid-state redox reaction of oxideions for lithium-ion batteries） 　　鋰電池能量密度的進一步提升對于零排放汽車十分必要。然而，能量密度不可避免地受限于正極材料的理論極限。突破這種瓶頸的一種可能的方法就是使用陰離子（氧離子）氧化還原，而不是傳統的過渡金屬氧化還原。然而，這些氧離子的活性起源和穩定性機制還需進一步的研究。Naoaki Yabuuchi等人發現在鋰離子脫出過程中抑制類超氧物種的形成能夠通過Mn4+與氧離子形成不太強的共價鍵來達到穩定，而且不會降低材料的導電性。在這一發現的基礎上，他們報導了一種僅由3d過渡金屬元素構成的電極材料。而且，這一材料表現出300 mAh/g的可逆容量。（Nature Communications DOI: 10.1038/ncomms13814）