欢迎光临散文网 会员登陆 & 注册

计算顶刊周报合集||ACS Catal.、ACS Nano、Nat. Commun.、JACS、Angew...

2022-04-18 11:16 作者:唯理计算  | 我要投稿

春暖花开,万物复苏,一切都是欣欣向荣的样子。万物更迭,科研工作当然也不例外,蛰伏了一个冬季,让我们也来看看科研工作者的最新动态吧。


1.ACS:高效甲酰胺三碘化铅太阳能电池中氢的最小化和控制


醋酸甲脒三碘化铅(FAPbI3),目前保持着单结钙钛矿太阳能电池转换效率的记录。碘管理被认为是抑制FAPbI3活性层缺陷引起的非辐射损失的关键。然而,非辐射损失的起源和通过碘浓度管理抑制这种损失的潜在机制仍不清楚。在此,来自澳大利亚悉尼大学的Yuhang Liang & Xiangyuan Cui & Jun Huang & Rongkun Zheng等研究者,通过第一性原理模拟,证明了FAPbI3的非辐射损耗不是由固有点缺陷造成的。相反,在FAPbI3中,在富碘和贫碘条件下都有丰富的氢离子,作为高效的非辐射复合中心,并被认为是功率转换效率被抑制的原因。此外,碘适度合成条件有利于电钝化氢分子的形成,可显著抑制有害氢离子的生成。这项工作确定了广泛使用的FAPbI3层中主要的非辐射复合中心,并合理解释了当前的碘管理如何减少非辐射损失。减少钙钛矿中无意的氢掺入,是实现高设备性能的关键。



参考文献:

Yuhang Liang, Xiangyuan Cui, Feng Li, Catherine Stampfl, Simon P. Ringer, Jun Huang, and Rongkun Zheng, Minimizing and Controlling Hydrogen for Highly Efficient Formamidinium Lead Triiodide Solar Cells, Journal of the American ChemicalSociety Article ASAP,DOI: 10.1021/jacs.2c00038


原文链接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c00038


2.JACS:通过改进密度来改进结果:密度校正密度泛函理论



密度泛函理论(DFT)计算,已经在化学和材料领域得到广泛应用,因为与基于波函数的方法相比,DFT计算方法通常能够以更低的计算成本提供有用的准确性。所有实际的DFT计算都需要对未知的交换相关能进行近似,然后在Kohn-Sham方案中自一致地使用交换相关能,从近似的密度产生近似的能量。密度校正DFT只是研究对总能量误差的相对贡献。在绝大多数DFT计算中,由于近似密度而产生的误差是可以忽略的。但是,当某些类的泛函应用于某些类的问题时,密度误差足够大,足以显著地贡献能量,而去除它会带来更好的结果。这些问题包括反应位垒、涉及π共轭的扭转位垒、卤素键、自由基和阴离子、大多数拉伸键等。在所有这些情况下,使用更精确的密度可以显著提高性能,通常使用Hartree-Fock密度就足够了。在此,来自韩国延世大学的Eunji Sim等研究者,解释了DC-DFT是什么,它可能在哪里改进结果,以及DC-DFT如何能够产生更精确的函数。研究者还概述了该领域的挑战和前景。



参考文献:

Eunji Sim, Suhwan Song, Stefan Vuckovic, and Kieron Burke, Improving Results by Improving Densities: Density-Corrected Density Functional Theory. Journal of the American Chemical Society Article ASAP DOI: 10.1021/jacs.1c11506


原文链接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c11506


3.JACS:烷氧基抽氢:反应和选择性的热力学和极性影响的计算研究



在此,来自上海工程技术大学的Fengjiao Liu & 意大利托尔维加塔大学的Massimo Bietti & 美国加州大学洛杉矶分校的K. N. Houk等研究者,采用密度泛函理论计算了不同环境下甲氧基叔丁氧基三氯乙氧基三氟乙氧基26个C-H键的反应(ωB97X-D)。研究者用改进的Evans-Polanyi处理方法,分析了活化能垒的变化,以解释极性和不饱和效应。Roberts、Steel和Mayer的处理方法启发了一种简单处理方法的发展,包括反应热力学、反应物自由基和产物自由基电负性之间的差异,以及α不饱和的存在或不存在。三参数方程(ΔH⧧= 0.52ΔHrxn(1-d)-0.35ΔχAB2 + 10.0,其中C-H键存在α-不饱和时d = 0.44)与量子力学计算的势垒有很好的相关性,并显示了反应热力学(由反应物和生成物的键离解能决定)和极性效应的定量重要性。


参考文献:

Fengjiao Liu, Siqi Ma, Zeying Lu, Anjanay Nangia, Meng Duan, Yanmin Yu, Guochao Xu, Ye Mei, Massimo Bietti, and K. N. Houk. Hydrogen Abstraction by Alkoxyl Radicals: Computational Studies of Thermodynamic and Polarity Effects on Reactivities and Selectivities. Journal of the American Chemical Society Article ASAP DOI: 10.1021/jacs.2c00389


原文链接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c00389


4.Angew:利用机器学习增强全局优化求解Pt3Sn(111)上超薄氧化物的结构



固体表面原子结构的确定,通常取决于测量性质与基于假设结构模型的模拟的比较。对于简单的结构,模型可能是猜测的,但对于更复杂的结构,需要可靠的基于理论的搜索算法。到目前为止,这些方法受到组合复杂性和计算费用的限制,足够精确的能量估计表面。然而,机器学习方法的引入有可能从根本上改变这一现状。在此,来自丹麦奥尔胡斯大学的Bjørk Hammer等研究者演示了一种进化算法,利用机器学习加速能量估计多样化种群生成,可以用来解决未知的表面结构-基于有限的实验输入Pt3Sn(111)(4×4)表面氧化物。该算法效率高、鲁棒性好,可广泛应用于地面研究,取代人工、基于直觉的模型生成。



参考文献:

Merte, L..R., Bisbo, M..K., Sokolović, I., Setvín, M., Hagman, B., Shipilin, M., Schmid, M., Diebold, U., Lundgren, E. and Hammer, B. (2022), Structure of an Ultrathin Oxide on Pt3Sn(111) Solved by Machine Learning Enhanced Global Optimization. Angew. Chem. Int. Ed.. Accepted Author Manuscript. 

https://doi.org/10.1002/anie.202204244


原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202204244


5.ACS Catalysis:电化学CO2还原单原子和双原子催化剂的计算筛选


在缺陷石墨烯上负载的单原子催化剂,表现出了巨大的电化学还原CO2为CO的潜力。在此,来自丹麦技术大学的Naiwrit Karmodak & Karen Chan等研究者,利用混合密度泛函理论势相关的微动力学模型,在氮掺杂石墨烯上对M从Sc到Zn变化的单原子双原子催化剂(MNCs和FeMNC)进行了计算筛选。生成能的计算揭示了几种稳定的单原子和双原子掺杂位基序。研究者考虑了CO2的动力学,以CO2*和COOH*中间体的结合能作为描述符来分析这些催化剂的活性。与(211)过渡金属(TM)表面相比,MNCs和FeMNC反应中间体在不同金属掺杂剂上表现出不同的结合基序。研究者发现,CrNC、MnNC、FeNC和CoNC四种MNCs对CO2R具有较高的催化效率。在不同掺杂几何构型和周围N-配位的FeMNCs中,研究者确定了11个具有高TOF的CO生成和低选择性析氢反应的候选化合物。其中,FeMnNC的CO2R活性最高。MNCs和FeMNCs中较大的CO2*偶极场相互作用,会导致从TM表面缩放的偏差。



参考文献:

Naiwrit Karmodak, Sudarshan Vijay, Georg Kastlunger,and Karen Chan. Computational Screening of Single and Di-Atom Catalysts for Electrochemical CO2 Reduction: ACS Catalysis 0, 12 DOI: 10.1021/acscatal.1c05750


原文链接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c05750


计算顶刊周报合集||ACS Catal.、ACS Nano、Nat. Commun.、JACS、Angew...的评论 (共 条)

分享到微博请遵守国家法律