1. 室温下合成原子级厚度金属氧化物的液态金属反应环境
（A liquid metal reaction environment for the room-temperature synthesis of atomically thin metal oxides）
二维（2D）氧化物在电子以及其它技术中都具有广泛的应用。但是，很多氧化物利用常规方法都不容易合成为 2D 材料。Zavabeti 等人使用无毒的镓基共晶合金作为反应溶剂，并将合金化所需的金属加入到熔体中。在考虑热力学的基础上，预测了自限界面氧化物的组成。Zavabeti 等人在底物上和悬浮液中将表面氧化物作为 2D 层分离。这使得能够生产出非常薄的亚微米级的 HfO2，Al2O3 和 Gd2O3。基于液态金属的反应方法可以用于产生先前存在的方法无法合成的 2D 材料。（Science DOI: 10.1126/science.aao4249）
2. 利用电场对软多孔金属有机骨架除颤
（Defibrillation of soft porous metal-organic frameworks with electric fields）
通过施加外部电场（E场），气体输送通过金属-有机骨架膜（MOF）会发生原位转换。通过电场极化实现气体渗透转换，可以通过沸石咪唑酯骨架材料 ZIF-8 结构转化为具有更多刚性晶格的多晶型物来解释。在每毫米 500 伏的直流电场极化下的渗透测量显示，ZIF-8 受控可逆地转换为极性多晶型物，这通过 X 射线衍射和从头算进行了证实。晶格的硬化导致通过膜的气体输送减少并且提高了分子筛的性能。介电谱、极化和氘核磁共振研究揭示了 ZIF-8 的低频共振，Knebel 等人将其归因于晶格柔性和接头运动。在电场极化时，观察到了不同晶格运动的除颤。（Science DOI: 10.1126/science.aal2456）
3. 由化学燃料脉冲驱动的旋转和线性分子马达
（Rotary and linear molecular motors driven by pulses of a chemical fuel）
许多生物分子马达催化化学燃料（如三磷酸腺苷）的水解，并使用释放的能量通过信息棘轮机制引导运动。Erbas-Cakmak 等人描述了化学驱动的人造的旋转和线性分子马达，两者通过根本上不同类型的机制运行。[2]-和[3]索烃旋转分子马达的定向旋转，和线性分子泵转移基质脱离平衡，都是由酸碱振荡引起。这些变化同时改变了轨道上的结合位点亲和力和障碍的稳定性，形成了一个能量棘轮。线性和旋转分子马达由等分的化学燃料三氯乙酸驱动。一个[2]索烃旋转马达，单个燃料脉冲可以使高达 87％ 的冠状醚产生 360°的单向旋转。（Science DOI: 10.1126/science.aao1377）
4. MOF衍生的Co纳米颗粒催化胺类合成
（MOF-derived cobalt nanoparticles catalyze a general synthesis of amines）
碱金属催化剂的发展对于药学相关化合物的合成仍然是一个重要的化学研究目标。Jagadeesh等人报导了石墨壳层包裹的Co纳米颗粒是非常有效地还原胺基化催化剂。它们方便和实用的制备需要在碳上实现钴胺二羧酸金属有机框架（MOF）的模板组装和接下来惰性气氛中的热解。产生的稳定和可重复使用的催化剂对于合成初级、二级、三级和N-甲胺类（140余种样品）都有效。反应很容易将可获取的羰基化合物与氨、胺类或硝基化合物和分子氢在工业化条件下进行耦合。这为合成很多胺类、氨基酸衍生物和更复杂药物提供了一个高性价比的方法。（Science DOI：10.1126/science.aan6245）
5. 一种用于质子传导的具有高密度磺酸位点的柔性金属-有机骨架
（A flexible metal–organic framework with a high density of sulfonic acid sites for proton conduction）
设计具有高质子传导性的稳定电解质材料，使其在质子交换膜燃料电池中使用至今仍然是一个很大的挑战。大多数材料在高相对湿度（RH）下都具有良好的导电性，但在低相对湿度下电导率会显著降低。Yang 等人报导了化学稳定、结构灵活的金属有机骨架（MOF）BUT-8（Cr）A，是具有一维通道的三维骨架结构，并且其中有高密度磺酸（-SO3H）位点排列在通道表面用于质子传导。他们提出结合其灵活性质与其 -SO3H 位点，可以允许 BUT-8（Cr）A 在不同潮湿环境下自适应其框架，从而确保水分子介导的平滑质子传导的途径。相对于其他 MOF，BUT-8（Cr）A 在 100％RH 和 80℃ 下不仅具有 1.27×10-1S•cm-1 的高质子传导率，而且在很宽的 RH 和温度范围内都能够保持一定的高质子传导性。（Nature Energy DOI: https://doi.org/10.1038/s41560-017-0018-7）
6.单一聚合物生长动力学
（Single polymer growth dynamics）
在链增长聚合中，链长度不断增长，能达到数千个亚基。然而，链增长的实时动力学却仍然未知。使用磁力镊子，我们可以在单聚合物水平上对实时聚合物生长实现可视化。针对开环易位聚合，Liu 等人发现在拉力下生长的聚合物的延伸不会持续增加，而是显示出等待和跳跃的步伐。这些步伐可归因于来自新引入单体的构象纠缠的形成和解开，其主要特征可以用分子动力学模拟来概述。这些缠结的结构似乎在确定聚合速率和各聚合物之间的分散性方面起关键作用。（Science DOI: 10.1126/science.aan6837）
7. 氧化酶催化通过耗氧生成高价碘中间体
（Oxidase catalysis via aerobically generated hypervalent iodine intermediates ）
可持续氧化化学的发展，需要有能将 O2 作为终端氧化剂的方法。氧化酶催化，其中 O2 用作化学氧化剂，则不需要将氧引入反应产物中，这将允许不同的底物官能化化学与 O2 还原相结合。O2 的直接利用受到内在挑战的影响，包括 O2 的三重态基态以及四电子 O2 还原和双电子底物氧化的不同电子库存。Maity 等人由 O2 制成了高价碘试剂（一种广泛有用的一类选择性双电子氧化剂）。该过程通过阻止醛自氧化的反应中间体来有氧产生用于广泛的底物氧化反应的多价碘试剂。使用芳基碘化物作为需氧氧化介质可以构筑氧化酶催化平台直接将底物氧化物偶联到氧气还原。Maity 等人预计有氧生成的高价碘试剂将扩大化学合成中有氧氧化化学的范围。（Nature Chemistry DOI: 10.1038/NCHEM.2873）
8.利用带电半导体量子点实现零阈值光增益
（Towards zero-threshold optical gain using charged semiconductor quantum dots）
胶体半导体量子点是用于实现溶液加工激光器的很有吸引力的材料。然而，作为光学增益介质的应用，却由于带边缘状态的非一致性简并而变得很复杂。因为需要多激子才能实现激光发射状态。这增加了激光阈值，并导致了由非辐射俄歇复合限制的非常短的光学增益寿命。Wu 等人研究表明通过使用非中性而是带负电荷的量子点，可以至少部分得到解决这些问题。通过将光掺杂应用于受阻俄歇效应特殊设计的量子点，Wu 等人证明了由于预先存在的载流子抑制基态吸收而使得光增益阈值显著降低了。此外，通过平均每个量子点注入大约一个电子，实现了放大自发辐射的阈值降低二倍以上，使其达到亚-单激子的水平。这些测量表明了用两个电子完全阻挡带边缘状态，实现“零阈值”增益的可行性。（Nature Nanotechnology DOI: 10.1038/NNANO.2017.189）
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