2019年年度材料選美大賽于十二月在華拉開帷幕。最美得知消息的納米納米材料們紛紛向實驗室請假前來報名參賽。從飛雪漫天到金色沙灘，材料P材從高原圣山到江河大海，料牛納米材料們日夜兼程。最美最終，納米十位納米材料新星脫穎而出，材料P材成為了2019年年度最美納米材料。料牛下面，最美有請這十位“才子佳人”，納米大家掌聲鼓勵！材料P材

1. 來自張華教授課題組的料牛“納米風箏”乘著南洋微風翩翩然降落會場，傾倒眾生。最美

Au納米風箏具有不同尋常的納米孿晶4H相結構和非密堆積的{ 1012}或{ 1016}孿生晶面。張華教授（香港城市大學）和牛文新同學將納米風箏放飛在科研藍天之中，材料P材排云而上，一飛沖天。致力于納米材料相工程（PENs）的張華老師就像納米世界的神筆馬良，用PENs繪出納米材料之美。《Unusual 4H-phase twinned noble metal nanokites》。Nature Commun.,?2019，10，2881。

2. 在材料界地位顯赫的碳家族迎來新成員，C₁₈環橫空出世，勾勒出最美的八邊形。

這位碳的新同素異形體，C₁₈碳環采用純sp雜化并且單叁鍵交替排列，首尾相接。其構型為八邊形且十分接近圓形。英國牛津大學的Przemyslaw Gawel和Harry L. Anderson團隊與瑞士蘇黎世IBM公司的Leo Gross團隊合作將樣品于放有單層氯化鈉的高真空腔體中，通過掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡，通過調節探針的微電流與微電壓刺激羰基的電離與四元環的開環，同時通過顯微成像捕捉到了C₁₈碳環的清晰圖像，為碳家族喜添新丁。《An sp-hybridized molecular carbon allotrope, cyclo[18]carbon》。Science，2019，365, 1299。

3. 廬州代有佳人韻，釕散鉑銅裂水云。

清華李亞棟院士、中科大的吳宇恩、李微雪教授神來之筆，將單原子Ru分散在外延生長了PtCu合金齒狀小島的PtCu合金五重孿晶納米線之上，美不勝收。經過硝酸清洗之后，該材料具有了中空結構與富鉑表面，并且在酸性條件下穩定。該材料展現出了優異的酸性氧析出（OER）活性和穩定性。《Engineering the electronic structure of single atom Ru sites via compressive strain boosts acidic water oxidation electrocatalysis》。?Nature?Catalysis, 2019, 2, 304。

4. 漂洋過海遠道而來的DNA編碼納米自組裝材料讓評委們紛紛驚嘆：這、這、這是魔術吧！

美國芝加哥大學的Yossi Weizmann教授與Gang Chen（一作）巧奪天工，他們用二嵌段共聚物（聚苯乙烯-b-聚丙烯酸）選擇性阻斷納米顆粒表面。通過調整納米粒子、溶劑和共聚物三元體系的界面自由能，獲得對納米粒子表面的可控可及性。通過用單鏈DNA修飾無聚合物表面區域，可以實現區域選擇性和可編程表面編碼。所得的粒子間結合勢是選擇性的和方向性的，從而增加了潛在的自組裝的復雜程度。通過這種區域選擇性表面編碼策略的多功能性，作者們在制備了各向同性或各向異性形狀的各種納米粒子，共制造了24種不同的復雜且精美的納米組件。《Regioselective surface encoding of nanoparticles for programmable self-assembly》。Nature Materials,?2019, 18, 169。

5. 轉角接近零度的WSe₂/WS₂摩爾超晶格與摩爾激子。

美國加州大學伯克利分校的王楓教授團隊構建了二維范德華異質結WSe₂/WS₂。作者觀察到在二硒化鎢/二硫化鎢（WSe₂/WS₂）異質結構中的摩爾超晶格激子態。這些摩爾激子態在吸收光譜中的原始WSe₂?A激子共振附近表現為多個出峰，并且它們在WSe₂單層和具有較大扭曲角的WSe₂/WS₂異質結構中表現出與A激子不同的門依賴性。這些現象可以用一定的理論模型來描述，其中周期性的摩爾電勢比激子動能強得多，并產生多個平坦的激子微帶。摩爾激子能帶提供了一個誘人的平臺，從中可以探索和控制過渡金屬二鹵化物中物質的激發態，例如拓撲激子和相關激子Hubbard模型。《Observation of moiré excitons in WSe₂/WS₂?heterostructure superlattices》。Nature,?2019, 567, 76。

6. 美輪美奐、薄如蟬翼的PdMo雙金屬烯。

亞納米級厚的PdMo雙金屬納米片高度彎曲且分散均勻。北京大學郭少軍教授課題組將其用作高效且穩定的堿性電解質中ORR和OER的電催化劑。作為鋅空氣和鋰空氣電池的陰極，PdMo雙金屬納米片活性超級優異。沒有濾鏡加持，雙金屬烯也美到讓人窒息。《PdMo bimetallene for oxygen reduction catalysis》。Nature,?2019, 574, 81。

7. 化學自組裝之美：多酸（POM）單簇自組裝成超細納米線與納米環

將原子精確的團簇組裝成超結構在結構可調性和應用方面具有巨大潛力。 清華大學的王訓和王東教授團隊妙手生花，將POM群集構建成一系列單簇納米線，單簇納米環和三維超結構組件。通過逐步調整分子水平上的相互作用，可以從單簇納米線到納米環改變其構型。 多達15種POM簇可實現一系列不同配置的單簇納米結構。單簇納米線和三維超結構在催化和電化學傳感領域具有增強的活性，說明了單簇組件的通用功能。《Single molecule–mediated assembly of polyoxometalate single-cluster rings and their three-dimensional superstructures》。Sci. Adv.,?2019,?5,?eaax1081。

8. 化學之美革新信息產業：分子自組裝構建功能化邏輯電路。

加州理工學院的Damien Woods, David Doty和Erik Winfree團隊報道了包含355個單鏈瓦片（tile）的DNA瓦片集的設計和實驗驗證，并且可以通過簡單的瓦片選擇將其重新編程以實現各種各樣的6位算法。研究者們使用該集合構建了21條電路，這些電路可執行算法，包括復制，排序，識別回文和3的倍數，隨機游走，從有偏的隨機源中獲得無偏的選擇，選舉領導者，模擬細胞自動機，生成確定性和隨機模式，并數到63，總的錯誤率低于3,000分之一。這些發現表明分子自組裝可能是可編程化學系統中可靠的算法組件。可重新編程的分子機器的開發（在較高的抽象水平上，因此不需要底層物理知識）將建立一個分子程序員可以在其中蓬勃發展的創造空間。《Diverse and robust molecular algorithms using reprogrammable DNA self-assembly》。Nature,?2019, 567, 366。

9. “比翼雙飛、舉案齊眉”的銅原子對。

清華大學的李亞棟院士、陳晨和肖海教授合成了一種催化劑，該催化劑具有兩個相鄰的銅原子，被稱之為“原子對催化劑”，它們共同作用以完成二氧化碳還原的關鍵雙分子步驟。原子對催化劑具有穩定的Cu1⁰–Cu1^x+對結構，Cu1^x+吸附H₂O，相鄰的Cu1⁰吸附CO₂，從而促進了CO₂的活化。該催化劑具有超過92％的CO生成法拉第效率，而競爭性的析氫反應幾乎被完全抑制了。實驗表征和密度泛函理論表明，吸附構型降低了活化能，從而在較低電勢下產生了較高的選擇性，活性和穩定性。《Copper atom-pair catalyst anchored on alloy nanowires for selective and efficient electrochemical reduction of CO₂》。Nature Chemistry, 2019, 11, 222。

10. 晶瑩剔透的Pt-Ni合金納米籠“珍珠項鏈”。

華中科大的夏寶玉教授和南洋理工大學的樓雄文教授課題組創造了一種新型PtNi合金納米籠組成的納米鏈狀材料。將這種材料用于氧還原反應，其活性比商業鉑碳催化劑（Pt / C）高出近17倍和14倍。50,000次循環，該催化劑的活性下降可忽略不計。實驗結果和理論計算均表明，由應變和配體效應導致了強的鉑-氧（Pt-O）位點較少存在于此材料中。《Engineering bunched Pt-Ni alloy nanocages for efficient oxygen reduction in practical fuel cells》。Science，2019，366, 850。

【總結】

看完了2019賞心悅目的納米材料們，讓我們一起開創更加美好精彩的2020吧！

以上排名不分先后。

作者水平有限，還有很多美麗的納米材料沒有發現，大家可以在留言推薦。

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