2013年3月《自然》杂志内容精选

用于光电子的微米大小的TiO2晶体

介孔半导体和陶瓷具有大的表面积，在高性能太阳能电池中可以加以利用，也可以用作光催化剂和用在普通电池中。本文介绍了生长被称为“锐钛矿”的一种形式的二氧化钛(TiO2)的微米大小的半导体介孔单晶的一个低温 (低于150 ºC)通用合成方法，该方法基于浸没在一种稀释的反应溶液中的一个介孔模板内发生的种子成核作用(seeded nucleation)和生长。作者发现，孤立的晶体和作为整体融入薄膜内的晶体都表现出大大高于纳米晶体TiO2的导电性和电子迁移率。用这些材料做成的染料敏化的太阳能电池的能量转换效率为7.3%，这是迄今用低温处理方法所获得的最高值。该合成方法对于其他功能陶瓷和半导体应具有普遍适用性。

机械振荡和量子态存储

在过去十年，人们已经有可能以使宏观机械振荡器表现出量子行为的方式来控制它们。下一步是，利用这种能力来为量子信息应用制造有用的器件，尤其是作为量子态存储元件的器件，这是机械振荡器有望扮演的一个角色。实现这一点的一种方式是，将机械振荡器嵌入在超导电路中，在其中量子信息可以被以微波场的形式处理。现在，Tauno Palomaki等人实现了这一领域的一个重要目标：他们发现，一个微波场的状态可以在单量子水平上被相干地保存在一个机械振荡器中和从其中提取出来。

发挥核磁共振更大潜力的方法

虽然核磁共振对很多科学和医学领域来说是一个强大的分析工具，但通常其潜在功能只有一部分得到利用。大多数应用都是定性的，限于所研究的相关性质。Dan Ma及其同事推出一种新方法，称之为“磁共振指纹获取法”，旨在大大增加从一次测量中可以获得的定量信息量。他们的方法结合了一个数据获取方案，该方案对其所探测的材料性质不加区分，它采用的“模式识别算法”在数据内寻找感兴趣的“指纹”。“磁共振指纹获取法”具有检测和分析疾病早期指标或材料中的复杂变化的潜力，也有提高磁共振研究的灵敏度、特异性和速度的潜力。