Bimetallic platinum-nickel (Pt-Ni) nanostructures represent an emerging class of electrocatalysts for oxygen reduction reaction (ORR) in fuel cells, but practical applications have been limited by catalytic activity and durability. We surface-doped Pt3Ni octahedra supported on carbon with transition metals, termed M-Pt3Ni/C, where M is vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, molybdenum (Mo), tungsten, or rhenium. The Mo-Pt3Ni/C showed the best ORR performance, with a specific activity of 10.3 mA/cm(2) and mass activity of 6.98 A/mg(Pt), which are 81- and 73-fold enhancements compared with the commercial Pt/C catalyst (0.127 mA/cm(2) and 0.096 A/mg(Pt)). Theoretical calculations suggest that Mo prefers subsurface positions near the particle edges in vacuum and surface vertex/edge sites in oxidizing conditions, where it enhances both the performance and the stability of the Pt3Ni catalyst.

An activity lift for platinum Platinum is an excellent but expensive catalyst for the oxygen reduction reaction (ORR), which is critical for fuel cells. Alloying platinum with other metals can create shells of platinum on cores of less expensive metals, which increases its surface exposure, and compressive strain in the layer can also boost its activity (see the Perspective by Stephens et al. ). Bu et al. produced nanoplates—platinum-lead cores covered with platinum shells—that were in tensile strain. These nanoplates had high and stable ORR activity, which theory suggests arises from the strain optimizing the platinum-oxygen bond strength. Li et al. optimized both the amount of surface-exposed platinum and the specific activity. They made nanowires with a nickel oxide core and a platinum shell, annealed them to the metal alloy, and then leached out the nickel to form a rough surface. The mass activity was about double the best reported values from previous studies. Science , this issue p. 1410 , p. 1414 ; see also p. 1378

Oxygen reduction reaction (ORR) catalyst supported by hybrid composite materials is prepared by well-mixing carbon black (CB) with Pt-loaded reduced graphene oxide (RGO). With the insertion of CB particles between RGO sheets, stacking of RGO can be effectively prevented, promoting diffusion of oxygen molecules through the RGO sheets and enhancing the ORR electrocatalytic activity. The accelerated durability test (ADT) demonstrates that the hybrid supporting material can dramatically enhance the durability of the catalyst and retain the electrochemical surface area (ECSA) of Pt: the final ECSA of the Pt nanocrystal on the hybrid support after 20 000 ADT cycles is retained at >95%, much higher than the commercially available catalyst. We suggest that the unique 2D profile of the RGO functions as a barrier, preventing leaching of Pt into the electrolyte, and the CB in the vicinity acts as active sites to recapture/renucleate the dissolved Pt species. We furthermore demonstrate that the working mechanism can be applied to the commercial Pt/C product to greatly enhance its durability.

Two-dimensional layered semiconductors such as molybdenum disulfide (MoS2) have attracted tremendous interest as a new class of electronic materials. However, there are considerable challenges in making reliable contacts to these atomically thin materials. Here we present a new strategy by using graphene as the back electrodes to achieve ohmic contact to MoS2. With a finite density of states, the Fermi level of graphene can be readily tuned by a gate potential to enable a nearly perfect band alignment with MoS2. We demonstrate for the first time a transparent contact to MoS2 with zero contact barrier and linear output behavior at cryogenic temperatures (down to 1.9 K) for both monolayer and multilayer MoS2. Benefiting from the barrier-free transparent contacts, we show that a metal–insulator transition can be observed in a two-terminal MoS2 device, a phenomenon that could be easily masked by Schottky barriers found in conventional metal-contacted MoS2 devices. With further passivation by boron nitride (BN) encapsulation, we demonstrate a record-high extrinsic (two-terminal) field effect mobility up to 1300 cm2/(V s) in MoS2 at low temperature.

We report a highly efficient photocatalyst comprised of Cu7S4@Pd heteronanostructures with plasmonic absorption in the near-infrared (NIR)-range. Our results indicated that the strong NIR plasmonic absorption of Cu7S4@Pd facilitated hot carrier transfer from Cu7S4 to Pd, which subsequently promoted the catalytic reactions on Pd metallic surface. We confirmed such enhancement mechanism could effectively boost the sunlight utilization in a wide range of photocatalytic reactions, including the Suzuki coupling reaction, hydrogenation of nitrobenzene, and oxidation of benzyl alcohol. Even under irradiation at 1500 nm with low power density (0.45 W/cm2), these heteronanostructures demonstrated excellent catalytic activities. Under solar illumination with power density as low as 40 mW/cm2, nearly 80–100% of conversion was achieved within 2 h for all three types of organic reactions. Furthermore, recycling experiments showed the Cu7S4@Pd were stable and could retain their structures and high activity after five cycles. The reported synthetic protocol can be easily extended to other Cu7S4@M (M = Pt, Ag, Au) catalysts, offering a new solution to design and fabricate highly effective photocatalysts with broad material choices for efficient conversion of solar energy to chemical energy in an environmentally friendly manner.

A facile strategy to Pt3Ni nanocrystals with highly porous features is developed. The integration of a high surface area and rich step/edge atoms endows the nanocrystals with an impressive oxygen reduction reaction (ORR) specific activity and mass activity. These nanocrystals are more stable in ORR and show a small activity change after 6000 potential sweeps. This is a promising material for practical electrocatalytic applications.

Volumetric functional imaging of transient cellular signaling and motion dynamics poses a significant challenge to current microscopy techniques, primarily due to limitations in hardware bandwidth and the restricted photon budget within short exposure times. In response to this challenge, we present squeezed light field microscopy (SLIM), a computational imaging method that enables rapid detection of high-resolution three-dimensional (3D) light signals using only a single, low-format camera sensor area. SLIM pushes the boundaries of 3D optical microscopy, achieving over one thousand volumes per second across a large field of view of 550 μm in diameter and 300 μm in depth. Using SLIM, we demonstrated blood cell velocimetry across the embryonic zebrafish brain and in a free-moving tail exhibiting high-frequency swinging motion. The millisecond temporal resolution also enables accurate voltage imaging of neural membrane potentials in the leech ganglion. These results collectively establish SLIM as a versatile and robust imaging tool for high-speed microscopy applications.