1. 从碳纳米管纺线扭曲获取电能
（Harvesting electrical energy from carbon nanotube yarn twist）
很多实际应用都对机械能量收集器有需求，包括自供电无线传感器，结构和人体健康监测系统以及从海浪中提取能量。Kim 等人报导了一种碳纳米管纺线收集器，不需要外部偏置电压的情况下，就可以将拉伸或扭转机械能通过电化学转换变成电能。拉伸卷曲纺线周期达到 30 赫兹时，每千克可以产生 250 瓦特峰值电力，当对纺线收集器重量进行归一化后，每个机械循环每公斤可产生电能高达 41.2 焦耳。这些能量收集器已经用于在海洋中收集波能，结合热驱动的人造肌肉将温度波动转换为电能，缝合成纺织品用作自动呼吸传感器，以及用于为发光二极管供电和为存储电容充电。（Science DOI: 10.1126/science.aam8771）
2.对表面化学和约束动力学的光学成像
（Optical imaging of surface chemistry and dynamics in confinement）
Macias-Romero 等人利用具有结构照明的宽场二次谐波显微镜，对水的界面结构和界面动力学进行了毫秒级的三维成像。二次谐波图像展现了水分子与表面电荷之间的电荷-偶极相互作用引起的界面水取向有序。通过跟踪浸入水溶液的玻璃微毛细管的弯曲和限制表面上pH-诱导的化学变化，可以来确定二氧化硅去质子化反应的空间分辨表面酸解离常数（pKa，s）值。由于表面异质性，沿单个毛细管的壁上该值在2.3 至 10.7之间。最后，他们对沿振荡的外部电场旋转的水分子也进行了成像。（Science DOI: 10.1126/science.aal4346）
3. 二维异质结构、多重异质结构以及超晶格的稳健外延生长
（
Robust epitaxial growth of two-dimensional heterostructures, multiheterostructures, and superlattices
）
Zhang 等人报导了一种能使二维（2D）原子晶体的不同横向异质结构、多重异质结构和超晶格稳健生长的通用合成策略。在顺序气相沉积生长过程中温度摆动阶段期间的反向流动使得能够冷却现有的 2D 晶体以防止发生非期望的热降解和不受控制的均匀成核，从而实现非常稳健地逐块外延生长。拉曼和光致发光测绘研究表明，广泛的二维异质结构（如 WS2-WSe2 和 WS2-MoSe2），多重异质结构（如 WS2-WSe2-MoS2 和 WS2-MoSe2-WSe2）和超晶格（如 WS2-WSe2-WS2-WSe2-WS2）都可以由精确控制的空间调制轻松制得。透射电子显微镜研究揭示了具有明显原子界面的清晰的化学调制。对 WSe2-WS2 横向结点的电输运研究显示出了整流比达到 105 的二极管特性。（Science DOI: 10.1126/science.aan6814）
4. 钌催化使相邻二醇碳原子间插入 C-C 键：构成 II 型聚酮化合物
（Ruthenium-catalyzed insertion of adjacent diol carbon atoms into C-C bonds: Entry to type II polyketides
）
目前涉及碳-碳键活化的催化处理都依赖于 π-不饱和偶合物。利用转移氢偶合的概念，Bender 等人报导了苯并环丁烯酮由钌（O）-催化的环加成，可以修饰两个相邻的饱和二醇碳 - 氢键。这些区域和非对映选择性方法使得聚合构建 II 型聚酮化合物亚结构成为可能。（Science DOI: 10.1126/science.aao0453）
5. 利用亚纳米碳纳米管孔隙来实现增强透水性和可调离子选择性
（Enhanced water permeability and tunable ion selectivity in subnanometer carbon nanotube porins）
利用碳纳米管孔隙的快速水输运方法提高了在下一代水处理技术中使用碳纳米管的可能性。Tunuguntla 等人将水通过 0.8 纳米直径碳纳米管孔蛋白（CNTPs）能够将水分子限制在单纵链，这种透水性超过了生物水传输体和相对较宽的 CNT 孔一个数量级。进入纳米管所需的分子间氢键重排决定了能量壁垒，并且可以通过对其进行操纵从而提高输水速率。CNTPs 会阻止阴离子输运，因此即使在超过海水水平的盐度下，也可将其作为可转换的离子二极管来配置调整其离子选择性。这些性质使 CNTPs 成为用于开发膜分离技术的很有前景的材料。（Science DOI: 10.1126/science.aan2438）
6.先进纳米线量子器件的外延生长
（Epitaxy of advanced nanowire quantum devices）
半导体纳米线是实现各种低维量子器件的理想选择。特别是当具有强自旋轨道耦合的半导体纳米线与超导体接触时，会出现具有非阿贝尔准粒子（例如：任意子）的物质拓扑相。为了充分发挥非阿贝尔任意子（它们是拓扑量子计算的关键要素）的潜力，它们需要在控制良好的编织操作中进行交换。用于编织的基本硬件是耦合到超导岛的晶体纳米线网络。Gazibegovic 等人展示了一种用于普通自下而上合成复杂量子器件的技术，其特别关注点在于具有预定数量的超导岛的纳米线网络。结构分析证实了纳米线结点以及外延超导体-半导体界面的高结晶质量。作为纳米线“标签”的量子输运的测量展现出了 Aharonov-Bohm 效应和弱反定位效应，表明是一个具有强自旋轨道耦合的相位相干系统。此外，在这些混合超导体-半导体纳米线中展示出了具有接近感应的强超导能隙（亚能隙电导消失），表明了第一编织实验所需材料的成功开发。这种方法为很有潜力成为各种量子器件关键部件的三维量子结构外延生长开辟了新的途径。（Nature DOI: 10.1038/nature23468）
7. 电催化薄膜中的纳米扩散
（Nanodiffusion in electrocatalytic films）
与现代能源挑战相关的电化学反应催化引起了广泛的研究兴趣，电极上沉积的薄膜通常更倾向于同相催化。根据有效性和选择性，这种薄膜的潜在多样化可以通过将催化纳米粒子喷洒在导电网络上。与这种催化反应相结合，Costentin等人从理论上分析了基底扩散的各种模式（朝向纳米粒子的扩散与薄膜线性扩散和溶液线性扩散）竞相发生。通过一个包含所有实验因素的无量纲参数，可以挑选出相应的纳米扩散占主导传质模式的条件。这些理论预测通过分散在Nafion薄膜上的Pt/C混合物进行了实验验证。纳米粒子的密度和扫描速率作为实验变量对该理论进行了检测。（Nature Materials DOI: 10.1126/science.aan0202）
8.理论计算引导探索热电材料
（Computationally guided discovery of thermoelectric materials）
热电材料的发展潜力巨大，因此固态制冷和发电的发展潜力也是巨大的。迄今所取得的进展受到化学空间的广度和多样性以及实验工作的连续性的限制。Gorai 等人对以下内容进行了综述和讨论：最近的计算进展是如何改变研究人员预测电子和声子传输与散射和材料掺杂的能力，并调研了研究计算大型化学空间关键输运性能的有效方法。这些高通量方法与实验反馈相结合可以促进发现新类型的热电材料。在较小的材料子集中，计算可以指导最佳的化学和结构调整，从而提高材料性能，并提供对潜在输运物理学的深入了解。除了完善材料，计算还可以用于对结构和化学修饰（如缺陷、界面、掺杂剂和合金）的合理设计，用以对输运性能进行额的外控制，从而优化性能。对材料搜索和设计的计算预测，正在成为探索发现热电材料的新模式。（Nature Reviews Materials DOI: 10.1038/natrevmats.2017.53）
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