新聞網(wǎng)訊（通訊員華軒）化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院莊林教授團(tuán)隊(duì)近日在化學(xué)旗艦期刊《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》發(fā)表熱點(diǎn)論文，提出一種全新的理論方法，可直觀且定量地描述固體表面的反應(yīng)性圖像，具有深遠(yuǎn)的科學(xué)意義和重大的應(yīng)用價(jià)值。

論文題為Spatially Resolved Quantification of the Surface Reactivity of Solid Catalyst（《固體催化劑表面反應(yīng)性的空間分辨定量描述》），作者黃冰、肖麗、陸君濤、莊林。

結(jié)構(gòu)與反應(yīng)性是化學(xué)研究?jī)蓚€(gè)永恒的主題?；瘜W(xué)家對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與化學(xué)反應(yīng)規(guī)律的深入研究形成了化學(xué)反應(yīng)性理論，其中前線分子軌道理論是現(xiàn)代化學(xué)研究常用的理論方法，日本科學(xué)家福井謙一和美國(guó)科學(xué)家勞德?霍夫曼因在此領(lǐng)域的開創(chuàng)性研究獲得了1981年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。不過(guò)，前線分子軌道理論無(wú)法應(yīng)用于固體表面的研究，因?yàn)楣腆w的原子數(shù)量巨大且表面成鍵方式復(fù)雜。莊林團(tuán)隊(duì)提出表征固體表面前線軌道的新描述符，使對(duì)固體表面反應(yīng)性的直觀而定量的描述成為可能。

莊林等提出將固體能帶中各能級(jí)對(duì)反應(yīng)性的貢獻(xiàn)用一個(gè)權(quán)重函數(shù)加以描述，其最大值出現(xiàn)在費(fèi)米能級(jí)并隨能量變化逐漸衰減為零，對(duì)能態(tài)密度進(jìn)行加權(quán)求和后所得到的物理量定義為費(fèi)米軟度（Fermi softness）。研究表明，費(fèi)米軟度不僅與吸附能存在良好的相關(guān)性，而且可提供原子尺度的表面反應(yīng)性空間圖像。該方法成功揭示了多個(gè)復(fù)雜催化劑表面的反應(yīng)性精細(xì)結(jié)構(gòu)以及對(duì)化學(xué)反應(yīng)的空間各向異性催化特征，這些獨(dú)特的功能是目前其它理論方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

國(guó)家“千人計(jì)劃”學(xué)者、著名理論化學(xué)家羅毅教授在亮點(diǎn)評(píng)述中指出，費(fèi)米軟度方法是對(duì)前線分子軌道理論的重要拓展，為固體表面物理化學(xué)注入了全新的概念，具有深遠(yuǎn)的科學(xué)意義和重大的應(yīng)用價(jià)值，是指導(dǎo)固體催化劑設(shè)計(jì)強(qiáng)有力的理論工具，有望在以多相催化為科學(xué)基礎(chǔ)的新能源技術(shù)和石油化工等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

（供圖：莊林 編輯：付曉歌）