我院團簇和低維納米材料研究所關于氮氣活化的理論研究工作在Wiley雜志社物理化學領域權威期刊ChemPhysChem上發表，論文題目為《Effect of External Electric Field on Nitrogen Activation on a Trimetal Cluster》。華北電力大學數理學院為第一單位，我院應用物理學本科生張松洋、屈晟澤分別為第一、第二作者，丁迅雷教授為通訊作者。

該文章研究了外加電場對氮氣分子在Nb3金屬團簇上的活化和解離過程的影響及其微觀機理。研究基于密度泛函理論（DFT）計算，分析了不同方向和大小的外加電場對氮氣活化反應中關鍵中間體和過渡態的影響。研究表明，負向電場（垂直指向蘇曼烯分子表面的電場）有助于N-N鍵的初步活化（N-N鍵長 < 1.5 Å），原因在于負向電場可以促進電子從Nb3金屬團簇轉移到氮氣分子上，并且增強氮氣分子與金屬團簇之間的d-π軌道雜化；而在N-N鍵接近解離時（N-N鍵長約2 Å），負向電場不利于d-π軌道雜化，反而會抑制氮氣分子的斷裂。在能量變化上，施加電場前后體系能量的差值主要是電子的弛豫作用。外加電場對體系的主要作用是通過調控電子的分布來實現的。該工作表明，外部電場可以作為調控催化反應的關鍵工具，有望為開發更加綠色、高效的合成氨催化劑提供新的思路和理論依據。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/cphc.202300961