题 目：微尺度化学体系中的统计动力学计算方法 

　　报告人：江慧军　副研究员 

　　单 位：中国科学技术大学 

　　时 间：2023/11/13　15:00 

　　地 点：嘉锡楼三层大会议室（305） 

　　－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 

　　附简介： 

　　随着化学、材料、生物等学科的发展，科学研究关注的体系越来越集中到微尺度（体系尺度约为纳米到微米），例如纳米催化反应、纳米材料自组装、低维材料生长、生物分子自组装等。越来越多的实验表明，由于体系微尺度的特点，其自身尺寸与动力学过程的特征尺寸越来越可比拟，导致除微观电子结构性质外其他尺度的动力学以及非平衡因素也会对体系宏观行为产生强烈影响。这些体系内在的复杂性与可能的非平衡性决定了对其规律的认识需要我们探索从微观性质到宏观行为的统计动力学。微尺度化学体系统计动力学理论研究面临的主要困难是，如何从体系微观性质出发，实现各个尺度各种动力学过程的跨尺度计算，最终得到实验可测的宏观统计行为。本报告简略介绍近年来我们发展的一系列微尺度化学体系统计动力学理论计算方法，并应用这些方法揭示了几何决定的石墨烯外延生长机理、动力学控制的双功能催化剂反应选择性、动力学控制的纳米电催化反应增强机理等。 江慧军，中国科学技术大学微尺度物质科学国家研究中心副研究员，博士生导师。研究领域为微尺度化学体系统计动力学理论与计算方法及其在化学、生物体系中的应用。近年来发展了原子尺度二维材料动态生长模型与多尺度动力学蒙特卡洛算法、纳米催化剂尺度全动力学理论模型与包含场致物质输运的体系状态时空演化方程、自组装群体动力学尺度粗粒化模型结合自主开发非平衡随机动力学GPU并行计算框架等。以第一或通讯作者在Adv. Mater.、WIREs Comput. Mol. Sci. 、 Angew. Chem. Int. Ed. 、J. Am. Chem. Soc. 、Nano Lett. 、ACS Nano 、ACS Catal.等期刊发表多论文。  

　　－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 

　　题 目：迈向准确高效的多相催化理论模拟 

　　报告人：陈征　助理研究员 

　　单 位：复旦大学 

　　时 间：2023/11/13　16:30 

　　地 点：嘉锡楼三层大会议室（305） 

　　－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 

　　附简介： 

　　多相催化极其重要。它可以用来生产燃料和化学品，提供可持续能源，并减少污染和废料。理论和实验的结合，使得催化剂的理性设计成为可能。密度泛函理论(DFT)是研究催化作用最广泛使用的计算方法。它提供了有关反应机理、活性位点本质、过渡态构造等的分子水平上的基本理解。然而，广泛应用的GGA泛函在模拟表面能量学时，仍存在较大误差。我们提出了组合方法XYG3：GGA，成功地将双杂化泛函XYG3高效地引入表面催化能量学的精确计算。微观反应动力学提供了如何将 DFT 微观层次与多相催化宏观可观察量进行关联的重要途径。一方面，基于动力学蒙特卡罗模拟的微观动力学对复杂系统来说计算量太大，另一方面，基于平均场近似的微观动力学无法准确。我们提出了XPK 模型，它可以实现多相催化的高效准确的微观动力学模拟。模拟复杂催化系统仍面临挑战，但解决这些挑战将开发出新的理论潜能。 参考文献：Nat. Commun. 2023, 14, 936; ACS Catal. 2021, 11, 9333; ACS Catal. 2021, 11, 3830; ACS Catal. 2018, 8 (7), 5816。 陈征，2018年在复旦大学获得博士学位，师从徐昕教授。主要研究方向为多相催化的理论模拟，特别是面向原位或工况条件下多相催化精确高效模拟。提出了可精确描述金属表面催化体系的高效电子结构计算框架XYG3:GGA，以及精确高效的微观动力学模拟方法拓展的唯象动力学XPK，解决了常见的方法应用于复杂多相催化体系时，无法兼顾精度和效率的难题。发展的新方法已成功应用于原位下的多相催化体系，准确地描述和认识催化过程。围绕原位条件下的多相催化理论模拟，近5年内以一作或者共同一作发表论文15篇，包括Nat. Catal.(1)、Nat. Comm.(4)、Chem(1)、Joule(1)、Angew. Chem. In. Ed.(1)、ACS Catal. (5)等。  

　　－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－