1.推进太阳能利用的研究机遇

（Researchopportunities to advance solar energy utilization）

太阳能收集技术的进步不仅仅局限于开发更高效的太阳能电池。相关硬件技术，如将电能从太阳能电池输送到住宅和商场、将能源并入到电网以便储存等，同样带来研究机遇。Lewis等人就这一领域的发展现状撰写了综述，同时也评价了太阳能热发电和太阳能燃料等技术的进展。（Science  DOI：10.1126/science.aad1920）

2.用于氧气还原反应的氮掺杂碳基材料的活性位点

（Activesites of nitrogen-doped carbon materials for oxygen reduction reactionclarified using model catalysts）

氧气还原反应是燃料电池和其他电化学过程中重要的一步反应，不过，目前这类反应仍主要依靠金属催化剂来催化进行。最近科学家们开发出了一些替代品，主要是用非金属原子掺杂的碳基催化剂。Guo等人利用模型石墨催化剂来研究氮掺杂的作用以及催化剂中的活性位点。他们发现，氮原子与两个碳原子成键，形成一个活性位点，其活性可以与氮掺杂的石墨烯催化剂相媲美。（Science  DOI:10.1126/science.aad0832）

3.具有结构统一、原子级精度的碳纳米材料

（Structurallyuniform and atomically precise carbon nanostructures）

包含苯结构单元且有特定空间构型的纳米尺寸的碳基材料被称为碳纳米材料，这类材料可以导电、吸收和发射光子、展现磁效应。球状富勒烯、柱状碳纳米管和片状石墨烯都是碳纳米材料的典型代表。理论计算表明这些材料具有多种3D结构。当前，通过合成化学的手段制备出的大多是具有不同结构和性质的分子混合物，很难分离出纯物质。一些研究者甚至认为不可能合成出具有单一结构的碳纳米材料。因此，在碳纳米科学中，获得“纯”碳纳米材料是一个巨大的挑战。不过，制备结构统一的碳纳米材料（特别是单一分子）对于开发纳米材料的电子、光学和生物医药性能是非常有益的。Segawa等人撰写了相关综述，就化学合成法，具体来说是自下向上的构造法，合成这类纳米材料进行了总结。（Nature Reviews Materials  doi:10.1038/natrevmats.2015.2）

4.设计抗冰表面：光滑、纹理还是平滑？

（Designof anti-icing surfaces: smooth,textured or slippery?）

被动抗冰表面可以防止结冰或易于除冰，因而在社会的很多方面都具有重要的经济、能源和安全价值。抗冰材料需要满足不同情况下的抗冰要求，因而设计这类材料是一个巨大的挑战。尽管超疏水表面可以在特定的条件下阻止表面结冰，但是其表面的粗糙结构在另外的环境中可能是不利的。某些具有光滑液态界面的表面结构可以一定程度上消除超疏水材料的缺点，但还需要仔细研究才能评价其应用潜力。因此，要想发现每种策略的局限性继而设计新型实用抗冰材料，需要对在各种环境中冰排斥力的性质有全面了解。Kreder等人就这一方面撰写了相关综述。（Nature ReviewsMaterials  doi:10.1038/natrevmats.2015.3）

5.基于过氧化锂的锂-氧电池

（Alithium–oxygen battery based on lithium superoxide）

基于过氧化钠和过氧化钾的电池最近已经被报道，不过，目前尚没有关于过氧化锂电池的报道。一些关于Li-O2电池的研究表明，在电池放电的过程中会有LiO2随着Li2O2一同产生。此外，理论计算也表明，某些形式的LiO2可以长时间稳定存在。Lu等人发现，在Li-O2电池中，通过使用合适的石墨烯电极，晶体LiO2可以稳定的存在。各种表征结果都显示没有Li2O2存在。LiO2晶体的成功生长可能是由于在电极表面上加入了铱纳米粒子。他们的结果证明LiO2可以稳定的存在于Li-O2电池中，并满足反复充放电的要求。他们预期这一工作将开创一个新的研究领域——基于LiO2的高能量密度电池。

6.基于超薄柔性基底的高效可靠钙钛矿太阳能电池

（High-efficiency robust perovskite solar cells on ultrathin flexible substrates）

随着个人电子产品的广泛应用，人们对于质轻、柔性便携式充电设备的需求越来越强烈。钙钛矿太阳能电池很好的结合了低成本和高性能的优势。Li等人报道了一种在超薄柔性基底上制备的高效平面异质结钙钛矿太阳能电池。这种电池的能量转化效率可以达到14.0%，功率系数为1.96kWkg-1，基底材料的厚度仅为57微米。此外，电池还具有极佳的重复性，经过5000次弯折后，效率依然可以保持95%。他们的结果证明，钙钛矿薄膜可以与柔性基底完全兼容，未来有广阔的应用前景。（NatureCommunications  DOI: 10.1038/ncomms10214）

7．用于自愈合钙钛矿太阳能电池的聚合物支架

（Apolymer scaffold for self-healing perovskite solar cells）

卤化铅钙钛矿太阳能电池若想实际应用，需要满足大尺寸、高效率、高重复性、高稳定性、低成本等要求，特别需要能在潮湿的环境中长时间稳定运行。Zhao等人开发了一种新型聚合物支架材料，可以在温和的条件下制备均匀的钙钛矿薄膜。电池的效率可以达到16%，未封装的器件在高湿度环境中（70%相对湿度）依然可以高效运行300个小时。此外，这种电池具有自愈合能力，离开潮湿环境后可以迅速恢复效率。他们的工作证明，廉价、长链、吸水性聚合物支架可以使钙钛矿太阳能电池朝商业化应用更进一步。（Nature Communications  DOI:10.1038/ncomms10228）

8.一个用于具有分子内光稳定作用的荧光衍生物的简单、通的设计概念

（Asimple and versatile design concept for fluorophore derivatives withintramolecular photostabilization）

通过三线态淬灭获得的分子内光稳定作用被认为是一种有效方法，可以给有机荧光分子以“自愈合”的性质。目前，这类荧光衍生物很少被实际应用，因为合成起来十分繁琐。Velde等人报道了一种通用的方法，可以将一种有机荧光团同时与光稳定剂和生物目标分子连接起来。反应产物（光稳定剂-染料共轭分子）具有极佳的光物理特性，即高光稳定性和低信号波动。该方法可以用于标记DNA，抗体和蛋白质，也可以用于高分辨率荧光显微镜。（Nature Communications  DOI:10.1038/ncomms10144）

————引自“新材料在线”