《科学》（4月）材料前沿动态一览
更新日期：2015-05-081. 精准定位钙钛矿太阳能电池材料中的缺陷
Science, DOI: 10.1126/science.aaa5333, Impact of microstructure on local carrier lifetime in perovskite solar cells
华盛顿大学和牛津大学组成的联合研究团队利用共焦光学显微镜技术寻找钙钛矿材料中的缺陷，他们将荧光图像与对应的电子显微图像相结合，来寻找晶界处性能不佳的黑色区域，并且利用简单的化学处理来“打开”黑色区域。这种技术可以更快地发现钙钛矿材料中未被发现的缺陷，并且能够精确指出哪些区域可以通过化学方法来改善，从而提高材料性能，更好地发挥钙钛矿材料的作用。（phys.org英文报道）
图来源：Science 杂志
2. 通过精确控制位点相互作用来组装形成大四面体结构（Selective assemblies of giant tetrahedra via precisely controlled positional interactions）
Science, DOI: 10. 1126/science.aaa2421
自组装行为通常发生在不同的分子片段通过共价键被强迫联在一起的时侯。表面活性剂和嵌段共聚物是两个常见的例子。Mingjun Huang等人将四种组分有微小差异的纳米颗粒连接到同一个四面体结构的分子中心。由于纳米可以组成不同，这个大分子自组装形成有序排列的超分子结构。这种结构具有更高的配位数，而这种性质一般只有球型分子堆积才会有。
3. 超越晶体学：使用相干X射线光源的衍射成像技术（Beyond crystallography: Diffractiveimaging using coherent x-ray light sources）
Science, DOI: 10.1126/science.aaa1394
X射线晶体学一直在很多科学领域发展的过程中占据中心位置。可以这样说，只要物质有标准的晶体结构，通过X射线晶体学便能得到三维原子结构的信息。不过，很多研究领域（如物理、化学、材料、纳米科学、生物学等）中的样品是非晶结构的，因此它们的三维结构很难通过传统的X射线晶体学技术分析出来。为了解决这一问题，科学家们开发出以相干X射线为光源的相干成像技术。最近，Jianwei Miao等人撰写了相关综述，回顾了X射线技术的发展历程。
4. 一步合成苯乙烯铑催化剂（Arhodium catalyst for single-step styrene production from benzene and ethylene）
Science, DOI: 10. 1126/science.aaa2260
塑料杯、泡沫、塑料餐具等这些日常用品均是由聚苯乙烯制成的，而聚苯乙烯的原料是苯乙烯。这些商用化学品的生产规模巨大，因此生产成本对合成效率非常敏感。目前的工业上以苯和乙烯为原料合成苯乙烯需要三步化学反应。美国弗吉尼亚大学Benjamin A. Vaughan等人报道了一种一步法合成苯乙烯的反应，这个反应以铑为催化剂，以一种可循环使用的铜盐为氧化剂。虽然这类反应的速率比较慢，但却证明了一步法合成的可行性。（phys.org英文报道）
5. 激光诱导定位的质谱成像（Mass spectrometry imaging with laser-induced postionization）
Science, DOI: 10.1126/science.aaa1051
基质辅助激光解吸电离质谱成像技术（MALDI-MSI）可以同时记录组织切片内很多细胞的水平分布情况，不过它的灵敏度受到离子数量的限制。Soltwisch等使用波长可调的定位激光技术来激发气相离子的二次解离。通过这种办法，他们成功将动植物组织分子内离子产率的提高了100倍。作者称这项技术可以使得灵敏MALDI-MS成像技术在微米尺度范围检测横向分布成为可能。
6. 原子力显微镜AFM技术揭示铁簇合物的内部结构和吸附点（Subatomic resolution force microscopy reveals internal structure and adsorption sites of small iron clusters）
Science, DOI: 10.1126/science.aaa5329
原子力显微镜（AFM）可以用来观察物质的亚原子结构。通过这种方法，Emmrich等人发现在铜表面，个别的铜原子和铁原子形成了曲面结构。这些形状的形成是原子中心的静电引力和原子边缘的泡利排斥力共同作用的结果。团簇内单独的原子是底层表面对称的，并且在团簇形成的过程中可以连接到不同的表面位置。
7. 技术驱动纳米膜的层层组装（Technology-driven layer-by-layer assembly of nanofilms）
Science, DOI: 10. 1126/science.aaa2491
对很多材料加工过程来说，多种材料沉积形成薄膜是非常重要的。层层加工过程包括连续将两种或多种材料以物理方式沉积起来。Richardson等就制备多层薄膜的技术和材料撰写了一篇综述，主要包括连续涂拉法、喷射法和电化学沉积法。尽管有很多种沉积方法和材料，但这些技术大多局限于在实验室中使用，很难推广至工业生产。不过，由于多层材料有很大的空间来调节其结构和性能，因此仍受到广泛关注。
8. 在高Tc超导体中准粒子质量升高接近最优掺杂（Quasiparticle mass enhancement approaching optimal doping in a high-Tcsuperconductor）
Science, DOI: 10.1126/science.aaa4990
尽管经历了三十年的发展，铜氧化物超导体的超导性机理至今仍是个谜。不过虽然人们对其在常规条件下的非超导态的认知不全面，但我们知道超导性越强，就需要越强的磁场来抑制它。Ramshaw等人最近研究了三种不同组分的铜氧化物在磁场强度为90T的强度下的性质。他们发现随着氧元素含量的增加至接近最大转化温度的程度，导电电子变得越来越重。这种质量增加反映了电子相关性的增加，这反过来可能是到达量子临界点的信号。
9. 研究人员在铁电材料中发现通量全闭合畴结构，DOI:10.1126/science.1259869