2023年，注定是不平凡的一年！從本期開始，我們將對(duì)理論與計(jì)算領(lǐng)域的大牛，對(duì)之前的成果工作進(jìn)行簡(jiǎn)單匯總，希望能夠?yàn)榭蒲泄ぷ髡邆兲峁┮恍┧悸芳跋敕ā１酒跒?023版新版名人堂介紹，本期為第14期。

名人介紹

李澤生，男，1954年9月出生，博士，教授，博士生導(dǎo)師。所在學(xué)科化學(xué)，主要研究方向?yàn)槔碚摶瘜W(xué)。承擔(dān)"973計(jì)劃"課題1項(xiàng)，國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目子課題1項(xiàng)，重點(diǎn)項(xiàng)目2項(xiàng)，面上項(xiàng)目3項(xiàng)。研究成果獲得省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)3項(xiàng)，在國(guó)內(nèi)外重要學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文300余篇，均被SCI收錄。目前，擔(dān)任《分子科學(xué)學(xué)報(bào)》和《高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)》雜志編委等社會(huì)兼職。2000年受聘"獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃"特聘教授。

1. Nanoscale Advances：具有高離子遷移率的單層氫-MoS2作為銣(銫)離子電池極具前景的陽(yáng)極

二次離子電池依賴于二維(2D)電極材料，具有高能量密度和出色的倍率能力。Rb和Cs離子電池(RIBs和CIBs)是新型電池。本文研究者利用第一性原理計(jì)算，研究了H-MoS2作為二維電極在RIBs和CIBss中的潛在性能。二維H-MoS2上的M-top位具有最穩(wěn)定的金屬原子結(jié)合位點(diǎn)，吸附Rb和Cs原子后，其費(fèi)米能級(jí)上升到導(dǎo)帶，表明從半導(dǎo)體到金屬的轉(zhuǎn)變。由于H-MoS2對(duì)Rb和Cs離子具有較強(qiáng)的吸附能力，因此RIBs和CIBss的最大理論容量分別為372.05 mA h g?1(與商用石墨基lib相當(dāng))和223.23 mA h g?1。值得注意的是，Rb和Cs在H-MoS2上的擴(kuò)散勢(shì)壘分別為0.037和0.036 eV。如此低的擴(kuò)散勢(shì)壘使基于MoS2的RIBs和CIBs具有高速率能力。此外，氫-二硫化鉬還具有開路電壓合適、膨脹率低、循環(huán)穩(wěn)定性好、成本低、易于實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。這些結(jié)果表明，基于MoS2的RIBs和CIBs是具有巨大潛力的創(chuàng)新電池，可能為儲(chǔ)能和多學(xué)科交叉應(yīng)用提供機(jī)會(huì)。

參考文獻(xiàn)：

Lu, Baichuan, et al. "Monolayer H-MoS 2 with high ion mobility as a promising anode for rubidium (cesium)-ion batteries."?Nanoscale Advances?4.18 (2022): 3756-3763.

原文鏈接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/NA/D2NA00001F

2.JPCL：利用不同吸電子能力的端蓋基團(tuán)制備高效有機(jī)太陽(yáng)能電池的非富勒烯受體的理論研究

在有機(jī)太陽(yáng)能電池(OSCs)中，受體是至關(guān)重要的。在已知的非富勒烯受體Y6的基礎(chǔ)上，通過端蓋操作設(shè)計(jì)了6個(gè)受體Y6-COH、Y6-COOH、Y6-CN、Y6-SO2H、Y6-CF3和Y6-NO2。研究者采用密度泛函理論、含時(shí)密度泛函理論和分子動(dòng)力學(xué)等方法系統(tǒng)研究了端封工程對(duì)材料電子特性、光學(xué)特性和界面電荷轉(zhuǎn)移態(tài)的影響。所設(shè)計(jì)的受體具有合適的能級(jí)和改進(jìn)的光學(xué)性能。更重要的是，新受體的電子遷移率大大提高，甚至是母體分子的20倍以上。其中，選擇邊界分子軌道最低、紅移吸收最大的Y6-NO2與給體PM6構(gòu)建界面。與PM6/Y6相比，PM6/Y6-NO2表現(xiàn)出更強(qiáng)的界面相互作用和增強(qiáng)的電荷轉(zhuǎn)移特性。這項(xiàng)工作不僅增強(qiáng)了對(duì)受體結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系的理解，而且為高性能OSCs提供了一組有前途的受體。

參考文獻(xiàn)：

Yang, Jie, et al. "Theoretical study of non-fullerene acceptors using end-capped groups with different electron-withdrawing abilities toward efficient organic solar cells."?The Journal of Physical Chemistry Letters?13.3 (2022): 916-922.

原文鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.1c03943

3.JMGM：氟引發(fā)纖維素納米原纖維交聯(lián)反應(yīng)機(jī)理的理論研究

在此，研究者利用密度泛函理論對(duì)氟引發(fā)的纖維素納米原纖維的交聯(lián)反應(yīng)過程和機(jī)理進(jìn)行了理論研究。確定了生成醛和酯的三種反應(yīng)途徑。得到了10個(gè)反應(yīng)通道在B3LYP/6-311+G(d,p)能級(jí)上的反應(yīng)勢(shì)能信息。計(jì)算結(jié)果表明，?；笮纬甚サ姆磻?yīng)途徑實(shí)現(xiàn)了纖維素的交聯(lián)。形成酯的反應(yīng)途徑在動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)上都比其他能壘較低的形成醛的反應(yīng)途徑更有利。氧化位點(diǎn)主要發(fā)生在纖維素中羥甲基的亞甲基氫上。由氟引發(fā)的兩個(gè)纖維素分子交聯(lián)形成共價(jià)酯鍵，有利于改善纖維素的力學(xué)性能，最好添加纖維素納米原纖維作為“橋梁”，加強(qiáng)纖維素之間的連接。

參考文獻(xiàn)：

Zhang, Hui, et al. "Theoretical study on the cross-linking reaction mechanism of cellulose nanofibrils initiated by fluorine."?Journal of Molecular Graphics and Modelling?116 (2022): 108266.

原文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1093326322001450?via%3Dihub

4.PCCP：苯亞砜基自由基PhSO˙光致異構(gòu)化機(jī)制的理論見解

亞砜基自由基(R-SO˙)在許多反應(yīng)中起重要作用，而異構(gòu)體草酸基自由基(R-OS˙)由于R-OS˙穩(wěn)定性差，很少觀察到它們之間的異構(gòu)化。本文研究者采用完全活性空間自一致場(chǎng)(CASSCF)及其多態(tài)二階微擾(MS-CASPT2)方法，研究了苯基亞砜基自由基PhSO˙1及其異構(gòu)體苯氧嘧啶基自由基PhOS˙2的光誘導(dǎo)反應(yīng)機(jī)理。結(jié)果表明，1和2在基態(tài)具有相似的單占分子軌道，但在激發(fā)態(tài)具有不同的性質(zhì)，這決定了它們?cè)谳椪蘸蟮牟煌袨?。自由?可以在光照射下生成2，而2則通過S原子遷移中間體Int1(2-羰基環(huán)己二烯基自由基)通過兩條途徑生成異構(gòu)化產(chǎn)物3(2-羥基苯基噻基自由基)和開環(huán)產(chǎn)物4(無(wú)環(huán)硫酮基自由基)。前一種途徑涉及隨后的氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)，具有強(qiáng)烈的放熱過程，而后一種途徑涉及高勢(shì)壘的擴(kuò)環(huán)和開環(huán)過程，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和能量?jī)A向于前一種途徑。此外，研究者還發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)參與反應(yīng)并促進(jìn)光化學(xué)過程的錐形交叉點(diǎn)。該計(jì)算不僅與實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果保持一致，而且澄清了這些結(jié)果(X. Zeng, et al.,?J. Am. Chem. Soc., 2018, 140(31), 9972–9978)，也豐富了對(duì)亞砜基自由基和異構(gòu)體草硫基自由基的認(rèn)識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

Liu, Meng-Kai, et al. "Theoretical insights into photo-induced isomerization mechanisms of phenylsulfinyl radical PhSO˙."?Physical Chemistry Chemical Physics?24.10 (2022): 6266-6273.

原文鏈接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/CP/D1CP05331K

5.JPCL：表面缺陷鈍化的原子機(jī)制:邁向穩(wěn)定高效的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池

分子工程已被證明是提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池(PSCs)長(zhǎng)期穩(wěn)定性和鈍化不良缺陷的主要策略。本文，研究者采用密度泛函理論計(jì)算結(jié)合從頭算分子動(dòng)力學(xué)(AIMD)模擬，全面研究了雙齒鈍化分子2-MP和2-MDEP對(duì)碘空位MAPbI3的鈍化效應(yīng)。研究者證明，2-MDEP在Pb原子上產(chǎn)生更強(qiáng)的吸附和局部電荷，因?yàn)榉蛛x的結(jié)合位點(diǎn)與MAPbI3晶格匹配。此外，2-MP和2-MDEP的鈍化提高了離子遷移的激活屏障。此外，AIMD仿真驗(yàn)證了鈍化后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的提高和非輻射復(fù)合的抑制。更重要的是，與2-MP相比，2-MDEP在界面處持久的Pb-雜原子相互作用和更強(qiáng)的疏水性使得2-MDEP具有更顯著的防潮屏蔽作用。這項(xiàng)工作加深了研究者對(duì)鈍化效應(yīng)的理解，并為鈍化分子的設(shè)計(jì)鋪平了道路，從而實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定的PSC。

參考文獻(xiàn)：

Zhang, Weiyi, Quan-Song Li, and Ze-Sheng Li. "Atomistic Mechanism of Surface-Defect Passivation: Toward Stable and Efficient Perovskite Solar Cells."?The Journal of Physical Chemistry Letters?13.29 (2022): 6686-6693.

原文鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.2c01762#