《自然》《科学》一周(9.10-9.16)材料科学前沿要闻
材料科学的新进展和发展前景
材料科学的新进展和发展前景材料科学是一门研究材料的结构、性能和制备的学科，是现代工业和科技发展不可或缺的重要领域。
在过去的几十年里，材料科学研究已经取得了巨大的进展，不断推动着科技进步和人类文明的发展。
本文将探讨材料科学的新进展和发展前景。
一、材料科学的发展历程材料科学的发展历程可以追溯到人类文明的起始阶段，从最早的石器到当今的高新技术材料，人类不断地寻求着更好的材料用于生产和生活。
然而，真正的材料科学学科始于20世纪初，随着科学技术的不断发展，材料科学的研究领域也不断拓展。
传统的材料科学研究包括金属、陶瓷、聚合物等材料的制备、加工和性能研究，近年来，材料科学的研究领域已经不断拓展，涉及到新型材料、纳米材料、生物材料等多个领域。
二、新型材料新型材料是近年来材料科学研究的热点领域之一。
新型材料指的是在传统材料基础上，通过改变结构、制备方法等方式制备而成的材料。
新型材料具有传统材料所没有的特殊性能，比如高强度、高韧性、高温稳定性、阻尼性等。
目前，新型材料包括以碳纳米管、石墨烯等为代表的碳纳米材料、以半导体材料为代表的光电材料、以超导材料、磁性材料等为代表的功能材料等。
这些材料的应用涉及到电子信息、能源、生物医学等多个领域。
三、纳米材料纳米材料是指粒径小于100纳米的材料。
由于其特殊的尺度效应和表面效应，纳米材料表现出了许多传统材料所没有的特殊性质。
比如，纳米金属材料具有高比表面积和电导率，纳米陶瓷材料具有高强度和韧性，纳米复合材料具有多功能性。
目前，纳米材料已经广泛应用于制备纳米电子器件、生物传感器、新型催化剂和高强度材料等领域。
四、生物材料生物材料是指与生物体相互作用的材料，如医用材料、生物纳米材料、生物仿生材料等。
生物材料的特殊性质是在兼顾生理相容性和机械性能的前提下，具有优异的治疗效果和生物相容性。
目前，生物材料已经广泛应用于骨科、牙科、心脑血管等大型组织移植领域，为人类健康和医学研究带来了巨大的贡献。
材料科学的研究热点
材料科学的研究热点材料科学是一门涵盖了众多材料领域的综合性学科，其研究热点也在不断变化和更新。
在当前，一些关键的研究领域和趋势正在推动着材料科学的发展，下面我们将对这些热点进行探讨。
一、纳米材料和纳米技术纳米材料是一种由单个原子或分子组成的新型材料，具有许多独特的物理、化学和机械性能。
由于其独特的性质，纳米材料在许多领域，如生物医学、能源转换和储存、环境治理等，都有广泛的应用前景。
此外，纳米技术在微纳制造、电子设备、信息存储等领域也有巨大的潜力。
未来，纳米材料和纳米技术的应用将更加广泛，这将对材料科学的研究提出更高的要求。
二、绿色和可持续材料随着环保意识的提高，绿色和可持续材料的研究越来越受到关注。
这些材料在生产和使用过程中对环境的影响较小，同时具有较高的性能和可持续性。
目前，绿色和可持续材料的研究主要集中在可再生资源（如生物质）转化为新材料，以及环境友好的制备工艺等方面。
例如，利用植物纤维和生物聚合物制备生物基塑料，使用绿色催化剂进行金属掺杂等。
此外，回收和再利用材料也是一个重要的研究领域，以提高资源的利用效率，减少浪费。
三、自修复材料自修复材料是一种能够在受到损伤时能够自我修复或恢复性能的材料。
这种材料具有巨大的应用潜力，特别是在航空航天、汽车、建筑等领域。
目前，自修复材料的研究主要集中在开发自修复机制、优化自修复效果以及与智能材料的结合等方面。
未来，随着自修复材料的不断完善和优化，其应用领域将不断扩大。
四、仿生材料仿生材料是模仿自然界中的生物或生物结构而开发的材料。
这些材料通常具有优异的力学性能、优良的生物相容性和自适应性等特性。
目前，仿生材料的研究主要集中在仿生结构和功能的设计与合成方面。
例如，模仿植物的纤维结构制备高性能纤维增强复合材料；模仿贝壳的微观结构制备具有优异力学性能的纳米复合材料等。
未来，仿生材料的研究将更加注重与生物学的结合，以开发出更加自然、环保和可持续的材料。
五、智能材料和系统智能材料是一种能够感知外部环境并响应变化的材料或系统。
《前沿材料科学》课件
本课件旨在介绍前沿材料科学的重要性和最新发展趋势，帮助大家了解材料 科学的发展历程、定义和特点，并探索前沿材料在不同领域的应用。
课程介绍
本节将简要介绍《前沿材料科学》课程的目的和内容，引发学习的兴趣，并 概述学习本课程的益处。
材料科学的发展历程
回顾材料科学的发展历史，从古代材料的使用到现代材料科学的崛起，探讨材料科学的重要性和它对人类进步 的贡献。
未来前沿材料的发展趋势
展望前沿材料领域的未来发展趋势，包括新兴材料、可持续发展和智能材料等方面，启发人们探索更多的创新 与突破。
结论和要点
总结本课件的要点和主要内容，强调前沿材料科学的重要性和应用前景，鼓 励大家对材料科学的进一步探索和研究。
前沿材料的定义和特点
明确前沿材料的概念和特征，强调其创新性、先进性和应用前景，解释为什 么前沿材料对我们的社会和科技发展至关重要。
最新的前沿材料研究成果
介绍最新的前沿材料研究成果，例如新型纳米材料、柔性电子材料和生Байду номын сангаас可 降解材料，展示它们的独特性能和未来应用的前景。
前沿材料在不同领域的应用
探索前沿材料在能源、医疗、电子、交通等领域的广泛应用，展示其优势和 突破，激发人们对前沿材料应用潜力的兴趣。
生物科学前沿3篇
生物科学前沿第一篇：CRISPR技术在生物医学领域的应用CRISPR技术是当前生物科学领域中的一个热点研究方向，具有革命性的生命科学工具，被广泛应用于基因编辑、基因治疗、病原体检测等多个方面。
在这些方面，CRISPR技术都具有较高的精确性、高效性和可维护性，带来了广泛的应用前景。
基因编辑是CRISPR技术最主要的应用之一。
CRISPR技术可以选择性地剪切DNA链，再通过体内修复机制对DNA进行修复，从而实现基因组定点编辑。
该技术革命性地改变了传统的基因编辑方式，既可以应用于人类基因组的修复，也可以应用于微生物、植物和动物等领域中基因编辑的应用。
基于CRISPR技术的基因治疗是另外一个研究方向。
该应用主要是通过对基因的编辑，使得体内的基因问题得到修复，从而达到基因治疗的目的。
基于CRISPR技术的基因治疗具有独特的优点，如更快的治疗效果、更少的副作用以及更具文化特色的治疗方法等。
CRISPR技术在病原体检测方面也有很高的应用潜力。
该技术可以通过编辑病原体附着蛋白，达到检测病原体的目的。
这方面的应用对于传染病的早期检测和诊断具有重要的帮助作用。
总之，CRISPR技术已经成为生物医学领域中研究的热点之一，该技术的广泛应用使人类对基因编辑的问题有了更多深入的了解，为人类健康做出更加积极的贡献。
第二篇：自然界中的生物类拟叶绿体在生物制造中的应用类拟叶绿体是一种存在于自然界中的一种细胞器，这种细胞器具有类叶绿体的结构，表现了与叶绿体相似的光合作用能力，同时又能够独立进行基因组复制和基因表达。
这种类拟叶绿体具有广泛的应用潜力，现在广泛应用于生物制造领域。
作为生物制造中的广泛应用物质，类拟叶绿体有着重要的应用价值。
不同类型的类拟叶绿体能够表现出不同的功能，从而适用于不同的生物制造应用，如基于类拟叶绿体的基因编辑、生物质生产和类胰岛素的制造等。
其中，基于类拟叶绿体的类胰岛素制造是该技术目前最广泛应用的领域之一。
除此以外，基于类拟叶绿体的基因编辑在广泛应用于植物物种的基因组修复和地球生物多样性的保护方面。
材料科学前沿综述
材料科学前沿综述
材料科学是一门不断发展的学科，不断涌现出新的前沿技术和新
材料。
下面我们从三个方面来综述材料科学的前沿发展。
一、纳米材料
纳米是指粒子的直径在1~100纳米范围之内的材料。
纳米材料是自由程、表面积、氧化活性等物理和化学性能都发生了很大变化的材料。
纳米材料的研究与应用已经渗透到许多领域，如化学、生物学、物理学、医学、农业等，已成为当今世界的热点研究领域。
二、能源材料
能源材料是指能够直接或间接地转化、储存和传递能量的材料。
能源
材料的研究与发展一直是人类探索可再生能源和资源的重点。
目前，
太阳能、风能、水能等可再生能源越来越受到关注，新型材料的研发
也为其提供了良好的支持。
能源材料的研究不仅在环保领域非常重要，还对国家经济发展具有重要意义。
三、生物材料
生物材料是指用于治疗、修复和替代生物组织的材料。
随着医学技术
的不断进步，对生物材料的研究和应用也越来越广泛。
目前，生物医
学材料已经成为了医学界的重要分支。
通过研究生物材料，可以开发
出更加安全、有效的医疗产品，为人类健康做出贡献。
综上，纳米材料、能源材料和生物材料是当今材料科学中的前沿
领域。
这些领域的研究为人类提供了更多的可能性，让我们相信在不
久的将来，科技对人类生活的帮助将会越来越大。
物理化学领域的前沿科研进展
物理化学领域的前沿科研进展物理化学是研究物质的物理性质和化学性质之间的关系的学科。
它的研究领域涵盖了原子结构、分子结构、动力学、热力学、表面现象等多个方面，是自然科学中的基础学科之一。
在这个领域里，研究者们正在探索一些非常重要的科学问题，下面我们将介绍一些当前物理化学领域的前沿科研进展。
1. 通过单分子技术实现微观水平上的生命过程探测单分子技术已经成为当前物理化学领域的一项热点研究领域，由于它可以突破传统测量技术的限制，我们可以在微观水平上对生命过程进行探测。
例如，研究者利用单分子荧光方式，成功地观察到了DNA的细胞内复制过程和分子膜上的蛋白质运动等生命现象。
2. 基于表面增强拉曼光谱（SERS）的生命分析技术SERS是刺激激发表面增强拉曼光谱的简称，它是近年来发展起来的一种非常有潜力的生物分析技术。
通过将样品分子吸附到金或银颗粒表面来实现强烈拉曼散射信号的增强。
这种技术在生物领域有广阔的应用前景，例如对癌细胞和病毒的检测等。
3. 研究分子间的非共价相互作用分子间的非共价相互作用在物理化学领域已经得到了广泛的研究，它们包括疏水相互作用、静电相互作用、氢键等。
这些相互作用对于分子的结构、化学反应过程和各种生物过程都起着至关重要的作用，现在，研究者们正在进一步探索它们的作用机理和不同的应用方向。
4. 基于核磁共振技术的研究核磁共振技术是一种非常强大的分析工具，它可以用来研究许多物质的结构和性质。
它利用原子核在磁场中的自旋产生磁共振现象进行物质分析，不仅可以提供分子结构的信息，还可以研究分子的动力学、热力学等问题，已经发展成为物理化学领域中不可或缺的分析工具。
5. 人工智能与物理化学交叉研究人工智能技术在物理化学领域也有着越来越广泛的应用。
利用人工智能技术，可以对大量实验数据进行深度学习和数据挖掘，以便更深入地研究物质的性质和反应过程，并发现新的科学规律。
同时，人工智能技术也可以优化计算模型，提高相关实验数据的处理和分析能力，为物理化学领域带来更多的可能性。
材料科学的最新研究成果
材料科学的最新研究成果材料科学是一门研究材料结构、性质和制备等方面的重要学科。
随着科技的不断进步和社会的快速发展，材料科学的研究成果也在不断取得新的突破。
本文将简要介绍材料科学领域内的一些最新研究成果。
一、智能材料的研究智能材料是指在一定的条件下，能够发生有力响应的材料。
例如，在外界进行温度、光照等变化时，该材料自动发生形变，颜色变化或产生电学效应。
智能材料具有广泛的应用前景，如智能传感、智能控制、智能医疗等。
最新研究表明，将一些细菌等生物体内的健康基因纳入电子材料中，可以制造出主动修复能力更强的智能材料。
二、防水、防污染等新型涂料随着人们生活水平的提高，对于材料表面的永久防水、防油污染等方面的需求逐渐增加。
一些研究人员通过石墨烯、氟碳等高科技材料的应用，开发出了新型的防水、防污染材料。
这些新材料具有良好的抗污染、耐水性、耐化学性能，被广泛应用于建筑、汽车、航空等领域。
三、新型能量材料的研究随着全球对能源需求的不断增加和环境问题的日益严重，新型能源材料的需求也在不断增加。
例如，固态电池是一种新型的高能量密度、长循环寿命、安全性好的电池，受到了广泛关注。
最近，有一些研究人员通过一些物理化学手段，制备出了更好的固态电解质材料，促进了固态电池领域的发展。
四、纳米材料的研究纳米材料是指其尺度小于100纳米的金属、半导体、陶瓷等材料。
由于纳米材料具有尺寸效应、量子效应等特殊物理和化学性质，在电子学、磁学、光学等领域展示了广泛的应用前景。
在纳米材料领域，最新的研究主要集中在纳米器件的自组装制备、新型纳米结构的设计和构筑、基于恒定输运的可控生长等方面。
五、新型金属复合材料的研究金属复合材料是指由两种或更多种材料组成的复合材料，具有金属的优良性能、结构设计灵活等特点。
新型金属复合材料的研究主要集中在材料的精密加工、材料的界面改善和优化等方面。
这些新型材料可广泛应用于航空航天、船舶、汽车、机械等领域。
总之，材料科学领域内的不断进步和发展对于推动各行各业的发展有着至关重要的作用。
材料科学的前沿研究与应用
材料科学的前沿研究与应用材料科学是一个涵盖广泛、交叉学科强且对现代工业有重大贡献的领域。
它研究材料的性能、结构、制备方法和应用，涉及从微观角度到宏观角度的所有方面。
近年来，随着材料科学技术的快速发展，大量前沿研究已经涌现出来，同时很多新材料的应用也在快速增长，促进了世界各地的经济和社会进步。
本文将探讨材料科学在前沿研究和应用方面所做出的贡献。
一、材料科学的前沿研究1. 新型纳米材料的研究随着现代科技的进步和人们对性能要求的提高，纳米材料已经成为了研究的重点之一。
纳米材料具有许多独特的性质和现象，如巨大的表面积、大量的能级、高度的晶化程度等，这些特性使得纳米材料在电子、磁学、力学、光学等方面具有广泛的应用前景。
例如，银、金、铜等纳米粒子表面的局部等离子体共振效应可以用于生物传感器、光学成像等领域。
还有，磁性纳米粒子可以用于医学、转基因技术等领域，玻璃纳米球可以制备高强度、高透明度的材料。
目前，研究人员已经制备出了许多新型纳米材料，如石墨烯、碳纳米管、二维材料等。
2. 多功能材料的研究多功能材料是指具有两种或以上功能的材料，它们可以同时承担不同的功能，如力学、热学、光学、电学、磁学等。
多功能材料在生物医学、化学工艺、机械、能源、环保、信息技术等各个领域有着广泛应用。
例如，将石墨烯和泡沫金属组合起来可以制备出柔性的触控传感器；将磁性材料和生物材料结合可以制备出用于药物输送的专用纳米粒子；将碳纳米管和微生物结合，可以制备出用于高效催化生物能源的新型催化剂。
因此，多功能材料已成为当前材料科学研究的前沿之一。
3. 智能材料的研究智能材料是指一类可以对外界刺激做出自主响应的材料。
它们可以感知、处理、存储和输出信号，从而实现与环境的智能互动。
智能材料主要包括电致变材料、热致变材料、光致变材料以及磁致变材料等。
其中，电致变材料由于具有极高的响应速度和检测精度，因而在微机电系统和智能传感器等领域得到了广泛的应用。
热致变材料则可以通过温度的变化来控制它们的形状、长度、密度等，因此被广泛应用于太阳能发电、机器人制造等领域。
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1. 效率达 17.3％的溶液加工的有机串联太阳能电池材料名称：有机光伏电池研究团队：中国南开大学陈永胜研究组原标题：Organic and solution-processed tandem solar cells with 17.3% efficiency虽然有机光伏电池（OPV）具有许多优点，但它们的性能仍然远远落后于其他光伏平台。
其中一个最根本的原因是有机材料的电荷迁移率低，导致有源层厚度和光吸收效率受到限制。
在 Meng 等人的研究中，在半经验模型分析的指导下，使用串联电池策略来克服这些问题，并利用有机材料的高度多样性和易于调谐的带结构，创造了 17.29％的功率转换效率。
实现了双端整体溶液加工的串联OPV。
（Science DOI: 10.1126/science.aat2612）2. 3D 打印分层液晶聚合物结构材料名称：液晶聚合物研究团队：瑞士联邦理工学院André r. Studart研究组原标题：Three-dimensional printing of hierarchical liquid-crystal-polymer structures当诸如飞机、车辆和生物医学植入物等需要坚硬的轻质材料时，通常会使用纤维增强聚合物结构。
虽然它们具有非常高的刚度和强度，但是这种轻质材料需要能量和劳动密集的制造工艺，且通常易出现脆性断裂并且难以成形和再循环。
这与轻质生物材料（例如骨、丝和木材）形成了鲜明对比，这些生物材料能够通过定向自组装形成具有突出机械性能的复杂的、分层结构的形状，并且能够循环融入到环境中。
Gantenbein 等人展示了一种三维（3D）打印方法，来生成具有分层结构、复杂几何形状和前所未有的刚度和韧性的可回收轻质结构。
它们的特性源于在熔融原料材料的挤出过程中液晶聚合物分子自组装成高度有向域。
Gantenbein 等人通过使印刷路径与分子域定向，能够根据预期的机械应力增强聚合物结构，从而使刚度、强度和韧性超过最先进的 3D 打印聚合物一个数量级，能够与最高性能的轻质复合材料相媲美。
将 3D 打印的自上而下的成形自由度与聚合物取向中自下而上的分子控制相结合的这一能力，开辟了在没有当前典型制造工艺限制的情况下自由设计和实现结构的可能性。
（Nature DOI: 10.1038/s41586-018-0474-7）3. 晶体反铁磁氧化铁中可调谐的长程自旋输运材料名称：反铁磁绝缘体赤铁矿（α-Fe2O3）研究团队：德国美因茨约翰内斯古腾堡大学 M. Kläui 研究组原标题：Tunable long-distance spin transport in a crystalline antiferromagnetic iron oxide自旋电子学依赖于自旋的输运，即电子的固有角动量，作为传统电子学中电子电荷输运的替代方案。
自旋电子学研究的长期目标是开发基于自旋的低耗散计算技术设备。
最近，在铁磁绝缘体上证明了自旋电流的长程传输。
然而，反铁磁有序材料，这一最常见的磁性材料，与自旋电子学应用的铁磁系统相比具有几个关键优势：反铁磁体没有净磁矩，使其稳定且不受外部场影响，并且可以以太赫兹频率工作。
虽然反铁磁体的性质是理想的自旋输运性质，但是对这种输运的间接观察表明通过反铁磁体的自旋输运仅限于几纳米。
Lebrun 等人通过利用自旋霍尔效应进行自旋注入，证明了自旋电流通过反铁磁绝缘体赤铁矿（α-Fe2O3）（最常见的反铁磁性氧化铁）单晶的长程传播。
并通过使用外部磁场调节反铁磁共振频率来控制穿过赤铁矿-铂界面的自旋电流的流动，在该界面处自旋积聚，产生自旋电流。
发现这种简单的反铁磁绝缘体在超过几十微米的距离上传递平行于反铁磁 Néel 有序的自旋信息。
这种机制与最有前景的复杂铁磁体一样高效地传输自旋。
这一研究结果为可电调、超快速、低功耗、基于反铁磁绝缘体的自旋逻辑器件在室温下无磁场工作铺平了道路。
（Nature DOI: 10.1038/s41586-018-0490-7）4. 能够像天然酶一样催化亚硫酸盐还原的人工设计血红素-[4Fe-4S] 金属酶材料名称：血红素-[4Fe-4S] 金属酶研究团队：美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校 Yi Lu 研究组原标题：A designed heme-[4Fe-4S] metalloenzyme catalyzes sulfite reduction like the native enzyme多电子氧化还原反应通常需要多因子金属酶来促进耦合电子和质子的运动，但因为其结构和功能复杂，所以想要设计人工酶来催化这些重要反应非常具有挑战性。
Mirts 等人报导了作为亚硫酸还原酶结构和功能模型的细胞色素 c 过氧化物酶中，人工设计的异核血红素-[4Fe-4S] 辅因子。
初始模型显示出了天然酶的光谱和配体结合特性，并且通过合理调整 [4Fe-4S] 和底物结合位点周围的二级球相互作用，使亚硫酸盐还原活性得到改善，即能够接近于天然酶。
这一研究通过深入了解此前难以达到的六电子、七质子反应的合成催化剂的要求，为设计高功能多因子人工酶提供了策略。
（Science DOI: 10.1126/science.aat8474）5.硅太阳能电池的钝化接触材料名称：硼掺杂的硅基薄膜研究团队：瑞士洛桑联邦理工学院 Andrea Ingenito 研究组原标题：A passivating contact for silicon solar cells formed during asingle firing thermal annealing晶体硅太阳能电池想要实现高转换效率，钝化接触是必不可少的。
而便于其实现和集成的工艺流程已成为了研究的关键目标。
Ingenito 等人报导了一种替代的钝化接触，该接触是在称为“烧制”的单个沉积后退火步骤中形成的，这是当前太阳能电池制造的必要步骤。
由于“烧制”是一种快速（<10s）且高温（> 750℃）的退火，所以钝化接触所需的微观结构和电学性质十分严紧。
Ingenito 等人证明了通过调整硼掺杂的硅基薄膜的碳含量能够抑制“烧制”引起的无法避免部分结晶的分层。
后者通过在晶片表面附近引入空穴积聚，即使在没有氧化物之外的扩散掺杂区域的情况下也能提升电荷-载流子选择性。
Ingenito 等人采用自主开发技术制造了概念验证太阳能电池，展示了其 698 mV 的开路电压和 21.9％的效率，并展示了它如何成为当今基于局域开放的介电钝化叠层的后端接触的直接替代品的。
（Nature Energy DOI: 10.1038/s41560-018-0239-4）6. 通过跨金属间化合物的自主学习来引导探索还原 CO2和产生 H2的电催化剂材料名称：电催化剂研究团队：美国卡耐基梅隆大学 Zachary W. Ulissi 研究组原标题：Active learning across intermetallics to guide discovery of electrocatalysts for CO2 reduction and H2 evolution水的 CO2和 H2电化学还原可用于存储间歇产生的可再生能源。
想要放大这些反应需要探索高效的电催化剂，但由于电催化剂的搜索空间太大因而无法详尽地探索。
Tran 等人提出了一种理论上的全自动筛选方法，它综合利用机器学习和机器优化来指导密度泛函理论计算，然后用于预测电催化剂性能。
并通过筛选 31 种不同元素的各种合金证明了该方法的可行性，从而进行了包括 50％的 d 区元素和 33％的 p 区元素的筛选。
到目前为止，该方法已经确定了用于还原 CO2的 54 种合金中的 131 个候选面，以及用于产生 H2在 102 种合金中的 258 个面。
并利用定量分析来确定最佳候选者的优先级，来进行实验验证。
（Nature Catalysis DOI: 10.1038/s41929-018-0142-1）7. 在等离激元金属纳米结构上催化太阳能转化为化学能材料名称：等离激元金属研究团队：美国密歇根大学 Suljo Linic 研究组原标题：Catalytic conversion of solar to chemical energy on plasmonic metal nanostructures对等离激元金属纳米结构上可见光驱动的化学转化的证明，促使多相催化中出现了称为等离激元催化的新领域。
围绕等离激元催化的兴奋点源于利用高能电荷载体（与热相反）的激发来驱动表面化学的能力。
这提供了发现新的、更具选择性的反应途径（无法在温度驱动的催化中得到）的机会。
Aslam 等人提供了等离激元催化的基本概述，并重点介绍了该领域的最新进展。
目的是强调在等离激元催化中发挥作用的潜在物理机制的重要性，并讨论由这些物理观点引导的场内的可能性和局限性。
（Nature Catalysis DOI: 10.1038/s41929-018-0138-x）8.高效小分子三元太阳能电池材料名称：有机光伏电池研究团队：中国科学院 Xiaozhang Zhu 研究组原标题：High-efficiency small-molecule ternary solar cells with a hierarchical morphology enabled by synergizing fullerene and non-fullerene acceptors在三元有机光伏电池中使用组合光活性混合物是实现高功率转换效率非常有前景的方法。
然而，如何操纵多个组件的形态并通过器件性能关联结构细节这样的基本挑战尚未得到很好的解决。
实现理想的形态同时增强电荷生成和传输并降低电压损失是提高器件效率的必要途径。
Zhou 等人通过使用富勒烯和非富勒烯受体的小分子组合实现了三元太阳能电池 13.20±0.25％的高功率转换效率，这种组合利用形成了由 PCBM 输送通路和复杂的非富勒烯相分离的通路网络组成的分层形态。
载流子的产生和输运找到了优化的平衡，同时降低了电压损失。
这种形态充分利用了富勒烯和非富勒烯受体的个体优势，证明了它们在有机光伏器件中的必要性。
（Nature Energy DOI: 10.1038/s41560-018-0234-9）。