1 Nature：卷绕范德华异质结构实现高阶范德华超晶格

二维（2D）材料和相关的范德华异质结构通过逐层机械重新堆叠或顺序合成，为集成超出传统晶格匹配要求限制的不同原子层提供了极大的灵活性。但是，到目前为止，探索的2D 范德华异质结构通常仅限于具有少量块的相对简单异质结构。由于与每个顺序重新堆叠或合成步骤相关的产量和材料损坏有限，因此制备具有大量交替单元的高阶范德华超晶格的难度呈指数级增加。近日，美国加州大学洛杉矶分校段镶锋教授、湖南大学段曦东教授报道了一种通过卷绕范德华异质结构来实现高阶范德华超晶格的简单方法。研究表明，毛细作用力驱动的卷起过程可用于从生长基质中剥离合成SnS2/WSe2 范德华异质结构，并产生具有交替WSe2和SnS2单层的SnS2/WSe2卷，从而形成高阶SnS2/WSe2范德华超晶格。这些超晶格的形成调节了电子能带结构和维度，从而实现了传输特性从半导体到金属的转变，从二维到一维（1D）以及与角度相关的线性磁阻的转变。此外，此策略可以扩展以创建各种2D/2D 范德华超晶格、更复杂的2D/2D/2D 范德华超晶格以及其他2D材料（包括三维（3D）薄膜材料和1D纳米线）以生成混合维度的范德华超晶格，例如3D/2D，3D/2D/2D，1D/2D和1D/3D/2D 范德华超晶格。该研究为制备高阶范德华超晶格提供了一个通用的方法，该超晶格具有广泛的材料组成、维度、手性和拓扑结构，为基础研究和技术应用提供了丰富的材料平台。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-021-03338-0

2 Science：串联In2O3-Pt/Al2O3催化剂用于丙烷脱氢与H2选择性燃烧

随着丙烷转化率的提高，用于丙烷氧化脱氢为丙烯和水的催化剂的选择性降低，这是因为丙烯本身比丙烷更容易被氧化。串联催化耦合多种反应，有望改善化学过程，但是对反应性中间体进行精确控制仍然难以捉摸。近日，美国西北大学Peter C. Stair教授、Justin M. Notestein教授利用原子层沉积法在Pt/Al2O3上生长In2O3，这种纳米结构通过表面氢原子转移将动力学耦合，从而通过Pt将丙烷脱氢（PDH）转化为丙烯，然后通过In2O3进行选择性氢燃烧，而无需过度的碳氢化合物燃烧。其他纳米结构，包括In2O3上的Pt或与In2O3混合的Pt，也有利于丙烷燃烧，因为它们不能依次组织反应。最终实现丙烷快速稳定的氧化脱氢，其高通量产率超过了PDH平衡。经验证，使用这种纳米级包覆结构的串联催化是在大规模挑战反应中实现高度选择性催化性能的机会。

原文链接：https://science.sciencemag.org/content/371/6535/1257

3 Science：利用库仑屏蔽调谐魔角扭曲双层石墨烯中的电子相关性

阐明魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）超导态的本质已被证明是一个棘手的问题。为研究在这种状态下电子-电子相关性的作用，近日，美国布朗大学J. I. A. Li教授报道了一种器件几何结构，其中魔角扭曲双层石墨烯被放置在靠近伯纳双层石墨烯的位置，并被3纳米厚的势垒隔开。通过利用伯纳双分子层的电荷屏蔽，可以连续调谐扭曲双层石墨烯内的电子-电子库仑相互作用强度。传输测量表明，调谐库仑屏蔽对绝缘态和超导态具有相反的影响：当屏蔽减弱库仑相互作用时，绝缘态变得不那么稳定，而在最佳掺杂下超导电性的稳定性增强。这些结果为理解魔角扭曲双层石墨烯的超导机理提供了重要的理论模型约束。

原文链接：http://science.sciencemag.org/content/371/6535/1261

4 Science：三氟乙酰胺和三氟乙酸酯通过自旋中心位移的连续C–F键功能化

通过附加一个或多个氟原子来修饰碳化合物的性质，在医药或农药研究中通常很有用。然而，在保持高化学选择性的同时可控地取代一个或两个氟原子仍然是一个艰巨的挑战。近日，美国加州大学洛杉矶分校Kendall N. Houk教授、中国科学技术大学汪义丰教授受生物合成DNA过程的启发，发现通过自旋中心转移机制可以用于三氟乙酸衍生物的碳-氟键断裂。基于此，作者将含三氟甲基的三氟乙酰胺或者三氟乙酸酯等和路易斯碱-硼烷化合物等混合形成反应体系，报道了三氟乙酰胺和三氟乙酸酯的连续碳-氟（C–F）键功能化的一般策略。反应开始时，羰基氧原子被4-二甲基氨基吡啶-硼自由基激活，然后自旋中心移动，触发C–F键断裂。化学选择性可控的两阶段工艺能够连续生成二氟和单氟烷基自由基，这些自由基可通过不同的自由基陷阱选择性地官能化以提供不同的氟化产物。这项研究通过实验和计算确定了反应机理和化学选择性的来源。

原文链接：https://science.sciencemag.org/content/371/6535/1232

5 Science：非厄米带任意拓扑绕组的生成

控制系统的拓扑结构提供了一条开发能够抵抗缺陷的设备的途径。拓扑能带理论的早期发展主要集中在厄米（闭）系统上，而最近的研究主要集中在非厄米（开）系统上。非厄米系统的一个重要拓扑特征是复杂能平面中能带的非平凡缠绕。近日，美国斯坦福大学Shanhui Fan教授通过在环形谐振器中同时进行相位和振幅调制，沿频率合成维实现非厄米晶格哈密顿量，并通过直接表征复杂带结构，提供了这种非平凡绕组的实验演示。此外，还证明了拓扑绕组可以通过改变调制波形来控制。该结果为非保守系统中拓扑非平凡相的合成和表征提供了条件。

原文链接：https://science.sciencemag.org/content/371/6535/1240

6 Science：智能材料打造智慧城市

智慧城市指数将智慧城市定义为“应用技术来增强居民利益并减少城市化弊端的城市环境”。智慧城市的概念要求实时获取大量数据，大型智能设备网络必须将通信和处理的负担均匀地分布在整个网络上，以防止其中心的信息过载。解决这一挑战的机会最近出现了，通过开发越来越多的“智能材料”，可以感知、处理和响应环境刺激，而无需集中资源。通过部署连接的传感器，可以对关键基础设施（例如，桥梁，水坝，住宅和商业建筑，甚至是临时建筑物）进行实时结构健康监控，对于防止智慧城市遭受“分析瘫痪”而言，管理大量数据比以往任何时候都更为重要。智能材料可能会将数据处理推到以前无法想象的极限，其具备明显的优势，包括增加基础设施的寿命，减少电子传感器的扩散所浪费的资源以及减少通信所产生的功耗。因此，在未来智能城市中，自主智能材料是实现可靠和可持续结构健康监测的有力工具。

原文链接：

https://science.sciencemag.org/content/371/6535/1200

本期供稿：王小飞

下一期NS头条见！