2015年4月《自然》杂志内容精选

灵敏度极高的磁性纳米传感器

本期封面所示为NMR可读纳米传感器，其中每个都由夹有一种可膨胀水凝胶的磁盘组成。在生命科学领域非常成功的荧光和表面等离子激元探针在光不能穿透的地方(如在穿过很多生物组织时)性能很差。Gary Zabow 等人研制出了另类生物可相容探针，它们可充当与基于光的荧光和表面等离子激元传感器相似的射频传感器。这些传感器是磁性纳米组件，检测限可以达到飞摩水平，并且能够响应于刺激(如它们局部环境中pH值的变化)迅速改变形状。形状变化会转换成NMR谱的移位，其潜在灵敏度要比传统磁共振谱大一百万倍。封面图片：G Zabow

石墨烯中的可调拓扑量子相

双层石墨烯提供了一个有趣的平台，通过这个平台可以观察不同于单层石墨烯中的新颖电子效应，因为双层石墨烯有一个可以通过电场调节的能带隙。而且，其“域边界”(domain boundaries)上据预测还存在“拓扑谷”(topological valley)极化模式。在这项研究中，Feng Wang及同事利用近场光学成像和低温输运测量发现，这样的模式的确存在于有能带隙的双层石墨烯中。这一发现为研究双层石墨烯中可以通过电场调节的拓扑态提供了可能性。

晶圆尺度的半导体薄膜

半导体过渡金属二硫族化物(TMDs)单层材料(只有三个原子那么厚)是有望用于下一代纳米电子和光电子系统的材料。在这项研究中，Jiwoong Park及同事描述了通过向绝缘的二氧化硅晶圆上进行化学气相沉积来制造TMD单层材料的一个新方法，它可以生成具有均匀性质的晶圆尺度的大面积材料。这样获得的材料在室温下具有高电子迁移率，而且它在整个四英寸范围内都是高度恒定的。通过该方法能以99%的器件产率制造场效应晶体管。这项工作显示了用TMD单层材料以晶圆尺度批量制造高性能器件的实用性。