我院团簇和低维纳米材料研究所关于氮气活化的理论研究工作在Wiley杂志社物理化学领域权威期刊ChemPhysChem上发表，论文题目为《Effect of External Electric Field on Nitrogen Activation on a Trimetal Cluster》。华北电力大学数理学院为第一单位，我院应用物理学本科生张松洋、屈晟泽分别为第一、第二作者，丁迅雷教授为通讯作者。
该文章研究了外加电场对氮气分子在Nb3金属团簇上的活化和解离过程的影响及其微观机理。研究基于密度泛函理论（DFT）计算，分析了不同方向和大小的外加电场对氮气活化反应中关键中间体和过渡态的影响。研究表明，负向电场（垂直指向苏曼烯分子表面的电场）有助于N-N键的初步活化（N-N键长 < 1.5 Å），原因在于负向电场可以促进电子从Nb3金属团簇转移到氮气分子上，并且增强氮气分子与金属团簇之间的d-π轨道杂化；而在N-N键接近解离时（N-N键长约2 Å），负向电场不利于d-π轨道杂化，反而会抑制氮气分子的断裂。在能量变化上，施加电场前后体系能量的差值主要是电子的弛豫作用。外加电场对体系的主要作用是通过调控电子的分布来实现的。该工作表明，外部电场可以作为调控催化反应的关键工具，有望为开发更加绿色、高效的合成氨催化剂提供新的思路和理论依据。
论文链接：https://doi.org/10.1002/cphc.202300961
