山东大学、北京科技大学JACS：纳米催化剂析氢反应
秋去冬来，北风凛冽，科研人宅在实验室捣鼓实验；
寒来暑往，四季更替，计算人猫在电脑前拨弄数据！
Nature Computational Science：相对论性物质的快速动力学模拟器
相对论动力学理论，在现代物理学的几个领域中无处不在，在天体物理背景下的系统中找到了大规模的应用，一直到亚核尺度，直到夸克胶子等离子体领域。这激发了人们对强大而高效的计算方法的探索，这些方法能够精确地研究相对论状态下的流体动力学，以及向流体动力学以外的过渡——原则上一直到弹道状态。在此，为了解决这一挑战，来自意大利费拉拉大学的D. Simeoni等研究者提出了一套有效模拟强(流体)和弱(稀薄气体)相互作用状态下相对论流动的相对论晶格动力学方案。该方法既可以处理无质量粒子，也可以处理有质量粒子，因此包括超相对论和轻度相对论。研究者还详细讨论了该方法在上述体系中模拟相对论流的计算性能，并展望了未来的应用前景。
参考文献：
Ambruş, V.E., Bazzanini, L., Gabbana, A. et al. Fast kinetic simulator for relativistic matter. Nat Comput Sci 2, 641–654 (2022). https://doi.org/10.1038/s43588-022-00333-x
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s43588-022-00333-x
2.npj Computational Materials：A型反铁磁NiI2双分子层与铁电In2Se3耦合的可切换半金属丰度
电控制反铁磁体的半金属丰度，对基础研究和实际应用都具有重要意义。在此，来自济南大学的Shengshi Li & 山东大学的Yanlu Li等研究者通过构建由二维(二维) A型反铁磁NiI2双分子层(bi-NiI2)和不同厚度的铁电In2Se3组成的van der Waals异质结构，提出了在bi-NiI2与In2Se3双分子层(bi-In2Se3)近似的双分子层(bi-In2Se3)中，半金属性是可实现和可转换的。bi-In2Se3的极化翻转成功地驱动了bi-NiI2在半金属和半导体之间的跃迁。这种有趣的现象是由极化场引起的能带偏移和界面电荷转移的共同作用引起的。此外，bi-NiI2的易磁化轴也依赖于bi-In2Se3的极化方向。应变可以有效地控制异质结构中双NiI2的半金属丰度和磁性各向异性能。这些发现，不仅提供了实现和控制半元的可行策略。
参考文献：
Wang, Y., Xu, X., Zhao, X. et al. Switchable half-metallicity in A-type antiferromagnetic NiI2 bilayer coupled with ferroelectric In2Se3. npj Comput Mater 8, 218 (2022). https://doi.org/10.1038/s41524-022-00904-6
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41524-022-00904-6
3.npj Computational Materials：基于机器学习的晶态硅和非晶态硅晶界电导的稳健组合建模
通过晶界的热电输运(GB)知识，对于设计纳米结构热电材料至关重要，其中的输运在很大程度上取决于GB原子结构。在此，来自日本东京大学的Junichiro Shiomi等研究者，采用机器学习(ML)技术研究了用格林函数法计算的硅GB结构与热、电边界电导(TBC和EBC)之间的关系。研究者利用无序描述子和原子密度，提出了一个涵盖结晶-结晶和结晶-非晶界面的TBC的鲁棒ML预测模型。研究者还建立了高精度的ML模型，来预测TBC和EBC及其比值，仅使用少量的晶体GBs数据。研究发现，原子间角和原子间距离的变化，分别是对TBC和EBC最有预测性的描述符。这些结果，证明了黑盒模型的鲁棒性，并为热导与电导解耦这一关键物理问题开辟了道路。
参考文献：
Lortaraprasert, C., Shiomi, J. Robust combined modeling of crystalline and amorphous silicon grain boundary conductance by machine learning. npj Comput Mater 8, 219 (2022). https://doi.org/10.1038/s41524-022-00898-1
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41524-022-00898-1
4.npj Computational Materials：基于单材料SnP3逻辑结的NOx传感器电子指纹机制
在此，来自德国不莱梅雅各布大学的Agnieszka B. Kuc & 韩国科学信息技术院的Han Seul Kim等，通过一套第一性原理电子结构计算，探索了基于SnP3的单材料逻辑结对有害NOx气体的非凡传感能力。基于三层/单层SnP3的金属/半导体特性，设计了由单一材料构成的金属-半导体-金属侧结作为传感平台。在电极-通道界面缺乏肖特基势垒的情况下，根据电流-电压特性精确检测了SnP3层与气体分子之间的气体特异性电荷转移。在SnP3衬底上具有强吸附强度和电荷转移量的NOx气体，被证明可以通过这种方式很好地检测到，无论是电流的绝对大小还是在合理小的偏置电压下作为传感信号的负微分电阻(NDR)。这项工作，将为设计高灵敏度传感器应用的肖特基无阻隔金属-半导体结，提供新的途径。
参考文献：
Ramzan, M.S., Kuc, A.B. & Kim, H.S. Electronic fingerprint mechanism of NOx sensor based on single-material SnP3 logical junction. npj Comput Mater 8, 220 (2022). https://doi.org/10.1038/s41524-022-00903-7
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41524-022-00903-7
5.JACS：双金属纳米催化剂析氢反应的局部结构研究
亚-5纳米双金属纳米催化剂的原子三维结构的揭示，挑战了传统方法的局限性。值得注意的是，催化反应中活性位点与附近配位环境之间的协同关系的识别，依赖于局部相和化学成分在短范围内的立体分布。在此，来自北京科技大学的Xianran Xing等研究者，作为一种典型的纳米催化剂，研究了有序聚四氟乙烯双金属在析氢反应中的作用。将对分布函数与反向蒙特卡罗相结合，确定了局部相对称性、化学成分和原子分布。局部相段的分离为无序的富Pt的A1和Pt3Fe L12相，可以归因于Pt56Fe44中HER活性和稳定性的显著提高。外层Fe被蚀刻后，剩余的无序偏析为放电和电化学解吸反应提供了大量的活性Pt位点。它导致了局部成键的铂对，使吸附的氢原子更容易重组。目前的研究，将为双金属纳米催化剂的局部范围提供结构性的见解，并对创造新的、低成本的纳米催化剂有价值。
参考文献：
Qiang Li, He Zhu, Xiaoyu Chen, Hui Liu, Yang Ren, Yanan Chen, Koji Ohara, Lihui Zhou, Jun Chen, Jinxia Deng, Jun Miao, Kun Lin, Xiaojun Kuang, and Xianran Xing. Local Structure Insight into Hydrogen Evolution Reaction with Bimetal Nanocatalysts. Journal of the American Chemical Society Article ASAP DOI: 10.1021/jacs.2c07844
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c07844
