本网讯（通讯员 朱本超）2023年5月23日，材料科学领域顶级期刊《Journalof Materials Chemistry A》（中科院2区，TOP期刊，IF:14.511）在线发表了我校公共卫生与健康学院数理教研室朱本超博士团队题为“Studyof the hydrogen absorption behaviour of "number-sensitive" Mg atom:ultra-high hydrogen storage in MgH_n(n=1-20) clusters”的研究论文。湖北医药学院是该文章的第一单位和第一通讯单位，此工作是数理团队研究成果首次突破IF>10的顶刊。

这项工作从原子团簇的视角对单个镁原子的储氢行为(MgH_n（n=1-20))进行了基于密度泛函理论的计算研究。研究表明，单个镁原子对H原子的吸附可以区分H原子数量的奇偶性。如图1所示，换句话说，单个Mg原子吸附H原子时对其奇偶个数具有数子敏感性。最为重要的是，研究发现MgH₇和MgH₁₂是两个重要的储氢簇，因为它们的储氢能力分别达到了惊人的22.69wt%和33.47wt%，而随着团簇尺寸增大，所有其它奇偶数MgH_n团簇的储氢能力均在减小。这一结果具有一定的颠覆性，因为长期以来，分子层次的镁基材料的研究表明Mg的储氢行为是MgH₂（即一个Mg原子在其两侧吸附两个H原子），其储氢能力为7.65wt%。

图1. Mg原子吸附H原子的奇偶个数的“数敏性”行为

为了探究单个镁原子的这种特殊储氢行为的背后机理，团队成员重点研究了团簇化学键的拓扑性质，包括BCPs键合路径、电子密度、电子密度的拉普拉斯函数、弱相互作用区域指示参数(IRI)等。研究阐明了如下事实，在偶数MgH_n（n=1-20）团簇中存在三种类型的化学键，Mg-H离子键、Mg-H范德瓦尔斯相互作用和H-H共价键（形成H₂分子），在奇数团簇中还会出现第四种H-H非共价相互作用（被拉开的H₂）。单个镁原子的这种奇异储氢行为被证实是因为Mg-H的范德瓦尔斯相互作用有效地增强了单个Mg原子的储氢能力。这项研究不仅极大地提升了人们对单个镁原子储氢的理论极限的认知，而且预测对镁原子团簇进行原子层次的组装开发储氢纳米材料是具有光明的前景。

图2. MgH₇和MgH₁₂团簇的成键拓扑性研究

作为一个纯理论研究，能够突破IF>10的顶级期刊实属不易。朱本超博士为第一作者，这是他以第一作者身份继2022年连续发表两篇中科院2区期刊研究成果后的又一重大突破；数学教师赵军博士为论文的第一通讯作者，数学教师邓平基博士和刘春景副教授全面参与本项研究。本工作还积极开展校外合作，重庆大学材料学院曾路博士（共同通讯之一）和湖北理工学院数理学院廖艳华博士（共同通讯之一）受邀参与攻关。

数理研究团队近些年发展势头良好，一方面通过学校人才政策积极引进优秀的青年才俊，另一方面，团队老成员积极走出校门交流学习，大胆拓展自己的研究领域，走出了一条特色鲜明的研究之路。受益于学校各项政策，经过近几年的发展，团队研究成果斐然，近些年接连产出多篇高质量研究成果。团队成员坚信能够在将来取得更多更好的研究成果，为学校升大和高层次发展贡献来自数理人的力量。（编辑 鲍晓宇）

论文链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/ta/d3ta01699d/unauth