材料研究一直是基礎(chǔ)科學(xué)研究中一個重要的分支，經(jīng)過多年的發(fā)展，材料研究的門類也越來越廣泛。這些分類包括金屬材料、光電材料、納米材料、二位材料、半導(dǎo)體材料等等。這篇文章以web of science為依據(jù)，人工選取了各個領(lǐng)域中引用最高的文章。他們是各個研究領(lǐng)域中的經(jīng)典論文，甚至是開山之作，看看各位有沒有讀過呢？

二維材料

二維材料領(lǐng)域引用的最高的文章是關(guān)于石墨烯的，這篇文章以題為“Electric field effect in atomically thin carbon films”于2004年發(fā)表在Science上。文章作者是獲得2010年諾貝爾獎的英國曼徹斯特大學(xué)的A.K.Geim和K.S.Novoselov教授。目前為止，這篇文章的引用量已經(jīng)高達36,571 次。

在這篇文章中，作者表征了單晶石墨膜的一些基本物理性質(zhì)。單晶石墨烯僅有幾個原子厚但在環(huán)境條件下十分穩(wěn)定，并且具有非常高的質(zhì)量。這些石墨烯薄膜在價帶和電導(dǎo)帶之間有微小的重疊，并且它們表現(xiàn)出強烈的雙極電場效應(yīng)，使得電子和空穴的濃度高達1013每平方厘米，通過施加?xùn)艠O電壓可以誘導(dǎo)10,000平方厘米的室溫遷移率。

文章鏈接：

https://science.sciencemag.org/content/sci/306/5696/666.full.pdf

計算

計算領(lǐng)域引用最高的文章是關(guān)于金屬和半導(dǎo)體的ab-initio計算，這篇文章以題為“Efficiency of ab-initio total energy calculations for metals and semiconductors using a plane-wave basis set”于1996年發(fā)表在Computational Materials Science上。值得注意的是，這篇文章的作者是維也納工業(yè)大學(xué)的Georg Kresse。他本人是DFT軟件VASP的作者，而這篇文章也是使用VASP必須引用的文章。這篇文章的引用量已經(jīng)高達28164次。

在這篇文章中，作者使用贗勢和平面波基組進行ab-initio量子力學(xué)計算算法的詳細描述和比較。作者在文章中討論了：（a）線性四面體方法和有限溫度密度泛函理論框架內(nèi)的部分占用，（b）Kohn-Sham哈密頓量對角化的迭代方法和基于有效迭代方法的討論Pulay剩余最小化的想法，即使對于相對較大的系統(tǒng)也接近于Natoms2的縮放，（c）高效的類Broyden和Pulay混合方法，包括針對平面優(yōu)化的新的特殊“預(yù)處理”-波基組，（d）共軛梯度法，用于同時最小化所有自由度的電子自由能。作者在VAMP（Vienna ab-initio分子動力學(xué)軟件包）的軟件包中實現(xiàn)了這些算法。該程序和技術(shù)已成功用于大量不同的系統(tǒng)（液態(tài)和非晶半導(dǎo)體，液態(tài)簡單和過渡金屬，金屬和半導(dǎo)體表面，簡單金屬中的聲子，過渡金屬和半導(dǎo)體），結(jié)果證明是非常可靠。

文章鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0927025696000080?via%3Dihub

金屬材料

金屬材料領(lǐng)域引用量最高的文章發(fā)表于1972年，這篇文章以題為“Optical Constants of the Noble Metals”發(fā)表在Physical Review B上，引用次數(shù)為12438次。

在這篇文章中，作者通過在室溫下在真空蒸發(fā)的薄膜上的反射和透射測量，在0.5-6.5eV的光譜范圍內(nèi)獲得貴金屬（銅，銀和金）的光學(xué)常數(shù)n和k。膜厚范圍為185-500?。反轉(zhuǎn)三次光學(xué)測量以獲得膜厚度d、n和k。d的估計誤差為±2?，并且在大多數(shù)光譜范圍內(nèi)，n，k小于0.02。膜厚度范圍250-500 ?的結(jié)果與厚度無關(guān)，并且在真空退火或在空氣中老化后沒有變化。由近紅外結(jié)果得到的自由電子光學(xué)有效質(zhì)量和弛豫時間與先前的值一致。通過減去自由電子貢獻來獲得對介電常數(shù)的虛部的帶間貢獻。一些理論計算與銅和金的結(jié)果進行了比較，基本一致。

文章鏈接：

https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.6.4370

能源材料

能源材料領(lǐng)域引用最高的文章是關(guān)于太陽能電池的，這篇文章以題為“A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sentitized colloidal TiO2 films”于1991年發(fā)表在Nature上。這篇文章的作者是染料敏化太陽電池之父Michael Gr?tzel和Brian O' Regan。這篇文章的引用量已經(jīng)高達21470次。

在這篇文章中，作者描述了一種光伏電池，通過低成本工藝從低純度到中純度的材料制成，具有商業(yè)上現(xiàn)實的能量轉(zhuǎn)換效率。該裝置基于10微米厚的光學(xué)透明的二氧化鈦顆粒薄膜，其尺寸為幾納米，涂有單層電荷轉(zhuǎn)移染料，使薄膜對光捕獲敏感。由于半導(dǎo)體薄膜的高表面積和染料的理想光譜特性，該裝置可以收集高比例的入射太陽能通量（46％），并顯示出將入射光子轉(zhuǎn)換為電流的極高效率（超過80％）。模擬太陽光的總光電能量轉(zhuǎn)換率為7.1-7.9％，日光下的總光電能量轉(zhuǎn)換率為12％。這種光伏電池具有較大電流密度（大于12 mA/cm2）和出色的穩(wěn)定性（在不分解的情況下至少維持500萬次轉(zhuǎn)換）以及低成本使得實際應(yīng)用成為可能。

文章鏈接：

https://www.nature.com/articles/353737a0.pdf

發(fā)光材料

發(fā)光材料領(lǐng)域引用最高的文章是關(guān)于有機電致發(fā)光二極管，這篇文章以題為“Organic electroluminescent diodes”于1987年發(fā)表在Applied Physics Letters上。這篇文章的作者是“OLED之父”鄧青云和S. A. VanSlyke。這篇文章的引用量已經(jīng)高達12058次。

在這篇文章中，作者使用有機材料作為發(fā)光元件構(gòu)造新型電致發(fā)光器件。二極管具有通過氣相沉積制備的有機薄膜的雙層結(jié)構(gòu)。從銦-錫-氧化物陽極和合金化的Mg：Ag陰極提供有效的空穴和電子注入。電子-空穴復(fù)合和綠色電致發(fā)光發(fā)射被限制在有機界面區(qū)域附近。在低于10 V的驅(qū)動電壓下，可實現(xiàn)高外部量子效率（1％光子/電子），發(fā)光效率（1.5 lm/W）和亮度（> 1000 cd/m2）。

文獻鏈接：

https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.98799%40apl.2019.APLCLASS2019.issue-1

光催化

東京大學(xué)的Akira Fujishima教授于1972年在Nature上發(fā)表了二氧化鈦（TiO2）單晶表面在紫外光照射下水的光分解現(xiàn)象，這一被稱為Honda-Fujishima效應(yīng)的開創(chuàng)性科研成果及其隨后的一系列重要成果使得Akira Fujishima被公認為“光催化之父”。這篇題為“Electrochemical Photolysis of Water at a Semiconductor Electrode”的文章至今累計被引19144次，是光催化領(lǐng)域引用最高的文章。

在這篇文章中，作者向全世界介紹了光催化，同時也拉開了光催化研究的序幕。光觸媒在光的照射下，產(chǎn)生類似光合作用的光催化反應(yīng)，產(chǎn)生出氧化能力極強的自由氫氧基和活性氧，具有很強的光氧化還原功能，可氧化分解各種有機化合物和部分無機物，能破壞細菌的細胞膜和固化病毒的蛋白質(zhì)，可殺滅細菌和分解有機污染物，把有機污染物分解成無污染的水和二氧化碳，因而具有極強的抗菌、脫臭、防污、凈水、大氣凈化等功能。光催化反應(yīng)產(chǎn)生的氧化能力極強的自由氫氧基和活性氧，進而將細胞核氧化而使其致死；除臭作用是對氨氣、乙醛、一氧化碳、苯乙烯、丙烯、乙烯、及甲硫醇、硫化氫、苯酚、尼古丁等具有強氧化作用，使其轉(zhuǎn)化為無毒無味的其它物質(zhì)，有效去除臭味；防污作用主要是對于家庭或公共場所的頑垢、油污及附著粉塵等均可有效分解。

文獻鏈接：

https://www.nature.com/articles/238037a0.pdf

納米材料

1992年美國Mobil公司的Kresge和Beck等首次以表面活性劑為模板，報道合成了有序介孔氧化硅材料MCM-41，這是分子篩與多孔物質(zhì)發(fā)展史上的一次飛躍。這篇文章以題為“Ordered mesoporous molecular sieves synthesized by a liquid-crystal template mechanism”發(fā)表在Nature上。目前為止，這篇文章的引用為14364次，成為納米材料研究領(lǐng)域引用最高的文章。

由于較大的內(nèi)表面積，微孔和中孔無機固體被認為作為催化劑和吸附介質(zhì)具有很大的實用性。典型的微孔材料是結(jié)晶骨架固體，例如沸石，但到目前為止發(fā)現(xiàn)的最大孔尺寸是10-12?，中孔固體的實例包括二氧化硅和改性的層狀材料，但它們總是無定形或次晶，具有不規(guī)則間隔并且尺寸分布廣泛的孔。孔隙尺寸可以通過層狀硅酸鹽與表面活性劑物質(zhì)的嵌入來控制，但最終產(chǎn)品部分地保留了前體材料的層狀性質(zhì)。在這個工作中，作者報道了在表面活性劑存在下煅燒硅鋁酸鹽凝膠合成的中孔固體。該材料具有規(guī)則的均勻通道陣列，通過選擇表面活性劑，輔助化學(xué)品和反應(yīng)條件，可以調(diào)整其尺寸。這些材料的形成通過液晶“模板”機制進行，其中硅酸鹽材料在有序的表面活性劑膠束之間形成無機壁。

文獻鏈接：

https://www.nature.com/articles/359710a0.pdf

表界面

1938年，美國喬治華盛頓大學(xué)的Stephen Brunauer、P. H. Emmett和Edward Teller在JACS上發(fā)表了題為“Adsorption of gases in multimolecular layers”的文章，奠定了大名鼎鼎的BET理論的基礎(chǔ)。目前為止，這篇文章的被引頻次高達18055，成為了表界面研究中引用最高的文章。

BET理論計算是建立在Brunauer, Emmett和 Teller三人從經(jīng)典統(tǒng)計理論推導(dǎo)出的多分子層吸附公式基礎(chǔ)上，得到單層吸附量 Vm，然后計算出比表面積。

V—平衡壓力為P時，吸附氣體的總體積。

Vm—催化劑表面覆蓋第一層滿時所需氣體的體積。

P—被吸附氣體在吸附溫度下平衡時的壓力。

P0—飽和蒸汽壓力。

C—與被吸附有關(guān)的常數(shù)。

BET方程在多層吸附理論的基礎(chǔ)上建立了單層飽和吸附量Vm與多層吸附量V之間的關(guān)系，與許多物質(zhì)的實際吸附過程更相似，測試可靠性高。

文獻鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja01269a023

有機合成

Suzuki反應(yīng)是一個十分經(jīng)典的有機偶聯(lián)反應(yīng)。在零價鈀配合物催化下，芳基或烯基硼酸或硼酸酯與氯、溴、碘代芳烴或烯烴發(fā)生交叉偶聯(lián)。該反應(yīng)由鈴木章在1979年首先報道，在有機合成中的用途很廣，具有較強的底物適應(yīng)性及官能團容忍性，常用于合成多烯烴、苯乙烯和聯(lián)苯的衍生物，從而應(yīng)用于眾多天然產(chǎn)物、有機材料的合成中。

日本北海道大學(xué)的Akira Suzuki和Norio Miyaura一起于1995年以題為“Palladium-catalyzed cross-coupling reactions of organoboron compounds”在Chemical Reviews上發(fā)表綜述。在這篇綜述中，作者對不同類型的Suzuki反應(yīng)進行了總結(jié)。這篇綜述也成了有機合成領(lǐng)域的一篇經(jīng)典文章，目前這篇文章的引用高達9965次。

文獻鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cr00039a007