Le calcul théorique est devenu une approche indispensable pour révéler la thermodynamique et la cinétique de la catalyse. La stratégie de calcul statique est l'approche la plus populaire en catalyse théorique, dans laquelle la thermodynamique et la cinétique de la réaction sont évaluées sur la base de quelques géométries stationnaires à température nulle et de certains modèles de mécanique statistique idéaux.

Par conséquent, la précision de l'approche statique largement utilisée est limitée par la compatibilité entre les modèles idéaux et les conditions réalistes. En comparaison, la simulation de dynamique moléculaire ab initio (AIMD) est une approche éprouvée qui va au-delà des états stationnaires statiques. Cependant, il est très difficile d'obtenir une thermodynamique et une cinétique convergentes en raison du coût de calcul significativement élevé pour les simulations à longue échelle de temps.

Dans une étude récente publiée dans Chinese Chemical Letters , le professeur Chen Jun et le professeur Chen Zhening du groupe du professeur Zhuang Wei à l'Institut de recherche du Fujian sur la structure de la matière de l'Académie chinoise des sciences ont proposé une stratégie de calcul dynamique très efficace pour le calcul de la thermodynamique et de la cinétique en catalyse hétérogène sur la combinaison de simulations efficaces de surface d'énergie potentielle (PES) et de dynamique moléculaire (MD).

En utilisant du CO chimisorbé sur la surface de Ru(0001) comme modèle illustratif de système catalytique, les chercheurs ont obtenu un MD à grande échelle de temps au niveau de la microseconde, et le PES équipé d'un réseau neuronal a affiché une efficacité élevée.

Ils ont obtenu une thermodynamique et une cinétique fiables en fonction de la température à chacune des sept températures différentes allant de 300 à 900 K, ce qui va au-delà de l'approche statique populaire ainsi que de la théorie des états de transition, fournissant une description plus précise des processus catalytiques dans des conditions réalistes.

En outre, les chercheurs ont indiqué que la stratégie de calcul dynamique basée sur des simulations PES et MD efficaces est facilement disponible en tant qu'approche précise mais efficace pour évaluer la thermodynamique et la cinétique précises des processus catalytiques dans des conditions réalistes. Les résultats peuvent être utilisés comme une référence importante pour l'étude ultérieure des protocoles dynamiques pour la catalyse hétérogène.

Cette étude démontre clairement l'efficacité et la fiabilité de la stratégie de calcul dynamique basée sur des simulations PES et MD efficaces, qui est attendue comme un outil puissant pour le calcul statistique de la thermodynamique et de la cinétique en catalyse, en conjonction avec les approches d'échantillonnage améliorées appropriées si nécessaire. + Explorer plus loin

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