National Science Review (NSR) 是我國一本英文綜合性學術期刊。從2014年創刊至今，NSR一直朝著國際頂尖綜合性期刊的目標持續努力，取得了不俗的成績。根據Clarivate Analytics於2020年所發布的年度期刊引證報告，NSR 2019 年影響因子高達 16.69，在所有參與統計的 12000多本期刊中排名 120，狠狠為國產期刊爭了一口氣。值得一提的是，這個年僅6歲的國產期刊論表現已經是國產期刊第二名，僅次於生物期刊Cell Research，因此也成為了收錄材料類文章的國產期刊的「老大哥」。這篇文章為大家總結了2020年NSR上材料類文章的高被引TOP10。
1.中科院姚惠峰：有機光伏電池具有17％的效率和出色的可加工性
近年來，有機光敏材料特別是新興的非富勒烯電子受體（NFA）的發展使有機光伏（OPV）電池獲得了快速發展。儘管高性能OPV電池的功率轉換效率（PCE）已超過16％，但這些設備通常是通過旋塗法製造的，因此不適合大面積生產。
中科院姚惠峰證明NFA的柔性側鏈的精細修飾，可以為OPV電池產生17％的PCE。更關鍵的是，由於最佳的NFA具有合適的溶解度，因此在使用可擴展的刮刀塗層處理技術時，可以保持旋塗設備的高效率。實驗結果表明，優化OPV材料的化學結構可以改善器件性能。這在大面積生產技術中具有重要意義，為OPV電池的商業化提供了重要的科學依據。
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Organic photovoltaic cell with 17% efficiency and superior processability.
(Natl. Sci. Rev., 2020, DOI:10.1093/nsr/nwz200)
2.揚州大學龐歡&徐強：高度鹼性穩定的金屬氧化物@MOF複合材料，用於高性能電化學儲能
大多數金屬有機框架（MOF）在暴露於鹼性水溶液後幾乎不保持其物理和化學性質，因此排除了它們用作電化學能量存儲設備的潛在電極材料的可能性。揚州大學龐歡&徐強通過可控且簡便的一鍋水熱法，在高度鹼性條件下，設計和合成了一種高度鹼性穩定的金屬氧化物@MOF複合材料——Co3O4納米立方體@Co-MOF（Co3O4@Co-MOF）。所獲得的複合材料具有出色的鹼性穩定性，在3.0M KOH中保留其原始結構至少15天。Co3O4@Co-MOF複合材料具有出色的鹼性穩定性，獨特的結構和更大的表面積，在0.5A/g的條件下顯示出高達1020 F/g的比電容，並具有很高的循環穩定性。固態設備的最大能量密度為21.6 mWh/cm3。
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A highly alkaline-stable metal oxide@metal-organic framework composite for high-performance electrochemical energy storage.
(Natl. Sci. Rev., 2020, DOI:10.1093/nsr/nwz137)
3.北京大學劉雄軍、王健&陝西師範大學潘明虎：II型Weyl半金屬TaTerTe4中的表面超導
在Weyl半金屬材料中探索非常規的超導性是當前所必須的，而這種超導相可能在拓撲上是特殊的，並具有奇異的Majorana模式。層狀材料TaIrTe4是一種新預測的II型Weyl半金屬，具有最少的Weyl點數。北京大學劉雄軍、王健&陝西師範大學潘明虎報導了在Weyl半金屬TaTerTe4中表面超導電性的發現。掃描隧道顯微鏡/光譜學（STM/STS）可視化了TaIrTe4的費米弧面狀態，該狀態與以前的角度分辨光發射光譜學結果一致。通過在超低溫下基於STS的系統研究，在樣品表面觀察到均勻的超導間隙。在超低溫下通過電遷移測量進一步證實了超導性，觀察到的起始轉變溫度（Tc）高達1.54 K。歸一化的上限電流h*(T/Tc)行為和超導電性對鐵磁體的穩定性表明，所發現的超導電性與p波對不符。系統的STS以及與厚度和角度有關的傳輸測量結果表明，所檢測到的超導電性約為1D，並存在於表面態中。TaIrTe4中表面超導性的發現為探索拓撲超導性和Majorana模式提供了新的平臺。
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Surface superconductivity in the type II Weyl semimetal TaIrTe4
(Natl. Sci. Rev., 2020, DOI:10.1093/nsr/nwz204)
4.中國科技大學江海龍：將可溶性活性物質包封到空心結晶多孔膠囊中，超越均相和非均相催化
均相分子催化劑和非均相催化劑具有互補的強度，並且在實驗室/商業程序中非常重要。儘管已經嘗試使用各種多孔主體來使均相催化劑均質化，但在不妥協的情況下將它們的內在強度真正結合到單個催化劑中仍然是一個重大挑戰。中國科技大學江海龍描述了一種通用的模板輔助方法，將可溶性分子催化劑摻入中空多孔膠囊中，可防止由於沒有大的晶間空間而導致其浸出。在產生的蛋黃（可溶性）-殼（晶體）膠囊中，可溶性蛋黃可以在模擬均質的環境中發揮其固有活性，而結晶多孔殼賦予前者選擇性滲透性、尺寸選擇和非均相級聯催化，超越了均相和非均相催化劑各自優點的整合。
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Encapsulating soluble active species into hollow crystalline porous capsules beyond integration of homogeneous and heterogeneous catalysis.
(Natl. Sci. Rev., 2020, DOI:10.1093/nsr/nwz147)
5.天津大學張兵：CoP納米片陰極上電位調節氧化偶氮基，偶氮和氨基芳烴的選擇性電合成
氧化偶氮基、偶氮和氨基芳族化合物是材料科學藥物和合成化學中使用最廣泛的組成部分，但尚未很好地確定其可控和綠色合成。天津大學張兵通過在CoP納米片陰極上通過選擇性還原硝基芳烴原料，開發了一種容易進行電勢調節的氧化偶氮基，偶氮和氨基芳族化合物的電合成。通過施加不同的偏壓輸入，可以生產出一系列具有優異的選擇性，良好的官能團耐受性和高收率的氧化偶氮基，偶氮和氨基化合物。通過使用D2O可以容易地獲得具有高氘含量的氘代芳族胺。通過與脂肪族胺的陽極氧化成腈配對，可以在CoP||Ni2P兩電極電解槽中同時生產合成有用的結構單元。只需1.25 V即可達到20 mA/cm的電流密度，該電流密度遠低於總水分解的電流密度（1.70 V）。成對的氧化還原反應也可以使用1.5 V電池進行，以良好的收率和選擇性合成腈和氧化偶氮苯，進一步強調了這種方法的靈活性和可控性，可通過電勢受控的電合成獲得有價值的化學物質。
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Potential-tuned selective electrosynthesis of azoxy-, azo- and amino-aromatics over a CoP nanosheet cathode.
(Natl. Sci. Rev., 2020, DOI:10.1093/nsr/nwz146)
6.中科院萬立駿&胡勁松：通過尺寸依賴性的Ni/NiO納米級異質表面指導有效鹼氫釋放的基本步驟
由Volmer和Heyrovsky/Tafel步驟組成的鹼性氫放出反應（HER），需要更多的能量來進行水分解，因此比酸性HER動力學更慢。儘管在電催化劑方面取得了進步，但如何結合活性位點以協同促進兩個步驟並了解其潛在機理仍大有待探索。中科院萬立駿&胡勁松利用密度泛函理論（DFT）計算預測NiO加速Volmer步驟，而金屬Ni促進了Heyrovsky/Tafel步驟。因此，開發了一種簡便的策略來控制均勻分布的Ni基納米晶體中的Ni/NiO異質表面，協同作用於兩個反應步驟。通過系統地調節表面成分，作者發現通過調整Ni/NiO比例來控制基本步驟可以顯著提高鹼性HER活性，而Ni/NiO比例為23.7％的Ni/NiO納米晶體則具有最佳的活性。實驗結果表明，將雙組分活性位點整合到基本步驟中可有效促進鹼性HER，但必須加以平衡。
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Steering elementary steps towards efficient alkaline hydrogen evolution via size-dependent Ni/NiO nanoscale heterosurfaces.
(Natl. Sci. Rev., 2020, DOI:10.1093/nsr/nwz145)
7.浙江大學宋吉舟：雷射驅動的可編程非接觸式物體轉印，通過彈性微結構印章到任意接收器上
轉移印刷作為一種重要的組裝技術，由於其開發新形式的電子器件的優點而備受關注。浙江大學宋吉舟通過簡單而穩健的主動彈性微結構設計了一種雷射驅動的可編程非接觸轉移印刷技術，該印章的特徵是充滿空氣的空腔並嵌入接觸表面下，微圖案表面膜包裹了空氣腔和內腔表面上的金屬層用作雷射吸收層。微圖案化的表面膜可以動態嵌入以控制界面附著力，從強狀態到弱狀態的切換可以超過三個數量級通過在溫度升高到100℃以下時對腔體內的空氣進行局部雷射加熱而產生的數量級。理論和實驗研究揭示了活性彈性體微結構壓模的設計和製造以及非接觸轉移印刷操作的基本方面。在各種具有挑戰性的接收器上將微型矽片和微型LED晶片進行可編程轉移印刷的演示，說明了確定性組裝的非凡能力，這是現有印刷方案難以解決的，從而為需要異質集成的領域創造了工程機會各種材料，例如MicroLED顯示器。
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Laser-driven programmable non-contact transfer printing of objects onto arbitrary receivers via an active elastomeric microstructured stamp.
(Natl. Sci. Rev., 2020, DOI:10.1093/nsr/nwz109)
8.清華大學李敬鋒：實用的高性能無鉛壓電材料：超越了多相共存的結構靈活性
由於對環境和人類健康的日益關注，尋找高性能的無鉛壓電陶瓷一直是科學和工業研究的熱門話題。儘管在增強壓電性方面取得了重大進展，但仍應進一步努力以協同方式改善壓電性及其熱穩定性。清華大學李敬鋒提出了一種新的基於KNN的無鉛陶瓷材料，該材料具有超過500 pC/N的大壓電係數（d33）和〜200oC的居裡溫度（Tc）。優異的壓電響應強烈依賴於因膠結變灰和減少的晶胞變形而增加的成分誘導的結構複雜性。與通過多態轉變引起的壓電異常相反，這種壓電增強在較寬的溫度範圍而不是特定的小範圍內有效。在該材料系統中檢測到由沿著亞微米域的納米級域組成的分層域結構，這進一步有助於高壓電性。
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Practical high-performance lead-free piezoelectrics: structural flexibility beyond utilizing multiphase coexistence.
(Natl. Sci. Rev., 2020, DOI:10.1093/nsr/nwz167)
9.吉林大學方千榮：共價有機框架的後合成功能化
近年來，共價有機骨架（COFs）一直是多孔材料研究的前沿，通過可預測的結構組成和可控的功能性，可以控制COF的結構和性能以實現目標材料。另一方面，COF預先設計的結構允許進行卓有成效的合成後修飾，以引入新的特性和功能。
在這篇綜述中，吉林大學方千榮討論了COFs的合成後功能化，並詳細闡述了它們對結構質量和性能的影響。功能化涉及與COF的側基、骨架和反應性鍵的特定相互作用和化學反應的形成。特定的合成後功能可能會增強COF的化學穩定性和性能，包括催化活性、儲存、吸附和光電性能。這些策略在化學反應和適用的COF範圍方面的通用性使其成為基於COF的智能材料開發的關鍵作用。
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postsynthetic functionalization of covalent organic frameworks.
(Natl. Sci. Rev., 2020, DOI:10.1093/nsr/nwz122)
10.中國科學技術大學俞書宏：基於細菌纖維素納米纖維的螺旋納米複合大纖維
生物來源的納米纖維素材料是有前景的材料，可用於紡紗高性能可持續性大纖維以用於高級應用。已經採取了各種策略來獲得具有改善強度的基於納米纖維素的大纖維。然而，幾乎所有這些都以其伸長率和韌性為代價而實現的。受生物合成纖維中普遍存在的分層螺旋結構和納米複合結構特徵的啟發，這些結構展現出強度和韌性的非凡組合，中國科學技術大學俞書宏報導了一種設計策略，以製造具有類似特性的基於納米纖維素的大纖維。通過將簡便的溼紡工藝與隨後的多次溼捻工藝相結合，作者成功地獲得了基於細菌纖維素納米纖維的仿生分層螺旋納米複合大纖維，同時實現了其拉伸強度、伸長率和韌性的顯著提高。這項成就證明了此處提出的具有分層螺旋和納米複合結構設計的有效性。這種受生物啟發的設計策略為進一步優化或創建用於各種應用的更強韌的納米複合纖維材料提供了一個潛在的平臺。
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Bioinspired hierarchical helical nanocomposite macrofibers based on bacterial cellulose nanofibers.
(Natl. Sci. Rev., 2020, DOI:10.1093/nsr/nwz077)
本文由tt供稿。
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