Credito:gruppo del Prof. Zhuang
Il calcolo teorico è diventato un approccio indispensabile per rivelare la termodinamica e la cinetica della catalisi. La strategia computazionale statica è l'approccio più popolare nella catalisi teorica, in cui la termodinamica e la cinetica di reazione vengono valutate sulla base di alcune geometrie stazionarie a temperatura zero e alcuni modelli di meccanica statistica ideali.
Pertanto, l'accuratezza dell'approccio statico ampiamente utilizzato è limitata dalla compatibilità tra modelli ideali e condizioni realistiche. In confronto, la simulazione della dinamica molecolare ab initio (AIMD) è un approccio ben testato che va oltre gli stati stazionari statici. Tuttavia, è molto difficile ottenere una termodinamica e una cinetica convergenti a causa del costo computazionale significativamente elevato per le simulazioni su scala temporale lunga.
In un recente studio pubblicato su Chinese Chemical Letters , il Prof. Chen Jun e il Prof. Chen Zhening del gruppo del Prof. Zhuang Wei presso il Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of the Chinese Academy of Sciences hanno proposto una strategia computazionale dinamica altamente efficiente per il calcolo della termodinamica e della cinetica nella catalisi eterogenea sulla combinazione di simulazioni di superficie a energia potenziale efficiente (PES) e di dinamica molecolare (MD).
Usando la CO chemisorbita sulla superficie Ru(0001) come sistema catalitico modello illustrativo, i ricercatori hanno ottenuto un MD su larga scala temporale a livello di microsecondi e il PES dotato di rete neurale ha mostrato un'elevata efficienza.
Hanno ottenuto una termodinamica e una cinetica dipendenti dalla temperatura affidabili a ciascuna di sette diverse temperature comprese tra 300 e 900 K, che vanno oltre l'approccio statico popolare e la teoria dello stato di transizione, fornendo una descrizione più precisa dei processi catalitici in condizioni realistiche.
Inoltre, i ricercatori hanno indicato che la strategia computazionale dinamica basata su efficienti simulazioni PES e MD è prontamente disponibile come approccio accurato ma efficiente per valutare la precisa termodinamica e cinetica dei processi catalitici in condizioni realistiche. I risultati possono essere utilizzati come un importante punto di riferimento per il successivo studio di protocolli dinamici per la catalisi eterogenea.
Questo studio dimostra chiaramente l'efficienza e l'affidabilità della strategia computazionale dinamica basata su efficienti simulazioni PES e MD, che è prevista come un potente strumento per il calcolo statistico della termodinamica e della cinetica nella catalisi, in combinazione con gli appropriati approcci di campionamento avanzati quando necessario. + Esplora ulteriormente
