1. Cu/ZnO 催化劑上的活性位點
　　（Active sitesfor CO2 hydrogenation to methanol on Cu/ZnO catalysts） 　　近年來，二氧化碳（CO2）氫化成甲醇的商業用銅/氧化鋅/氧化鋁（Cu/ZnO/Al2O3）催化劑中的活性位點，即 Zn-Cu 雙金屬位點或 ZnO-Cu 界面位點引起了激烈的爭論。Kattel 等人報導了典型催化劑ZnCu和ZnO/Cu 對甲醇合成的活性的直接比較。他們結合x 射線光電子能譜、密度泛函理論和動力學蒙特卡羅模擬，可以識別和表征每種催化劑的反應活性。實驗結果和理論結果都表明，ZnCu 在反應條件下經歷表面氧化，使得表面 Zn轉變成 ZnO，從而使 ZnCu 達到ZnO/Cu 中相同 Zn 覆蓋率的活性。Kattel 等人的研究結果突出了 Cu 和ZnO界面處的協同作用在促進甲酸中間體合成甲醇的重要性。（Science DOI: 10.1126/science.aal3573）

　　2.層狀二維鈣鈦礦邊緣態實現高效的內部激子解離
　　（Extremely efficient internal exciton dissociation through edgestates in layered 2D perovskites） 　　理解和控制目前半導體量子阱中的電荷和能量流可以實現高效率光電器件。二維Ruddlesden-Popper 鈣鈦礦是可溶液處理的量子阱，其帶隙可以通過改變鈣鈦礦層厚度來調節，從而有限制效電子空穴。經典的量子限制系統中光生電子和空穴受到庫侖相互作用或激子的強約束。Blancon 等人報導了厚度超過兩個鈣鈦礦晶體單位（>1.3 納米）的 Ruddlesden-Popper 鈣鈦礦薄膜的光物理機制，是由鈣鈦礦層邊緣的局部本征電子結構相關聯的較低能態主導。這些能態提供了將激子解離成壽命更長的自由載流子的直接途徑，從而顯著提高了光電器件的性能。（Science DOI: 10.1126/science.aal4211）

　　3.晶粒邊界穩定性控制極細納米晶金屬的硬化和軟化
　　（Grain boundary stability governs hardeningand softening in extremely fine nanograined metals） 　　常規金屬遵循經典霍爾-彼特關系，晶粒越小越堅硬。但是，這種關系在一些納米級尺寸合金的晶粒情況下卻是失效的，而且還會有軟化發生。Hu 等人研究發現極細納米金屬晶粒的塑性變形機理及其硬度可以通過調節晶界（GB）的穩定性進行調整。電沉積的鎳鉬（Ni-Mo）納米晶粒樣品經過 GB 調整處理，在晶粒尺寸低于10 納米時變軟。通過弛豫和分離Mo 實現的 GB 穩定，納米晶粒樣品實現了超高硬度，具有由延伸部分位錯產生所主導的塑性變形機制。晶粒邊界穩定性為生產具有超常特性的新型納米晶粒金屬提供了除晶粒尺寸之外的另一種選擇。（Science DOI: 10.1126/science.aal5166）

　　4.低溫產氫催化劑Pt/α-MoC
　　（Low-temperaturehydrogen production from water and methanol using Pt/α-MoC catalysts） 　　聚合物電解質膜燃料電池（PEMFCs）以氫氣為燃料，是十分有吸引力的電力供應系統。但是在使用之前，所需的氫氣原位地從穩定的液體中產生，能夠確保存儲和運輸的安全性。在這方面，甲醇的使用尤其引人注目，因為它廉價且能夠與水重組從而釋放高質量密度的氫氣（18.8 wt.%）。但是傳統的甲醇蒸氣重組方式需要在高溫下（200-350攝氏度）進行。因此，汽車用和便攜PEMFC的研究焦點一直是甲醇的液相重組（APRM）。這種方法需要更加節能、簡便和更加密集的器件設計來直接集成PEMFC電池堆。然而，目前仍然需要一種有效的PEMFC催化劑。Lin等人將Pt在原子級分散在α-MoC的上，從而可以通過APRM高效地產生氫氣，這一過程的平均轉化頻率達到每mol Pt每小時轉化18046 mol H2，遠遠超過以前報導的低溫APRM催化劑。他們將這一極好的產氫性能歸結于：α-MoC促進水分解的優異活性，和Pt與α-MoC共同活化并重組甲醇的協同效應。

　　5. 膠體量子點光激發膜的電子-空穴交流阻滯和無記憶復合
　　（Electron–holeexchange blockade and memory-less recombination in photoexcitedfilms of colloidal quantum dots） 　　理解光激發膠體量子點（QD）固體中的電荷傳輸和復合動力學，對其在光電子器件中的應用非常關鍵。Fidler 等人對電耦合、器件級 PbSe QD 膜瞬態光電流進行了研究。觀察發現，用100fs 短脈沖激發后檢測到的光電流振幅實際上與6K 以上時的溫度無關，這表明了前期光電導的隧道機制。后期時間信號表現出明顯的熱激活特征，其特征能量令人驚奇地穩固且與QD 表面處理的具體類型無關。Fidler 等人將這種現象歸因于內在精細結構狀態的參與，特別是電子-空穴交換相互作用，這產生了相鄰量子點之間的電子-空穴分離的能量勢壘。在遠高于最大活化能的室溫下，光導的弛豫主要由非成對復合控制，其涉及存在于內隙態中的移動帶邊緣載流子和其相反符號（預先存在的和光激發的）的低遷移率載流子。當光電流弛豫時間直接與瞬時載流子密度相關時，該過程引起無記憶動力學。（Nature Physics DOI: 10.1038/NPHYS4073）

　　6. 鐵電疇壁處的功能性電子反轉層
　　（Functionalelectronic inversion layers at ferroelectric domain walls） 　　因其獨特的電子性質，鐵電疇壁具有作為功能性二維材料的良好前景。特別引起人們興趣的是所謂的帶電壁，其中極性不匹配導致需要電荷補償的局部、發散的靜電勢，并因此導致了電子結構的變化。這些壁可以顯示出顯著增強的導電性并用作電路通道。然而，全疇壁器件的發展也需要具有可控輸出的壁來模擬諸如二極管和晶體管的電子納米元件。Mundy 等人展示了對鐵電疇壁電子傳輸的電場控制，以及在半導體ErMnO3 中的帶電壁處可逆地由電阻性轉變為導電性，將反轉層作為電荷傳輸通道的形成和最終激活相關聯。這些發現為鐵電體中的疇壁物理學提供了新的見解，并預示了設計全疇壁電路的基礎數字元器件的可能性。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT4878）

　　7.混合范德華異質結中的周期勢
　　（Periodic potentials in hybrid van derWaals heterostructures formed by supramolecular lattices on graphene） 　　2D 材料的興起，使得通過較弱的晶面范德華相互作用，形成保持在一起的異質結構成為可能。在這樣的范德瓦爾異質結構中，二維周期位勢的發生顯著地改變了堆疊內單片的電子結構，從而調節了材料的性質。但是，這些周期性位勢是由相鄰2D 材料的機械對位確定的，這既麻煩又耗時。Gobbi 等人的研究表明，當石墨烯被自組裝的超分子晶格覆蓋時，能夠在延伸超過104nm2 的區域上出現穩定的可編程 1D 周期性位勢。并且，可以通過使用光敏分子或其反應產物來改變電位的振幅和符號而不改變其周期。在這方面，超分子晶格/雙層石墨烯表現為完全無機范德華異質結構的混合類似物，突顯了通過分子設計創造特殊材料的豐富前景。（Nature Communications DOI: 10.1038/ncomms14767）

　　8. 納米線量子點接觸中相互作用誘導的螺旋帶隙的特征
　　（Signatures of interaction-inducedhelical gaps in nanowire quantum point contacts） 　　具有強自旋軌道耦合（SOC）的半導體器件中的自旋動量鎖定被認為是形成馬約拉那（Majorana）束縛態的重要先決條件。在一維（1D）納米線中預測這種螺旋態受強 Rashba SOC 和自旋混合的影響（其特征是電導中的特征性內曲現象）。Heedt 等人報導了InAs 納米線的最低 1D 次能帶中內曲電導特征的直接實驗觀察結果，揭示了螺旋液的形成。令人驚訝的是，在沒有磁場的情況下，該特征也非常突出。這種現象表明交換相互作用對設備中的傳輸有重大影響。Heedt 等人將贗能隙的產生歸因于自旋翻轉二粒子后向散射。理想螺旋傳輸的全電化可能對拓撲量子計算有重要的意義。（Nature Physics DOI: 10.1038/NPHYS4070）