新闻网讯（通讯员华轩）化学与分子科学学院庄林教授团队近日在化学旗舰期刊《德国应用化学》发表热点论文，提出一种全新的理论方法，可直观且定量地描述固体表面的反应性图像，具有深远的科学意义和重大的应用价值。
论文题为Spatially Resolved Quantification of the Surface Reactivity of Solid Catalyst（《固体催化剂表面反应性的空间分辨定量描述》），作者肖丽、陆君涛、庄林。
结构与反应性是化学研究两个永恒的主题。化学家对物质结构与化学反应规律的深入研究形成了化学反应性理论，其中前线分子轨道理论是现代化学研究常用的理论方法，日本科学家福井谦一和美国科学家劳德•霍夫曼因在此领域的开创性研究获得了1981年的诺贝尔化学奖。不过，前线分子轨道理论无法应用于固体表面的研究，因为固体的原子数量巨大且表面成键方式复杂。庄林团队提出表征固体表面前线轨道的新描述符，使对固体表面反应性的直观而定量的描述成为可能。
庄林等提出将固体能带中各能级对反应性的贡献用一个权重函数加以描述，其最大值出现在费米能级并随能量变化逐渐衰减为零，对能态密度进行加权求和后所得到的物理量定义为费米软度（Fermi softness）。研究表明，费米软度不仅与吸附能存在良好的相关性，而且可提供原子尺度的表面反应性空间图像。该方法成功揭示了多个复杂催化剂表面的反应性精细结构以及对化学反应的空间各向异性催化特征，这些独特的功能是目前其它理论方法无法实现的。
著名理论化学家罗毅教授在亮点评述中指出，费米软度方法是对前线分子轨道理论的重要拓展，为固体表面物理化学注入了全新的概念，具有深远的科学意义和重大的应用价值，是指导固体催化剂设计强有力的理论工具，有望在以多相催化为科学基础的新能源技术和石油化工等领域发挥重要作用。
（供图：庄林 编辑：付晓歌）
